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原告李素花訴稱:XX年8月8日,原告李素花與被告劉學義友好協商達成民房建筑合同,合同工期約定45天,但是被告劉學義至今仍未完工,且房屋存在有嚴重質量問題,請求判令被告劉學義賠償原告李素花經濟損失6萬元整,現要求被告將四樓屋頂維修的不漏水,一到四樓的內屋頂空的地方進行維修,樓梯上的外墻磚只要是滲水的地方都需要維修的不滲水,一到四樓的架眼滲水的都要維修,四樓北墻上兩個窗戶東邊的一個窗戶上的檐瓦全部維修完,落水管6個安好,二樓東窗戶臺上掉的外墻磚要求粘上,二樓南墻上東間和西間下面的面磚要求修成一致,屋內內粉空裂處要維修,三、四樓水泥地坪維修,三樓東墻、西墻和后墻高低不一樣,要求修平,能修的修,不能修的賠錢。四樓上的外墻沿大磚換成小磚,兩個陽臺二樓、三樓陽臺和主墻有裂縫,要求維修,二、三樓夾山要求裝上。
被告劉學義辯稱:原來做屋頂時天下雨了,我也同意給原告李素花修屋頂,我去維修了幾次,雙方都未達成一致意見。現雙方經核帳,原告李素花還欠我1760元工錢沒付,可以折算維修屋頂的費用,不足的部分我同意再給她錢。在建一、二樓的時候,原告李素花讓用的都是好磚,建三、四樓的時候她讓用的都是孬磚,墻空鼓是磚的問題造成的;原告李素花讓將地坪做成毛地平面的,毛地平面都起土,且她買的水泥沒有合格證,質量有問題,不是我施工的事;層高錯的是二分,而不是八分;窗臺的外墻磚是安窗戶時打掉一塊;四樓窗沿的瓦是掉了一塊;屋頂大面積空的可以修,小面積的修不成,屋頂沒有啥空的;外面磚不齊沒法修,一到四樓就四樓北墻窗戶下面有滲水,同意修;陽臺裂縫有一點,不存在大問題;二、三樓的夾山是當時原告李素花同意不讓裝了,她兒子也同意了,要是她不同意的話,帳就不會給我結;落水管上面都安裝好了,就差下面的小彎頭了,當時她家沒有。我方在法庭調解過程中去原告李素花家,對墻體空鼓的地方已進行了維修。
原告李素花為支持其主張,向本院提交以下證據以及本院對該部分證據認證如下:
XX年8月8日建房協議一份、圖紙2張、收到條及核算單共4大張,被告劉學義對上述證據的真實性無異議,本院對上述證據的真實性予以采信。
被告劉學義未提交證據。
本院出示XX年4月9日、4月10日、4月22日、5月4日、6月15日的詢問筆錄,XX年6月24日的現場勘驗筆錄,原告李素花與被告劉學義對此均無異議。
本院根據當事人的陳述、舉證及訴辯意見,對本案事實確認如下:XX年8月8日, 原告李素花(甲方)和被告劉學義(乙方)簽訂建房協議,其中約定:甲方新建三層住宅一座,由乙方承包施工,包工不包料,工價每層按板上好甲方付款8000元,竣工余款1000元一月內付清,甲方保證材料供應,乙方保證工程質量,如果質量問題造成的經濟損失由乙方負擔。協議簽訂后,被告劉學義按協議的約定履行建房義務,原告李素花自XX年9月1日起至XX年11月10日分8次向被告劉學義支付建房款,共計69400元。經雙方核算,均認可建房總面積為530.5平方米,總建房款為71565元,被告劉學義認可該建房款可減去維修時使用原告李素花水泥錢400元,結合已支付的建房款,原告李素花應再支付給被告劉學義建房款1765元。被告劉學義認可四樓房頂漏雨屬質量問題,同意維修。原告李素花與被告劉學義均認可屋頂漏雨維修費用可每平方米為25元,左右可不超過2元的范圍。原告李素花提交的圖紙上顯示,二樓西南屋有東墻夾山。經現場勘驗,該處沒有此夾山。另經現場勘驗,雙方無爭議的是:四樓北墻上兩個窗戶東邊的一個窗戶上的檐瓦掉了一片;四樓三間屋的北墻上架眼滲水;四樓西間窗戶下沿有空鼓;二樓東南屋屋頂有裂縫;二樓東窗戶臺下外墻磚掉有二塊左右;四樓屋頂的面積為69.5平方米,加上四周女兒墻面積為92.33平方米。在庭審期間,被告劉學義對一到三樓室內墻體空鼓的地方進行了維修。原告李素花與被告劉學義均認可在建三到四樓時,原告李素花讓使用存在質量問題的磚壘墻。
依據上述確認的事實,本院認為:原告李素花與被告劉學義簽訂的建房協議,是雙方真實意思的表示,真實合法有效,雙方應嚴格履行各自的義務,被告劉學義對房屋存在的質量問題應負維修的義務。被告劉學義認可四樓房頂漏雨屬質量問題,同意維修。因被告劉學義幾次去維修,雙方對維修方式都有歧義,故對該部分維修可折算成維修費,由被告劉學義支付給原告李素花。結合雙方對屋頂的維修價格能夠基本達成一致意見,對維修價格按每平方米25元。現對平方數意見不同,對于平方數的計算,鑒于屋頂做防水,應在離地面50cm處做泛水,該房屋已建成,原做防水仍漏雨,故原告李素花要求將防水做在女兒墻上端也不違反技術規定,故維修屋頂面積按92.33平方米計算,應為2308.25元,沖減去原告李素花應再支付給被告劉學義建房款1765元,被告劉學義應再賠償給原告李素花屋頂維修費543.25元。對一些明顯存在質量問題的地方:四樓北墻上兩個窗戶東邊的一個窗戶上的檐瓦掉了一片;四樓三間屋的北墻上架眼滲水;四樓西間窗戶下沿有空鼓;二樓東南屋屋頂有裂縫;二樓東窗戶臺下外墻磚掉有二塊左右,被告劉學義對這些問題無異議,應由其負責維修。對原告李素花訴求的一到四樓的內屋頂空,樓梯上的外墻磚滲水,屋內內粉空裂、兩個陽臺二樓、三樓陽臺和主墻有裂縫的,二樓南墻上東間和西間下面的面磚要求修成一致,三、四樓水泥地坪維修,三樓東墻、西墻和后墻高低不一樣,要求修平,能修的修,不能修的賠錢。被告劉學義對此有異議,認為屋內內粉空裂處已經進行了維修,水泥地坪是原告李素花讓拉的毛地坪面,其余的都不屬于質量問題,不同意維修。