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化学反应工程总结范文1
一、“以学为主”的多样化课堂教学
龚克指出,[5]大学教育区别于基础教育的标志之一,应是从以教为主转变为以学为主。改进以“管灌”为主的培养模式,激发学生的主动求知欲是真正提高教育质量的关键。在化学反应工程课程的双语教学中,我们也在逐渐转变观念,采用多种多样的课堂教学方法,改变完全以教师为中心的讲授式教学为多种教学方法并用,以提高学生学习的主动性为目的,着力提高课堂教学效果。下面拟对主要采用的几种教学方法进行介绍。
1•讲授式教学:即教师系统地向学生传授科学知识。由于本课程采用双语教学,学生在学习中往往花费较大精力在理解语言、语法上,反而忽视了课程知识,导致学习效果不够理想。[6]针对这一问题,我们在教学中改变传统的灌输式教学,采用多种形象、生动的手段,如大量的图示、动画,以图文并茂的方式进行讲解,避开学生在语言方面的障碍,使其注意力转移到课程知识的学习,引导学生不要过多关注语言、语法,强调英语语言以“用”为目的,提高学生对知识的接受效果。课堂上经常设问,激发学生克服语言障碍从课本中寻找答案的兴趣。教学中重视双语应用实效,根据学生接受知识的程度,逐渐提高英文讲授和表述的比例;鼓励学生多运用英文,从看例题、做习题开始,到逐渐习惯用英文写作业和考试答卷。
2•互动式教学:即授课过程中教学双方经常进行交流互动。例如在教学中,教师提供工业反应器范例,由学生自行发现反应器的设计特点并主动质疑,然后全班讨论或小组讨论,继而选出学生代表,用英语表达自己对该反应器设计特点的认识和分析原理,最后教师作总结或纠正要点。教师经常选出教材中较为生动的典型章节或例题,提出问题,由学生自行阅读课本,让学生带着兴趣学习,引导学生猜读不熟悉的单词;以学习课程知识为重点,让学生自行讨论阅读的内容,最后教师强调这部分内容中的关键概念和原理。每次课结束,教师都布置任务给学生,要求学生总结本次课程的内容。下次课上首先抽出几位同学对前一次课的内容进行提纲挈领的回顾,由此督促学生课下自主复习,及时回顾,保证知识的连贯性,达到温故而知新的目的。这些互动式教学方法促使学生自主阅读教材,并运用英语语言表达自己对课程内容认知,取得了很好的教学效果。
3•感知式教学:教学中利用各种方式让学生直接感知实际的反应器。我们认为,仅给学生讲授理论知识,往往很难达到预想的效果,而直接感知对化学反应工程教学具有非常重要的作用。由于反应器是化工工艺过程的核心设备,我校有大量的科研力量投入在反应器设计中,已开发的反应器包括催化裂化、催化裂解两段提升管反应器及渣油加氢裂化悬浮床反应器等。此外,各科研组用于科学研究的反应器多种多样,如固定床反应器、流化床反应器、釜式反应器等。在教学过程中,课程组教师创造各种条件,让学生进入实验室参观实际反应装置,不能参观实物的,则以生动的照片、图片来展示,将反应器的特点直观地展示给学生,让学生将抽象的理论与实物建立起联系,显著提高教学的实效。
4•训练式教学:即教学注重学生对所学知识的反复实际训练。目前推进的“卓越工程师培养计划”中,很注重培养学生的工程设计能力,在化学工程与工艺专业随后的课程中有专门培养工程设计能力的化工设计课程,其中不可避免地涉及化学反应器的设计。由此,在课堂教学中,我们除了让学生就每个知识点进行反复训练,还设计题目,让学生就多个知识点甚至整个知识体系进行训练;并设法找到工业实际反应器的数据,例如石油化工过程中涉及的油品催化裂化流化床反应器、乙苯脱氢制苯乙烯固定床反应器、邻二甲苯制苯酐反应器等,让学生身临其境地进行反应器计算或设计的训练。在教学中,针对具体的教学内容,我们分别采用不同的教学方法,激励学生充分发挥主动性,并尽力使课程理论与工程实际相结合,取得了较为满意的教学效果。
二、理论教学与实践教学充分融合
近年来由于校院两级投入的加大,我们的实验和实践教学条件取得了较大的发展。化学反应工程课程组教师,充分抓住各实践教学环节的机会,将本课程中的理论融入实践教学之中。