原告李素花未在法定期間內對上述問題提出司法鑒定,對上述問題是否屬質量問題及需花費維修費用的具體數額,需要有專業機構做出有效的認定后,才能認定其主張是否能成立,故其該部分請求缺乏有效證據證明,對此不予支持,其有有效證據后可另行起訴。對原告李素花訴求的落水管6個安好,四樓上的外墻沿大磚換成小磚,二、三樓夾山要求裝上,被告劉學義對此有異議,認為落水管僅剩下面的小彎頭沒安,原因是由于當時原告李素花家沒有。根據合同的約定,原告李素花負責供應材料,故該責任不在被告劉學義方;對四樓外墻沿大磚換小磚的問題,雙方無明確約定,原告李素花也未舉出有效證據證明其在被告劉學義建筑時提出反對意見并阻止被告劉學義用大磚建外墻沿了,原告李素花的此項主張缺乏事實根據及法律依據;二、三樓夾山的問題,從雙方認可的圖紙上顯示,二樓圖紙上顯示有夾山,被告劉學義陳述“不安夾山的原意是因為一樓北屋是個大廳,大廳上有個大梁,大梁上安夾山承受不了,原告的兒子也同意了,要不原告不會給我工錢”。原告李素花陳述“當時被告劉學義答應安個單胚墻,我同意了,但一直沒有裝”,現要求按圖紙做,并提出對大梁的質量進行鑒定。從上述雙方的陳述,可以印證在施工中對該大梁如何建筑產生了實際變更,但當時是如何約定的,雙方對自己的陳述均無有效證據印證,對該大梁的承重性能如何也無有效證據印證,原告李素花可待有有效證據后可另行起訴,本院對原告李素花該部分請求不予支持。依照《中華人民共和國合同法》第六十條、第二百六十二條的規定,判決如下:
一、被告劉學義應自本判決生效之日起三日內賠償給原告李素花屋頂維修費543.25元。
二、被告劉學義應自本判決生效之日起三日內維修好原告李素花房屋四樓北墻上兩個窗戶東邊的一個窗戶上掉的一片檐瓦;四樓三間屋的北墻上架眼滲水處;四樓西間窗戶下沿有空鼓處;二樓東南屋屋頂有裂縫處;二樓東窗戶臺下掉的外墻磚。
[關鍵詞]化工工藝 設計 安全危險 分析
中圖分類號:TP697 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2015)22-0297-01
一、化工工藝設計概述
1.化工工藝的概念
把化學原材料向化學產品轉換的一種方式與方法就是化工工藝,這一實現方式與方法的所有工業流程都包括在化工工藝當中。想要實現化工工藝從生產到產品的轉換,涵蓋步驟主要由以下幾個方面:
第一,處理原材料。初步處理化工原材料,方式有碾碎、提純、粉磨等等。
第二,進行設計化學反應。達到化學原材料往成品轉換的本質為化學反應的設計,此為化工工藝比較關鍵的一個步,由已作相關處理的原材料提供其化學反應所需環境,在一定程度上提高化學反應的轉換率。
第三,化學產品的精處理。把化學反應生成的產品作出一系列的精處理,使得到的化學產品可以滿足于實用性的要求。
2.化工工藝設計
化工工藝設計指的為達到化學反應所需的原材料、反應條件和工藝流程的設計過程的目的。化工工藝設計的范疇相對較大,不但擁有工藝流程設計,還包含工藝流程實現的管理方式等。在尚未進行化工工藝設計時,當最先熟知化工工藝設計的原則和安全規程,經由靈活設計化工生產工藝,達到工藝流程精簡、安全規范、高效穩定運行的目的。
3.化工工藝設計的特點
1)化工工藝設計具有系統性的特點。化工工藝流程為一項系統而復雜的設計,其中包括了化工生產的各個方面。
2)化工工藝設計規模各異。不一樣的化工生產方式,它的化工工藝設計就不一樣,包含化學原材料、化學反應和化學成品等等。
3)化學工藝設計的資料具有不全面性。化工工藝本身為一項特別先進的設計項目,它的流程設計沒有特別多的參考經驗。
二、化工工藝設計中所存在的安全危險問題及控制措施分析
1.化工工藝設計中對原材料安全性能的控制
化工工藝設計是實現化學原材料往化學成品之間的轉換過程,將產生多種不同的化學反應與物理反應,某一種物質在某一形態下具有危險性和危害性,所以當對一些可能具有危險性的物質進行掌握與控制,檢驗此類物質在化工工藝流程中的穩定性,展開安全性評估和識別,有效防止原材料、半成品以及副產品在化工工藝中出現危險的狀況。
2.化工工藝設計中存在的安全性問題及控制措施
化工工藝設計是實現化學反應而擬制的工藝路線與流程,在設計時當綜合考慮,在有效保障產品質量的條件下,選擇一條相對安全或者能夠有效保障安全性的路線,把化工工藝設計中的危險度降到最小。所以,進行工藝流程設計期間當遵循以下的幾個原則:
第一,工藝路線實現的最簡化。化工工藝實現流程的最簡化,能夠有效減少化工工藝流程中間所存在的化學反應,提高化工工藝反應的安全性。
第二,盡最大程度地選擇危險性和危害性相對低的原材料。對于化學工藝設計的安全性降低原則來說,原材料安全性的提高比化工工藝流程的簡化具有更重要的意義。
第三,在最大可能的情況下選擇新的設備和新技術。新設備以及新技術能夠很好的地把化學反應當中產生的危險物質降低,可以將中間生成物的在一定程度上循環利用,進一步的把化工工藝設計的成本降低,從而把經濟效益和化工工藝的安全性與環保性提高。
三、化工工藝設計中控制措施分析
化工工藝流程設計中的核心內容就是化學反應,通過化學反應可完成原材料到成品的轉化,許多的安全性問題h及于這一過程當中。因而,對于提高化工工藝設計的安全性有著十分重要意義的部分就是選擇安全性良好的化學反應設備。對于化學反應種類繁多的化工工藝來講,控制化學反應的安全性有著很大的難度。除此之外,還有很多不可控因素存在于化學反應的過程中,像是化學反應需要的溫度、濕度控制很難達到精確的控制等,通常能夠成為化學反應的一種潛在安全隱患。如果想要很好的對化學反應中設備安全性問題進行控制,就要注意以下幾個方面:
1)降低進料量,能夠準確的控制化學反應所需的加熱速度以及冷卻速度。化學反應過程當中,對化學反應具備的條件進行精確控制就是為了有效地提升它的反應轉化率。這樣,就可以很好的降低相關副產品的生成,把化工工藝的安全性提升。
2)化學反應過程中,要對相應的反應參數進行控制,防止反應儀器產生超壓、超荷等狀況。化學反應的過程中,反應設備的安全性主要依靠對反應本身的控制,如果化學反應過程當中出現一些超壓現象,很大程度上就會致使設備狀態失靈,導致安全事故。
3)相關廢棄物的排放。化學反應一般會致使產生很多副產品與廢棄物,將副產品進行合理的利用就能夠很好地實現社會經濟效益,很大的價值存在于其中。但是,廢棄物不同,不止不可以提供價值,處理不合適還會有嚴重的環境危害與潛在危險。所以,化工工藝流程設計中應考慮如何處理有關廢棄物的排放,做到有關廢棄物在達到排放標準之后才可以進行排放。不只是能夠很好的實現保護環境,同時可以把化工工藝流程設計的安全性提高。
結語
實現化學工業生產的前提就是化工工藝設計,化工工藝設計有著更高的安全性要求的根本原因是化學工業本身的特殊性與限制性。本文分析了目前我們國家化工工藝流程設計當中出現的問題,并以此提出了相對應的措施。化工工藝設計是一種的流程設計,它具有很強的系統性,其設計時應將影響安全性的各個因素都考慮到其中。但是,無論再完美的設計也很難做到兼顧化工工藝過程當中的任何一個細節,對于在化工工藝生產中所存在的缺陷我們應從化工工藝工藝當中進行及時的補救與修改,把任何一個流程都要控制好,絕對不允許發生化工事故。
參考文獻
[1] 趙文濤,劉克強.化工工藝設計中安全危險的識別與控制 [J].中國石油和化工標準與質量,2013,11(14):2-13.
所謂多場分布,就是指發酵生物反應器中受到的多種物理因素影響,導致反應器內基質、產物等在濃度和溫度上發生改變,從而對反應速率產生極大的影響,這些物理因素即為溫度分布、速度分布和濃度分布。以發酵液中的反應為例,其反應的最終結果都與這些多場分布因素有關,如氧的傳質速率、菌絲團以及菌體的內反應組分傳質,還有固定化酶等等,都是主要的影響因素。在很多情況下,這些影響因素在影響反應過程的同時,還會起到主導反應的作用,即為發酵罐內反應的控制環節。所以,在發酵罐中的各項反應中,傳遞特性的作用十分關鍵,它的研究對于發酵罐內化學工程的研究來說具有良好的現實意義,并且為以后的發酵過程控制理論的完善奠定了基礎。
2乙醇提純工藝中所涉及的化學工程問題
乙醇提純的主要工藝方法在進行乙醇的發酵工藝時,水是反應中必須要產生的物質之一,于是乙醇的提純工藝就落到了水與乙醇的分離工藝上。基于化學原理上分析,這種提純工藝可以采用精餾法,可以采用吸附法、共沸精餾、萃取精餾,也可以采用滲透氣化膜分離法等等。一般來說,乙醇在發酵液中的質量分數在5%到12%之間,但是工業用乙醇的質量分數卻在90%以上,那么這就給乙醇的提純工藝提出了一定的挑戰,采用傳統的精餾方法已經無法滿足工業的要求。由此,可以將發酵液中的乙醇混合物分兩步進行提純,首先,利用普通的精餾提純方法得到質量分數為92.4%的乙醇,然后再利用萃取、共沸、吸附等精餾方法得到高純度的工業乙醇。精餾這種乙醇提純方法已經發展多年,其工藝與流程也比較成熟,然而在這種精餾過程中由于產生很高的熱量,造成的能耗很高,并且在此過程中對于回流的要求也越來越高,大大增加了精餾成本。綜上,在傳統的乙醇提純工藝上還具有很大的發展與創新空間,可以從設備配置、生產效率以及工程理論上進一步研究,得出更適合現代工業發展的有效方法。目前,這種工藝方法已經有所突破,如分類與反應過程耦合的方法,就是創新的代表。在燃料乙醇方面,乙醇的純化可以采用的方法為多塔精餾,同時結合向乙醇混合液中增加原有體系分離因子的萃取精餾等,也可以利用膜蒸發分離的辦法,其優點是降低能耗,避免污染環境。此外,吸附的辦法在燃料乙醇純化工藝中還沒有很成熟的使用,需要進一步的探討。現階段,燃料乙醇生產工藝的研究,主要集中于單一操作過程,如吸附脫水共沸物、滲透蒸發、萃取精餾等,將這些單一過程組合研究的文章不多。實際的燃料乙醇純化研究中,計算機仿真的應用開始不斷增多,它在進行不同單元組合的反應規律研究上十分有利。此外人工智能方面在乙醇純化工程模擬中也有很多的應用,對于條件限定后的每個單元操作以及分離流程耦合的篩選等都是工程模擬中的主要內容。由此可見,流程組合的研究已經上升到計算機時代,不再需要傳統的憑經驗進行流程與工藝的確定了。
3生物發酵反應與分離耦合反應
就目前的燃料乙醇工藝研究而言,主要為基礎研究工作,如過程放大、生物反應與分析過程耦合、流程創新、工藝流程創新等。生物發酵反應與分離耦合。不是兩者的簡單結合,而是一種流程耦合,屬于一種創新的技術和理論。如果化學反應結束后就可以直接得到產品,那么反應過程就是相應的過程,而在工程上所說的反應過程則是綜合性的過程,包括方法、設備以及問題處理的過程。這其中形成了分離工程,利用能量與物質的傳遞、化學反應以及流體力學等相關知識,由此說明耦合問題可以進行,并且能夠完成相關問題的解決,并且可以將生物發酵看作是耦合過程,用于提高發酵與分離效率,這種方法大大促進了燃料乙醇工藝的發展。它利用了工藝改善,采用了創新的方法,實現了工藝過程最優化,這是化學工程發展的最新契機,多場耦合的研究意義重大,為未來的發展與進步指明了方向。
4結語
【關鍵詞】化學工藝學 教學改革 石油化工
【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810(2012)16-0001-02
廣東石油化工學院坐落于中國南方最大的石油生產基地——廣東省茂名市,為華南地區唯一一所石油化工特色院校。學校的化學工程與工藝專業是國家級特色專業建設點,畢業生遍布全國各地的石油化工行業,就業具有很強的針對性,深受用人單位歡迎。廣東石油化工學院化學工程與工藝專業人才培養的目標是為社會輸送具備化學工程與工藝基本理論、基本知識和基本技能,具有較強工程實踐能力、良好的創新意識和較高綜合工程素質的人才。畢業生能在石油煉制、石油化工、能源、環保、材料等部門從事工程設計、技術開發、生產管理等方面的工作。化學工藝學作為該專業一門重要的專業課,是基礎化學、化工熱力學、化學反應工程、化工原理等課程的綜合應用。通過該課程的學習,要求學生掌握化工生產的基本原理、主要化工產品的生產方法、工藝流程等。在化學工藝學課程教學中,應注重強化學生的工程意識和基礎知識的實際應用能力。
一 結合石油化工特色,創建課程群
從人才培養的角度看,石油化工高校培養的畢業生應具有較強的工程實踐能力、良好的創新意識和較高的綜合工程素質,以適應石油煉制或石油化工等相關行業的人才需求。畢業生不但要懂得某一專業的基礎理論,還要具有某一崗位所需要的生產操作和組織能力,并能在現場進行技術操作和改進,解決生產實際問題。因此,廣東石油化工學院石油化工專業所培養的人才具有基層性、實用性和技術性,這是本專業區別于其他普通高校教育的一大特色。根據本專業的特點和學生的基礎及接受能力,以培養學生的綜合實踐操作能力和創新能力為主線,可將石油煉制工程、石油化工產品分析技術、石油產品應用技術與開發、石油儲運基礎等課程創建一個課程群,圍繞本專業人才培養目標,對各課程的主要內容進行精選優化,調整化學工藝學的教學內容。可從這些主干課程中選擇一些典型的石化產品,作為化學工藝學的教學案例,分析這些石化產品的生產方法、工藝流程、工藝參數、條件影響等。這種處理方式對課程群里面其他的課程教學可起到輔助和鞏固的作用。
二 優化和更新化學工藝學的教學內容
根據教學大綱對教學內容進行處理,把各章節內容按照了解、掌握、應用、設計等不同要求作詳細的定位。例如,對于工業生產中已經不采用的生產方法,只要求學生了解某種工業過程可能有多種生產方法即可;對需掌握的內容,可以要求學生對各種生產方法進行比較,分析其適用范圍、效果、操作條件、能耗等,從技術經濟的角度選擇生產方法。學生不僅要掌握教材介紹的幾種基本化工產品的生產,而且其生產--方法要會應用,能夠舉一反三,要能設計出一些簡單的生產工藝。例如,在講授合成氨時,可以先引入哈伯法合成氨工藝的歷史及哈伯本人的一些簡介,既可以提起學生對合成氨工藝的學習興趣,又可以了解一些名人的事跡。當學生有了興趣之后,可以從不同的原料角度,引入不同的生產工藝,如以煤為原料,以天然氣為原料,以重油為原料的合成氨工藝,其各自的工段均有所不同,可以在講授完后讓學生總結各不同原料合成氨工藝的異同,這樣學生學完之后印象深刻,可以吃透這部分內容。
另外,在組織化學工藝學教學內容時,應著重突出石油化工特色。在第一次化學工藝學講授過程中,讓大家認識到本門課程的針對性、重要性及實用性。在第一章“緒論”部分組織講授材料的時候,可以結合茂名煉油產業鏈,圍繞幾個關鍵詞如石油化工、石油煉制、乙烯工業、茂名乙烯、石化工業區等展開內容學習。例如,乙烯工業是指以石油餾分為原料裂解生產乙烯為主,同時生產丙烯、丁烯、芳烴等產品的生產過程。乙烯是石油化工的基本有機原料,目前約有75%的石油化工產品由乙烯生產。乙烯主要用來生產聚乙烯、聚氯乙烯、苯乙烯等多種重要的有機化工產品,乙烯產量已成為衡量一個國家石油化工工業發展水平的標志。再如,對乙烯產品結構的介紹(塑料類、合成橡膠類、液體化工類);對長三角、珠三角、環渤海灣大型煉化一體化企業集群及沿長江產業帶分布的介紹等,這些內容可以讓學生清晰地認識未來的就業方向、就業區域和就業前景。在這種情況下,學生會充分認識到化學工藝學這門課程的針對性和重要性,在后面的時間里自然會重視這門課程的學習,因為這些內容的學習與他們未來的就業息息相關。
圍繞本專業人才培養目標,針對畢業生的就業特點,廣東石油化工學院的化學工藝學這門課應該調整教學內容,注重重點內容的凝練。其重點內容應圍繞乙烯工業展開。
如以茂名石化乙烯為例,學習乙烯生產原理、工藝技術、產品應用等基本知識;以茂名石化工業區為例,學習乙烯下游產業鏈、產品應用等基本知識。
乙烯生產原理主要包括乙烯生產過程中的化學反應規律、反應機理、熱力學及動力學分析,乙烯生產的工藝參數和操作指標(如原料性質及評價、裂解溫度、烴分壓、停留時間、裂解深度等)及乙烯生產的工藝過程等。
三 適當引入雙語教學
對于化學工程與工藝專業的學生,必須掌握在新工藝設計及老工藝改進過程中首先要以化學熱力學為依據判斷化學過程實現的可能性,再以化工動力學為依據確定最佳生產工藝條件。由此激發學生學習興趣,擴大專業知識面。電化學部分電化學主要包括兩部分內容:電解質的研究和電極過程研究。電化學技術在化學工業生產中有著特殊的地位和作用。電化學可以有效處理高毒性、高腐蝕性的有機物,也可以用來參與生物工業生產。目前電化學廣泛用于處理鉻、甲醇、硝基苯、酚類化合物、氯化有機物等。在電化學部分的授課過程中,將理論知識與生產實際相結合,使學生了解電化學由于其高效、低耗、工藝流程簡單、操作方便、環境友好等特點在防腐、合成制備中給工藝流程設計和生產帶來的益處。