目前,针对本课程所设置的教学实验有五个,包括:多釜串联反应器停留时间分布测定实验、固定床及流化床的流动特性实验、管式反应器内的烃类裂解反应实验、苯酐合成反应过程实验以及乙苯脱氢制苯乙烯实验,以强化学生对非理想流动、流体流动示踪方法、停留时间分布、实际反应器形式以及转化率、选择性、反应器换热方式等的认识。这些教学实验,为本课程的实践性教学提供了良好的支撑。进行相关实验时,我们进一步强化学生所学的理论知识,重温重要的概念,使学生在实验过程中切实认识真正的反应器,并运用所学理论知识进行反应器的操控和数据的处理。
我校拥有良好的实践和实习教学条件。化学工程与工艺专业的学生均要经历认识实习和生产实习等实践环节。化学反应工程课程组教师充分利用这些实践环节,引导学生把课程的相关理论知识与现场实践相结合。例如在实习中,我们给学生下达任务,了解相关工业反应器的形式,认识其特点,了解其中所发生反应的类型和特点,调研并取得反应器进出物料组成和流量数据,以此进行物料衡算,计算目的产物的收率、选择性等,使学生对反应工程所学内容有一个回顾,体会到本门课程所学知识在实际工作中的作用,激发学习兴趣,实现理论与工程实际的紧密结合。
我校专为化工专业建成了一个仿真计算实验室,安装了常减压、催化裂化、加氢精制等典型的炼油装置仿真软件。在配合实习教学的同时,它们可以进一步深化学生对化工反应器的认识。仿真实验室还安装了化工设计模拟软件,为化工设计实践提供了良好条件。承担化学反应工程课程的教师,也参与化工设计实践的指导,从中进一步强化有关反应器设计理论的应用,使抽象的理论体现于具体的工程设计中,让学生体会到学有所用。很多学生在化工设计总结中感慨地表示:以前学了那么多理论,不知道有什么用,通过化工设计,又将以前的理论知识回顾了一遍,设计出一套实际的装置,收获很大,很有成就感!目前,我国推进的“卓越工程师培养计划”注重提升学生的工程实践能力和创新能力,[5]本课程理论教学与实践教学充分融合的教学方案无疑正好吻合了“卓越工程师培养计划”的总体思路,也是我们进一步努力的方向。
三、教学与科研相结合
科研在高等教育中具有十分重要的地位,要培养创新型人才,建设一支合格的教师队伍,必须把科学研究作为提高教师素质的关键环节。教学工作是教师的天职,而科研对教师学术水平的提高有着积极的促进作用。国内外经验证明,没有高质量的科学研究,就不可能建立一支高水平的师资队伍。没有高水平的师资队伍,同样也不可能有高水平的教学质量和科学研究。科研是提高教师综合素质和教学能力的第一促进力。
我校化学反应工程课程组教师均具有较强的科研背景,在炼油工艺和催化领域取得了大量的研究成果,掌握着该领域的最新进展,所承担的科研任务大多与化学反应工程课程知识有着紧密的联系。例如,催化裂化两段提升管反应器就是利用化学反应工程的知识所开发出的新型反应器。已开发的多产丙烯(TMP)技术的中心环节也与非均相催化反应动力学和反应器设计直接相关。教师在科学研究中进行自我完善与发展,通过科研工作促进自我知识结构的更新、知识体系的充实、对知识前沿的把握和对学科知识的理解,为教学内容和教学方法的改革奠定了“能动性”基础。
有深厚的科研背景,可以保证教师授课中知识传授的准确性与知识重点的掌握,同时教学中教师会自然而然地把科研中获取的生动案例结合进来,实现将科研成果向教学内容的转化。将科研成果融入课堂教学,一方面能有力促使学生掌握较宽的化学反应工程基础知识,学习化学反应工程的研究方法与思路,了解化学反应工程最新进展及发展方向,另一方面也激励学生提高创新思维的能力,加强工程观点、提高分析工程问题和解决工程问题的能力。以下即是科研成果向教学转化的两个实例:
实例1,利用两段提升管催化裂化技术的科研成果,课上给学生讲授两段提升管反应器的设计思路,从反应动力学特性、反应器流动特性等多角度进行案例剖析讲解,使学生在理解理论知识的同时,接触到工业实际反应器设计案例,抓住学生的兴趣点,大大提高教学效果。
实例2,我们利用科研中对反应器流动行为示踪研究的经验,生动形象地将非常抽象、难懂的非理想流动现象和概念介绍给学生,并利用图片、动画给学生演示非理想流动示踪研究的过程,使学生产生浓厚的学习兴趣。
教师们在科研工作中积淀的经典案例和对学科前沿的把握,使学生感同身受地体会到知识的力量,增强了对工程技术科学的崇尚意识,有效地激发了探索和研究的热情。
化学反应工程总结范文2
化学反应工程学是人类从科学实验和生产实践中总结发展起来的,而它的理论又离不开科学实验和生产实践的检验。对于这种实践性很强的工程学科来说,实训是学生参加实践获取知识所必需的学习途径。我们把整个教学过程分成三个阶段:理论教学阶段、仿真实训阶段、项目实训阶段。在项目实施过程中,引入案例,提出问题,讲解案例在国内外的研究背景,工业用途,让学生有一个感性认识,激发学生的学习兴趣,使学生感到学有所用。聘请企业工程师,做为课堂主讲教师,将一个综合项目分解成若干任务,做为课堂教学内容实施的载体,将企业的工作方法和管理模式,融合到课堂的教学与管理中。在一个个任务的驱动之下,对学生分组。学生根据任务查阅资料,提出设计方案,在完成任务的过程中,发现问题,提出问题,整个教学过程充分发挥了学生的主动性与创造性,同时课堂上讲的一些理论知识,在实训中得到验证。归纳总结,教师在审阅学生的实训报告后,对学生普遍出现的问题以及每个实训小组采用的实验方案进行点评、总结,使学生对所学知识的实际用途有所了解;同时用所学概念、原理对案例进行剖析,提高学生对理论知识点的理解,在此阶段教师需要的是引导。推行过程评价激励机制,教学评价是教学环节中必不可少一环,目的是检查学生是否完成学习任务,实现教学目标。随着项目驱动教学法的逐步实施,化学反应工程课程过去一卷定成绩的评价方式也必须随之改变。学生从方案设计、设备组装到结果分析,包括理论课程考试、实验室安全管理,每一步内容的得分作为总成绩的一部分,教师根据任务完成情况给出客观评价或得分,促使学生相互交流、学习,找出自己的差距,看到自己的优势。
2仿真教学在项目教学中的作用
工程实践能力的培养是化学工程专业教学计划的重要内容。作为实践环节的实训教学和顶岗实习,是学生培养工程实践能力的重要途径。由于经费,设备有限,学校实验室中容易出现盲目操作和“走过场”现象;在顶岗实习中,企业为了安全和效益等因素一般不允许学生亲自动手操作。近年来,随着计算机的发展和仿真软件的开发,仿真教学在理论和实践之间架起了一座新的桥梁。采用仿真技术,可以将复杂的工业生产过程虚拟化,在计算机上动态再现整个反应过程及每一步变化特征。而且仿真实训还具有无消耗、无污染可重复操作等优点[7]。在现代化工企业中大部分已经采用了DCS控制系统,技术员主要在控制室通过电脑操作控制生产过程[8]。因此在《化学反应工程》教学中,我们穿行四周仿真实训。通过化工生产中具有代表性实训项目如醋酸装置仿真、乙烯装置仿真、常减压装置仿真等过程的模拟,加强学生对化工单元操作、化学反应、过程控制、能源综合利用等理论知识的理解和掌握。通过仿真让学生掌握正常生产操作、停车操作、故障处理操作等实训环节,了解化工反应过程中工艺和控制系统的动态性。培养学生分析和解决生产操作中的异常现象的能力,为日后在企业工作奠定良好基础。仿真实训是项目教学中理论联系实际的一种新的教学方法。
化学反应工程总结范文3
关键词:化学工程工艺;绿色化工;分离技术;超临界流体
1概述
随着我国社会经济的快速发展，各种化学制品已经充斥在我们周围，成为我们日常生产生活中不可或缺的基本物品。然而，这些物品的原材料生产，都是来自于化学工程与工艺。化学工程与工艺是通过对化学材料的处理，从而实现了化学生产的环保资源的高效优化，生产过程也变得非常完善。尤其是当前，经济的快速发展也随之带来了严重的环境污染问题，化学工程与工艺更是要朝着绿色环保的方向发展，尤其是与化学工程工艺相关而且环境问题息息相关的行业，例如石油化工行业、材料化工行业、生物化工行业等，这些都是利用化学工程与工艺的技术来带动经济发展的行业，对于我国社会的经济发展来说，具有非常重要的现实意义。所以利用高新科技实现的化学工程与工艺，不仅有利于科学的发展和进步，而且对于经济可持续发展来说意义重大。尤其是目前化学工程与工艺正朝着高精化、自动化、数字信息化的方向发展，加强对化学工程工艺的研究是非常有必要的。