激發學生積極性
《物理化學》傳統教學法是以教師講授為主,這種方式可以在有限的時間內傳授更多知識。但是這種方法容易使學生處于被動接受狀態,課堂氣氛比較沉悶。為了調動學生的學習積極性,可以在講授過程中注重學習過程的講解,培養學習知識的能力,最終實現對實際問題的分析解決。在教學過程中可以選擇一些較容易的章節,讓學生自學并進行自主講授。教師在整個過程中,注意控制課堂秩序與紀律,對學生引導。最后教師對課堂內容進行補充和總結。
增強思想性,提高解決實際問題的能力
在以往化學生產過程中,各種有害、有毒物質的處理存在嚴重滯后性,致使化學工業發展速度非常緩慢。因此,綠色化學工程與工藝的合理應用,在降低化學工業成本、提高能源有效利用率等方面都有著重要作用。本文就綠色化學工程與工藝的合理開發進行探討,提出綠色化學工程與工藝對化學工業節能的促進作用,以有效改善化工環境的污染程度,從而達到各種資源最優化配置的目的。
關鍵詞:
綠色化學工程;工藝;化學工業節能;促進作用
在環境污染程度不斷加重、生態系統破壞越來越嚴重的新形勢下,加大環保保護力度、提高各種資源與能源的有效利用率,對于促進人類、經濟、環境等可持續發展有著重要意義。因此,深入了解綠色化學工程與工藝對化學工業節能的促進作用,是降低化工生產污染程度和減少資源浪費的重要途徑。
1綠色化學工程與工藝的合理開發
根據當前綠色化學工程與工藝的開況來看,其主要包括如下幾種:
1.1綠色化學原料的合理運用在化學生產工藝和相關流程中,化學生產原料的合理選用,在降低化學生產污染程度和減少資源浪費量上發揮著很總要的作用。一般情況下,化學工程中的原料都是不可再生的資源,如果大量使用,不但會加劇不可再生資源的消耗量,還會大大提高污染物的排放量,從而加重環境污染、資源浪費。因此,綠色化學原料的合理運用,是綠色化學工程的重要研究方向之一,通過使用自然物質、綠色化學物質、可再生化學原料等,如苞米桿、蘆葦、纖維植物,可以有效生產出各種化學產品。與此同時,在整個生產過程中,綠色化學原料產生的氣體一般是氫氣,不會給環境、人體帶來傷害,在保證生態系統平衡發展上有著極大作用。
1.2化學反應選擇性的有效增強在化學物質發生反應的過程中,化學反應是非常重要的組成部門,通常情況下,化學原料的轉化都必須經過化學反應才能完成。因此,在化學工程總,注重化學反應選擇性的有效增強,有利于提高化學工程的生產效率、質量等。在實踐過程中,化學反應的影響因素有時間、環境、原料等,如在氧化反應中會產生大量熱能,致使化學原料發生變質情況,從而影響化學品的生產質量。所以,在注重新型反應形式的合理應用,是綠色化學工程的重要組成部分之一,不但能提高催化物的催化能力,還能大大增加物質的反應時間,從而獲得更好的產生效果。
1.3無毒無害催化原料的利用在化學工業快速發展的情況下,化學反應在化學生產中的合理應用,對于促進化學工業可持續發展有著重要影響。而在化學反應的整個過程中,催化劑是重要的催化物質,需要注重無毒無害催化原料的合理利用,才能更好的改善催化物的效用,從而達到提高化學反應效率、節能和降低環境污染程度的目的。
2綠色化學工程與工藝對化學工業節能的促進作用
2.1清潔生產技術的合理應用目前,清潔生產技術的價值非常高,在對化工原料進行無毒、無害和無廢處理以后,原料的有效利用率可以得到大大提高,從而達到提高化學工程生產質量的目的。目前,最常用的清潔生產技術是脫硝技術和脫硫技術,在對生活垃圾、具有嚴重污染的化學物質等進行綠色處理之后,生活垃圾很多都會被轉化為沼氣。與此同時,自然發電技術的合理應用,如風能、太陽能等清潔生產技術的研發,特別是生物工程中各種清潔生產技術的不斷推廣,在提高環境質量、降低環境污染程度和實現資源與能源的最有效利用上有著重要作用。
2.2生物技術的有機結合在化工生產中,比較常用的生物技術是生物化工、化學仿生學兩個部分,如生物酶的合理應用,與綠色化工工程與工藝相結合,可以是再生資源得到最有效利用,并生產出綠色化學品。目前,綠色化學工程與工藝中,工業酶、自然界中的酶等是非常重要的催化劑,有著無污染反應條件好、產物性質好等多種有點,在促進生態系統循環發展上有著重要影響。
2.3環境友好型產品的合理生產通過生產各種環境友好型產品,可以起到很好的環保作用,如磷洗衣粉、清潔汽油等,是綠色化學工程與工藝不斷發展的重要研究方向之一。因此,在人們生活、工作的過程中,各種綠色產品的使用和推廣,是降低環境污染程度、促進社會和諧發展和推動經濟可持續發展的重要途徑。
3結語
綜上所述,在加大環境保護力度和提高能源與資源有效利用率的過程中,綠色化學工程與工藝的研究,不但能減少染污物的排放量,還能改善人們的生活環境質量。因此,加大綠色化學工程與工藝的投入力度,對于實現化學工業節能、促進化學工業更長遠發展有著重要意義。
參考文獻:
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化學工程,簡稱化工,是研究以化學工業為代表的,以及其他過程工業生產過程中有關化學過程與物理過程的一般原理和規律,如石油煉制工業、冶金工業、食品工業、印染工業等,并應用這些規律來解決過程及裝置開發、設計、操作等問題,它是以數學及少量的物理觀念為基礎應用于化學工業上,主要研究大規模改變物料中的化學組成及其機械和物理性質,來替生產化學品或是物料工廠提供一個反應流程設計方式。實驗研究、理論分析和科學計算已經成為當代化工研究中不可或缺的三種主要手段。