2化学工程工艺
化学工程与工艺是涵盖冶炼、药物生产、食品加工、材料化工、印刷业等多行业一门科学，其实现是以化学的基本理论知识为基础的，具有工业特色的技术。化学工程工艺涵盖了原有化学的理论知识，结合了现代最新的环保思想和理念，对于促进社会的发展、人类的进步、经济的可持续化来说意义重大。目前环境保护越来越被人们所看重，也是人们在物质经济条件逐渐优越的前提下追求更高质量生活的体现。而化学工程工艺的相关研究，这实现环保节能、优化工业生产过程、提升社会经济发展的重要途径，它的出现，能够使人们在减能节排的前提下使其经济利益最大化，也是目前更多企业愿意尝试和追求的环保生产途径。科技的发展带动社会的进步，经济的提升势必会对自然环境造成破坏，在绿色环保、减能节排的前提下，化学工程工艺势必为社会可持续发展带来新的契机，这对于社会发展来说，具有非常重要的现实意义。新型的化学工程工艺与传统的化工相比，更加注重环境保护，更加看重生产效率，例如绿色化工技术、最新的分离技术以及超临界流体萃取技术等，都是当前化学工程工艺最新兴的生产技术。
3绿色化工技术
绿色环保、节能减排是当前企业工业生产一直看重和强调的生产方式，化学工程工艺中的绿色化工技术，则是对绿色环保的工业生产的最好的诠释，绿色化学工程又被人成为环境优化化学工程，核心理念就是注重环境保护、降低环境污染、节能减排，从而实现环境污染与企业生产利益最大化之间的最佳平衡，对人类的健康和发展具有非常积极的意义。所以绿色化学工程工艺就是在化学工程过程中原材料选取、催化剂选用以及化学反应过程中都在强调绿色化工的理念，从而从化学工程生产的源头阻止环境污染，促进废物利用。
3．1选用绿色化学原料
绿色化工源头做起就需要对化学工程的原材料入手，通过选择绿色环保的、无害的化学化学物质作为企业生产的原材料，在根本上减少或消除化工生产的污染物的排放，进而将对环境污染源消灭在萌芽之中。当前，在企业生产中原材料的选取非常重要，尤其是在各种高新科技的快速发展下，各种化工原材料、催化剂、溶剂等都已经能够加工成无毒无害或低毒少害的化学材料，所以在针对化学工程原材料选取时，尽量选择使用高新技术生产的无毒无公害的原材料，或者采用天然的植物、农作物或其他很多自然生物作为企业生产的原材料，从而有效地促进化学工程原材料绿色化，从根本上消除自然环境污染源。
3．2选用绿色化学催化剂
在化学工业生产中，很多都需要催化剂来加速整个化学反应的过程，从而节约生产时间成本，提升经济收益。然而，在传统的化学工程生产过程中，很多催化剂虽然加速了化学反应的过程，但是在污染物生产和排放量等方面，都对环境造成了很严重的污染。目前在绿色化工技术中，大都采用天然无公害的催化剂的开发和使用，在化学工程中，尽量选择无污染公害或少污染的催化剂替代传统的污染重的催化剂，从而促进化学反应工程的绿色无公害。目前，部分化学工程工艺研究人员发现一种烷基化固相催化剂，其在促进化学反应的过程中基本上能够做到无污染物排放，同时能够加大废弃物的使用率，这对于企业绿色化工生产来说，将是一个很大的福音。
3．3选择绿色的化学反应
在企业化工成产过程中，会有很多化学反应，而对于这些化学反应的选择，尽量提升化学反应的选择性，从而将化工过程中减少污染排放和能源消耗，使生产物更加纯净化、提取更加便捷。以石油化工生产为例，对于烃类的处理常常选择氧化处理，这个操作会对生产物造成污染和破坏，所以在石油化工生产过程中，要尽量避免此种反应，通过优化化学反应的选择性，选择绿色生产，从而提升整个化学反应的绿色生产过程。
4化工分离技术