化學工程的研究領域最初只是化工單元操作,如:輸送現象(為化工學科當中“單元操作”的理論基礎)、化工熱力學輸送現象。隨著發展,后來又發展出一些新的分支,化學工程領域的分支龐大,可應用在各類化學相關領域的研究及實務上的操作,因應現代工業發展的需要,以化工的知識背景為基礎,例如半導體工業。隨計算機的快速發展,數值模擬(cfd)在化工的發展占據重要的地位。
2 化學工程與工藝專業簡介
2.1 化學工程與工藝任務。根據化學工程與工藝專業的性質,化學工程與工藝專業的任務是培養學習化學工程學與化學工藝學等方面的基本理論和基本知識,受到化學與化工實驗技能、工程實踐、計算機應用、科學研究與工程設計方法的基本訓練.具有對現有企業的生產過程進行模擬優化、革新改造,對新過程進行開發設計和對新產品進行研制的基本能力。由于涉及化工的學科和領域很多,化學工程與工藝專業除了讓學生學習一般應用化工的基本知識和基本技能外,還應該結合本地區、本行業及本校的實際情況,重點學習化工在某個或某幾個領域中的具體應用,以便形成不同高校應用化工專業的特色專業方向。
2.2 化學工程以及化學工業的一些特點。以物理學、化學和數學為基礎,并結合工業經濟基本法則,研究化工單元操作以及有關的流體力學、傳熱和傳質原理、熱力學和化學動力學等在化學工業上的應用,以指導各種過程及其設備的開發、改進和發展屬于化學工程學的內容。化學工程是隨著化學工業的大規模生產發展而形成的。化學工程包括過程動態學及控制、化工系統工程、傳遞過程、單元操作、化工熱力學、化學反應工程等方面。化學反應是化工生產的核心部分,提供過程分析和設計所需的有關基礎數據,研究傳遞過程的方向和極限,化工熱力學是單元操作和反應工程的理論基礎,它決定著產品的收率,對生產成本產生重要影響。對單元操作的研究,可用來指導各類產品的生產和化工設備的設計;傳遞過程是單元操作和反應工程的共同基礎,化學工業在新的形勢下要求處于化學核心地位的催化技術和化學工程都必須用跨學科的戰略進行多學科的研究。動量傳遞、熱量傳遞和質量傳遞,這三種傳遞,實質上就是各種單元操作設備和反應裝置中進行的物理過程。
合成化學是化學學科的核心,化學家不僅發現和合成了眾多天然存在的化合物,同時也創造了大量非天然的化合物,使人類社會所有的化合物達到2230萬個(美國化學文摘1999年12月10日收錄的化合物數),并且以幾個月就有100萬個的速度發展,大量新化合物的產生是化學工業產品開發的基礎。信息技術及工程技術的進步為設備和工藝創新創造了條件,推動了化工行業的技術進步。 化學工業的生產技術和許多深度加工的產品更新換代快,要求化學工業必須不斷發展和采用先進科學技術,從而提高生產效率和經濟效益。不斷尋求技術上最先進和經濟上最合理的方法、原理、流程和設備是化學工業工藝創新追求的目標。化工新技術開發程序是一套科學的程序,它是以市場為導向、以創新為宗旨,以工業化和商業化為目的的創新過程。世界上經濟發達國家化學工業的研究開發費用、科研人員以及專利和文獻的數量都居各工業部門的前列。
3 化學工程與工藝實驗數據處理分析
傳統的化工實驗的數據處理是相當復雜的,需要花費大量的人力物力,由于化工實驗需要平行實驗,數據處理過程的重復性也非常大。借助MATLAB軟件的應用,可以使人們從大量的數據處理當中解脫出來。
化學工程與工藝專業實驗是初步了解、學習和掌握化學工程與工藝科學實驗研究方法的一個重要的實踐性環節。化工實驗的特點流程較長,規模較大,數據處理也較為復雜。因此依靠計算機處理數據會使繁瑣的數據處理過程變得簡單快捷,大大提高工作效率。數據處理是每一個化學工程實驗必不可少的步驟,也是至關重要的一個步驟。通過實驗可以建立過程模型、分析工藝技術的可行條件。但是化工實驗數據的處理往往并不是那么簡單,它需要通過復雜的數學計算,若僅僅依靠手工計算則需要花費大量的時間,而且化工實驗數據的處理量很大、重現性很高,因此應用計算機來處理實驗數據可以大大提高工作效率。化學工程與工藝專業是一個以實驗為基礎的專業學科。實驗的目的是通過有限的實驗點去尋找某一對象或某一過程中各參數之間的定量關系,從而揭示某化工過程所遵循的客觀規律。
MATLAB在化學工程與工藝實驗中的應用進行初步的嘗試。傳統的化工實驗的數據處理是相當復雜的,需要花費大量的人力物力,由于化工實驗需要平行實驗,數據處理過程的重復性也非常大。而MATLAB是一個強大的數學軟件,能夠方便地繪出各種函數圖形,一方面可以解決符號演算問題,另一方面可以解決數學中的數值計算問題。MATLAB的應用范圍非常廣,包括信號和圖像的處理、通訊、控制系統設計、測試和測量、財務建模和分析以及計算生物學等眾多應用領域。它已成為國際控制界的標準計算軟件。借助MATLAB軟件的應用,可以使人們從大量的數據處理當中解脫出來,利用MATLAB軟件編寫一個數據處理程序:只需輸入任意一組原始數據,就可以把實驗結果,數據模型以及作圖一起顯示出來。
隨著計算機硬件和軟件的飛速發展,計算機的應用已深入到各個專業領域。將計算機技術與其他學科交叉融合,形成了眾多以計算機應用為核心的新技術、新手段和新興學科。將計算機科學、數學應用于化學形成了計算機在化學中的應用(又稱計算機化學)這個新興化學分支學科[1],主要研究領域有:化學數據庫技術、化學結構與化學反應的計算機處理技術、化學中的人工智能方法、計算機輔助分子設計、計算機輔助合成路線設計等[1-3]。