在化学工程工艺中，有很多物质都是混合的，对于化工企业的生产来说，是远远不能符合生产所需的，那么在化学工程工艺的物质分离技术，则是将物质进行净化、提纯的重要过程，是使物质从杂乱无章、无规律的变化，通过外在作用力，如压力、重力、温度、电磁场等作用下能够有序的转变的过程，而过程中是需要消耗能量的，而这种过程这是化学工程工艺中的物质分离技术。在化工分离技术中，应用最为广泛的是蒸馏法，这种方法的实现是通过外在的燃料燃烧对物质进行加热，通过混合物中不同物质的气化温度点，来充分掌握加热温度的变化，使得混合物的温度在预期温度点进行持续加热，从而实现对应物质气化分离。在我国，对于蒸馏分离的技术和工程实现，都已经积累了深厚的理论知识和丰富的应用实践经验，为我国的化工也生产做出了不可磨灭的贡献。但是，蒸馏法整体来说速度比较慢，效率相对较低，所以在化学工程分离技术的实现中，目前推出了各种热门的物质分离方法和技术，无论是在时间效率上、还是在生产成本上，都能很好地应用在企业化工生产过程中。
4．1膜分离技术
膜分离技术是当前化学工程工艺领域中，实现物质分离技术中比较流行的分离方法，在环保节能、低污染、高效率等诸多方面都表现出优异的性能。膜分离技术是以各种材质的膜作为基本的分离介质，膜的介质可以采用气体材质、固体材质、液体材质或混合材质，最终构成一个膜两边互不连通的界面，根据其自身的渗透特性，在不同的外在作用力(例如重力、压力、电磁场、渗透压差)下，实现物质分离。按照膜不同材质划分，常见的膜有包括支撑液膜、乳化液膜的液体材质膜以及无机材料膜、聚合物膜的固体材质膜，这些膜的材质、特性不同，最终实现的分离过程也不尽相同，有渗透、电渗析、微滤、液膜分离等，这些分离技术和过程在气体干燥、废水处理等方面广泛应用，正式因为膜分离技术效率高、耗能少、工作条件需求低，也逐渐化学工程工艺中分离技术的主体。
4．2吸附技术
在分离技术发展迅速的今天，新型吸附技术也逐渐进入了物质分离工程中，通过变压吸附、层析、模拟移动长等分离方法，新型的吸附技术也成为了分离技术中的新型技术，在工业制造和化工生产中起到非常重要的作用。
4．3反应分离耦合技术
反应分离耦合技术是提高生产效率、优化化学工程生产过程、降低生产成本中发挥越来越重要的作用。反应分离耦合技术是通过利用物质分离来促进反应或通过物质反应来促进分离的一种化工分离技术，整个技术的应用效率非常高，操作费用也很低。以醋化反应为例，该反应过程就是在精馏塔中进行可逆的醋化反应，利用精馏的反应来分离醋和水，同时逆向反应也能够加强醋化过程，从而在原料成本等多方面节约成本。
5超临界流体萃取技术
超临界流体又称为SCF，是SupercriticalFluid的缩写，一般的气体或液体在温度或者压力的持续变化下，达到某个临界点就会发生气体到液体的变化或者液体向气体的变化，但是，超临界流体是某种流体物质在达到临界压力点或温度点时，如果持续提升外界条件，该流体密度不断增加，但是并没有真正发生液化或气化的现象，此时的物体就成为超临界流体，该流体既具有气体的特性，又具有也提到特质，利用超临界流体来实现物质分离的技术，则被称为SCFE超临界流体萃取技术，该技术目前被广泛应用在食品加工、化学工程和企业生产、生物制药等诸多领域。SCFE的超临界流体萃取技术，是对混合物进行施加温度或压力的条件，从而使其进入超临界状态，进而使萃取物从其中分离出来，实现物质的分离。流体物质在超临界状态下，融合了气体和液体的综合特性，密度上比气体大得多，一般与液体比较接近，但是粘性度方面则与气体接近，比液体小得多，而且超临界流体自身的溶解度非常高、而且很容易流动和扩散，而且在压力或温度的临界点，能随着外加条件的微小变化，密度则发生显著变化，极易实现混合物中萃取物的提取和分离。利用超临界流体萃取技术，一般是使用流体作为萃取物的溶剂，使其进入超临界状态，然后与物料进行接触，使其中的萃取物溶于流体中，进而实现萃取物与物料的分离，而后降低外在施加条件，如降低压力或温度，流体密度发生变化，溶解度降低，萃取物则很容易从流体溶剂中解析出来，从而实现萃取物的分离。利用SCFE的超临界流体萃取技术来实现物料萃取物的分离，在提取速率、萃取物兼容范围等方面都非常优异，而且外在条件是通过温度或者压强的调节来实现对流体密度、溶解度的控制，从而能够有效地实现萃取物的分离，而且提取萃取物的纯度非常高，对于化工生产来说非常重要。其次，流体溶剂的选择一般选择二氧化碳流体，这种低温、无氧环境的操作可以有效地分离热敏或容易氧化的物质，此外，SCFE技术的实现，可以从固体或中液体中快速提取有效地萃取物成分，整个过程无污染、耗能少，而且对于有机物的分离提取和精致都有非常显著的功效。