將計算機與應用數學、統計學和計算機科學交叉融合形成了化學計量學這個新興化學分支學科[1-4],其基本任務是研究運用數學、統計學、計算機科學、以及其他相關學科的理論與方法優化化學量測過程,并從化學量測數據中最大限度地獲取有用的化學信息[4]。將計算機和計算機網絡技術應用于化學信息處理形成了化學信息學這個新興化學分支學科。它利用計算機技術和計算機網絡技術,對化學信息進行表示、管理、分析、模擬和傳播,以實現化學信息的提取、轉化與共享,揭示化學信息的實質與內在聯系,促進化學學科的知識創新[5-6]。
計算機在化工領域中的應用已經非常廣泛和深入,比較典型的應用有:實驗數據的分析與處理、化工過程分析與開發(計算機仿真)、化工過程設計(工藝計算,計算輔助繪圖)、化工過程控制、化工信息管理和化工文獻檢索與管理[7-15]。在這個背景下,化工類的工程技術人員如果沒有較強的計算機應用能力,將直接影響到其對工作崗位的勝任程度。當前大學階段的計算機應用能力培養主要集中在低年級階段,在高年級階段由于教學重點轉移到專業基礎課和專業課,往往忽視了對計算機應用能力的繼續培養,造成畢業生的計算機應用能力不能滿足實際需求。本研究以武漢科技大學化學工程與技術學院化學工程與工藝專業為例對化工專業本科生高年級階段強化計算機應用能力培養進行一些初步探索,以期提高畢業生的計算機應用能力。
1優化培養計劃
1.1增設《計算機在化工中的應用》
《計算機在化工中的應用》定位為化學工程與工藝專業的一門專業修選課,其內容包括緒論、觀測數據分析與處理(以MATLAB為工具軟件)、計算機在化工過程分析中的應用、計算機在化工過程設計中的應用、計算機在化工過程控制中的應用、網絡上的化學化工資源和常用化學化工軟件。該課程由計算機和化工專業的一些相關課程交叉融合而成,教學時數為36,其中14學時為上機實踐學時。其任務是結合化學工程與工藝專業特點,進一步提高學生應用計算機解決化工領域專業技術問題的能力。掌握應用計算機處理實驗數據的方法,掌握應用計算機進行化工過程分析的基本方法,掌握應用計算機進行化工過程設計的方法,掌握各種計算機控制系統的基本概念、組成、工作原理和優缺點,掌握利用計算機網絡獲取化學與化工資源的方法,掌握常用化學化工軟件的使用方法。
1.2增設《化工CAD繪圖與識圖》
《化工CAD制圖與識圖》定位為化學工程與工藝專業的一門專業修選課,其內容包括AutoCAD繪圖軟件及其應用、化工設備常用零部件圖樣及結構選用、零件的連接及其畫法、化工工藝圖、化工設備圖和AutoCAD三維化工制圖。該課程由《化工制圖》和《AutoCAD繪圖》整合而成,教學時數為36,其中14學時為上機實踐學時。其任務是通過本課程的學習培養學生繪制和閱讀化學工程設備圖和工藝流程圖的基本能力,尤其要重點培養學生運用AutoCAD高效率繪制化學工程設備圖和工藝流程圖的能力。
1.3合理安排課程開設順序
俗話說:“拳不離手,曲不離口”,要想提高學生的計算機應用能力,必須不斷給他們提供練習的機會,因此計算機應用課程和相關專業課程的開設順序就比較關鍵。以武漢科技大學化學工程與技術學院化學工程與工藝專業的培養計劃為例,考慮到主干專業課程要到第6學期和第7學期才開設和在主干專業課程教學中強化學生的計算機應用能力培養更能體現學以致用的原則,把《計算機在化工中的應用》和《化工CAD制圖與識圖》這兩門課程均安排在第6學期開設。學生學完這兩門課程之后,其所學知識和技能就可在化工原理課程設計、燃氣工程、高炭化學與碳材料工程基礎、煉焦化學、煉焦化學工學實驗和畢業設計等課程的學習或實踐環節中得到應用、鞏固和提高。
2在專業理論教學中融入計算機應用
2.1引導學生運用計算機進行工藝計算
在化工課程設計、畢業設計和實際工程設計中都離不開工藝計算,而且工藝計算環節的計算量通常都較大,計算過程比較煩瑣。如用手工進行計算,不僅要花費很長的時間,而且容易出錯。為了簡化計算過程,縮短計算時間,前輩們做了大量工作,如簡化計算模型,在公式推導過程進行近似處理以簡化最終的計算公式,繪圖工藝計算圖表等[16-17]。但利用這些手段所縮短的計算時間非常有限,而且是以犧牲計算結果的準確性作為代價。在當今計算機應用已得到大范圍普及的時代,運用計算機進行工藝計算已是大勢所趨。盡管一些教材和一些設計規范中仍在推薦傳統的手工計算方法,但人們在工程實踐中更熱衷于運用計算機進行工藝計算。因此教師在專業課教學中要主動引導學生運用計算機進行工藝計算,這樣既能提高計算效率和準確性,又能培養學生運用計算機解決專業技術問題的興趣,進而在計算實踐中提高其計算機應用能力。燃氣管網水力計算是燃氣管網設計中一項非常繁瑣和復雜的工藝計算。用手工計算的方法對一個擁有數十個環的燃氣管網進行水力計算,往往會讓人望而生畏,但如果運用計算機來計算,計算速度就非常快,準確性也很高[14]。計算工作配方是炭素材料生產中的一項比較復雜的工藝計算。所謂工作配方,就是當規定了每一鍋糊料的總重后,如何根據指定的配方(理論配方)以及各種炭質原料在破碎篩分后的實際粒度分布情況,進一步計算從每一種顆粒貯料斗中應取料的重量[18]。手工計算過程非常繁瑣,計算效率低下,而且準確度也不太高。如果采用計算機來計算工作配方,則可以克服手工計算的所有缺點,從而達到快捷、準確地確定炭材料生產工作配方并應用于實際生產中[15]。運用計算機進行工藝計算有兩種方法,一種是利用現成的商業軟件,如MATLAB,MATHCAD,EXCEL等;一種是利用編程語言開發專門的工藝計算軟件。不管什么方法都能提高學生的計算機應用能力。#p#分頁標題#e#
2.2引導學生通過Internet(因特網、互聯網)獲取專業知識
Internet是全球信息資源的總稱,現在它已成為各種信息資源傳遞的主要載體,它可以提供多種服務,是人們獲取信息的重要來源之一。隨著Internet的飛速發展,互聯網上有關化學與化工的資源信息越來越豐富,同時各種化學與化工資源信息來源更新變化的速度也越來越快。如何在浩如煙海的網站中迅速獲取與化學與化工資源相關的信息已成為化學與化工工作者必須具備的一項基本能力。專業課的教材往往更新周期較長,一些新的研究成果和專業進展未能及時寫進教材。專業課的教材篇幅不能太長,內容比較精短。而互聯網上有關化學與化工的資源信息則更新周期非常短,甚至能進行即時互動(如論壇、博客、即時通訊工具等),且不受篇幅限制,內容可以長篇大論。因此引導學生通過互聯網獲取專業知識是授人以漁,讓學生受益終生。
3在實踐教學強中融入計算機應用
在專業實驗中要求學生運用計算機處理實驗數據,如剔除異常數據,對實驗數據進行回歸分析,根據實驗數據繪圖。這些工作雖然都可以用手工方法完成,但運用計算機來完成不僅效率高和質量好,而且能鍛煉學生的計算機應用能力,為以后的實際工作打了良好基礎。在課程設計和畢業設計環節,要求學生通過計算機網絡查閱資料,運用計算機進行工藝參數計算,運用計算機撰寫設計說明書和繪圖。既能全流程鍛煉學生的計算機應用能力,又能對學生的計算機應用能力進行全面檢驗。
【關鍵詞】隔膜法;氯堿;蒸發
0 前言
氯堿工業是基礎化學工業之一,是古老、傳統的能源與資金密集型基本原料工業。氯堿工業的產品是燒堿和氯氣,它們廣泛的應用于輕工業、紡織工業、冶金和有色金屬工業、化學工業和石油化學工業等部門,在國民經濟中占有重要地位。
隔膜法目前是國內氯堿生產的主要方法,工藝主要包括化鹽、電解、蒸發、鹽酸、液化等工段,其主要反應為:
2NaCl + 2H2O2NaOH + Cl2+ H2
本文主要介紹隔膜法氯堿生產幾各常見的蒸發方法。
1 蒸發生產工藝研究
1.1 雙效順流流程
雙效順流流程是一種生產30%液體燒堿的流程。在此流程中,鍋爐送來的蒸汽進入Ⅰ效蒸發器加熱室,再進入Ⅱ效蒸發器的加熱室,Ⅱ效的二次蒸汽經捕沫器除去夾帶的堿沫后,再經冷卻器后進入下水道,堿沫收集至堿罐返回Ⅱ效。Ⅰ、Ⅱ效的加熱蒸汽冷凝水經加熱器.預熱電解液后。加熱貯罐用作洗滌或化鹽。
雙效順流流程工藝設備簡單,對生蒸汽壓力要求不高,但是熱量利用率低,蒸汽消耗高,在生產30%堿時熱量消耗太高。
1.2 三效順流
三效順流流程多數用于生產30%液體堿液。電解液貯槽內的電解液,用加料泵送入預熱器至100℃以上。輸入Ⅰ效蒸發器內進行蒸發。原料液再用泵輸入Ⅱ效蒸發器,Ⅱ效蒸發器的料液輸入到Ⅲ效蒸發器。Ⅲ效蒸發器出來的30%成品堿送入濃堿冷卻槽,冷卻到30℃以下。澄清后的堿液送濃堿貯槽,由成品堿泵輸入成品堿。由過濾器采出的鹽漿經旋液分離器增稠后集中排入鹽堿高位槽中,匯同成品堿沉清冷卻。采出的鹽泥一起輸入離心機分離。第一次所得的堿液經過化鹽池化鹽后,再經堿液貯槽送入Ⅰ效蒸發器蒸發、洗滌后堿鹽化成回收鹽水。
三效順流工藝不但適用于生產30%的堿,也適用于42%的堿。但是在生產42%的堿時,由于各效的濃度均相應增加,沸點上升造成有效溫度減小,推動力不足。因此要改善蒸發器的傳熱狀況就必須采用強制循環蒸發,此外成品堿澄清槽中采用的鹽泥分開處理,應用氯化銀法或冷凍法除去硫酸鈉后才能送回化鹽段工序使用。
三效順流工藝對蒸汽作了三次利用,僅有Ⅲ效的二次蒸汽被冷凝排放,它僅占總蒸發量的1/3左右,故該工藝的熱量浪費少,蒸汽消耗低。三效順流工藝與雙效順流工藝十分相似,操作容易控制。在生產42%堿液時對設備的材質也無特殊要求,只是對生蒸汽壓力的要求高一點。
1.3 三效四體順流兩段蒸發流程
該流程適用于生產30%燒堿。第一段是標準的三效順流工藝,將堿液濃縮到30%左右。第二段是在Ⅲ效后面增加一只濃效,利用Ⅰ效的二次汽或Ⅰ效蒸汽冷凝液的閃蒸氣作熱源,將30%的堿液進一步濃縮到42%。濃堿析出的鹽泥經旋液分離器增稠后,經鹽泥貯槽,放入離心機進行處理。一段的Ⅲ效蒸發器和二段濃效蒸發器均為負壓操作,其二次汽冷凝后全部排入下水道。由于該工藝的二段蒸發使用的是Ⅰ效二次汽,單位蒸發量的汽耗比三效順流高,但工藝強度大,是制備42%堿液比較成熟的流程之一。
1.4 斯文森蒸發技術
斯文森蒸發技術的工藝流程是來自電槽的電解液進入Ⅰ效、Ⅱ效、Ⅲ效,加熱蒸汽則從Ⅲ效、Ⅱ效、Ⅰ效逆流蒸發,從Ⅲ效蒸發器出來的濃堿液再經閃蒸可獲得50%NaOH的濃堿液。每效用泵將堿液作外環蒸發,并經旋液分離器凈化料液,析出的食鹽結晶將沉析,在每效的鹽析槽中。
各效的鹽泥一并送鹽泥槽,再用泵送至旋液分離器。經離心機分離后,析出的鹽泥經洗滌、過濾后再經一套旋液分離器和離心分離器,將純鹽分離后貯于純鹽槽中,以作備用。
從閃蒸出來的50%堿液,經冷卻和冷凍再用泵送至燒堿離心器,進一步除去結晶鹽,過濾后即可得50%成品堿。
2 結語
以上對燒堿蒸發的幾種方法進行了比較。我國的氯堿企業生產30%液體燒堿主要采用雙效順流、三效順流強制循環,三效逆流強制循環流程。從現階段我國氯堿工業的概況來看,采用三效逆流強制循環工藝流程是現階段制備30%液堿比較成熟的流程之一,且投資少,利益高,維護修理比較簡單。
【參考文獻】
[1]薛本東.氯堿生產技術[Z].北京:化工部化工司,1985.