6总结
化学工程工艺是目前涵盖冶炼、药物生产、食品加工、材料化工、印刷业等多行业的专业学科，其实现的专业技术对于企业的生产来说具有非常重要的现实意义。在化学工程工艺中，常见的技术有绿色化工技术，该技术是从原材料、催化剂以及化学反应的过程中选取绿色无毒无公害的物质和反应选择性来提升化工的低污染率，分离技术则是通过蒸馏分离、膜分离等分流技术来实现的化工材料的分离，超临界流体萃取技术则是采用超临界流体对物料中萃取物的提取，通过改变外在条件来实现萃取物的提取，从而实现物质分离。这些化学工程工艺都在为企业的生产、化工过程等起到非常重要的作用，为促进我国的经济发展奠定了良好的技术基础。
参考文献:
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化学反应工程总结范文4
关键词 直流接地极；电化学腐蚀；影响因素；防腐措施
中图分类号：TM72 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）20-0157-02
随着直流输电技术的发展，越来越多的直流输电工程在我国兴建。直流接地极是直流输电系统中必不可少的重要设施，它在系统单级大地回线方式和双极运行时分别担任着导引入地电流和不平衡电流的重任[1]。直流接地极置于土壤或海水中，会发生腐蚀，直接关系到其使用寿命，威胁到直流输电工程的安全运行。因此分析直流接地极的腐蚀特性，对其设计和运行维护有重要的意义。
1 直流接地极腐蚀机理
土壤中的环境会对直流接地极造成不同程度的腐蚀，即电化学腐蚀。直流接地极的两端在土壤中形成回路，电流通过阳极流入土壤层，由阴极流流回电路。电流运行的载体是土壤中的导线解质。整个大地体受高压直流的作用在回路中相当于一个电解槽，高压即电化学电解的电源E，两端接地极的接地电阻分别为R1和R2。两个接地极实际上是电解槽中的两个极板，与电源正极相连的是阳极，与电源负极相连的是阴极。含碳量滴的钢材费用低，我国电网接地常用来作为阳极材料[3]。极阳断的电化学为：
1）金属材料被电解成离子态从阳极进入电解质，即
FeFe2++2e
Fe2++2OH―Fe（OH）2
2）电解的化学反应伴随着气体产生，阳极端的化学方
程为：
4OH-2H20+O2+4e
即有氧气析出，而这种气体又是强氧化剂，将进一步加剧阳极材料的腐蚀：
4Fe（OH）2+2H20+O24Fe（OH）3
在阴极附近一般为析氢反应
2H++2eH2
可知，腐蚀多发生才阳极侧，若接地极周围地下水中含有盐分，如NaCl，则阳极除生产氧气外，还会生成氯气。氯气溶解水后将使溶液呈酸性，发过来又会加快电极阳极电化学腐蚀速度。
2 直流接地极腐蚀影响因素[4]
2.1 含水量
土壤中水分的存在决定土壤的电解能力，是造成腐蚀的必要条件。土壤为一种胶体物质，它的吸收和保持水分的能力很强。
历史实验和统计表明土壤含水量是影响接地极的腐蚀程度的最大因素。当含水量达到某一值时，接地极材料的腐蚀率最大，再增大含水量，其腐蚀率反而下降。
接地极的腐蚀离不开氧化过程，土壤介质水分的含水量增加导致土壤层被空隙填满，即含氧量降低可以缓解腐蚀。土壤层中的水和氧气是对立关系，在某个节点，土壤层腐蚀性最强。
含水量不同，其对应的腐蚀程度关系如表1所示。
表1 土壤含水量与接地极腐蚀的关系
含水量，% 腐蚀程度
3～7或>40 低
7～10或30～40 中等
10～12或25～30 高
12～25 最高
2.2 土壤通气性和松紧度
土壤空气是土壤的重要组成部分，土壤空气中除了N2、O2外，还有C02、水蒸气等。
土壤通气性能同接地极的腐蚀关系不容易实验得到，氧气是腐蚀的因素之一，是电化学反应的施因。土壤中接地极的腐蚀阳极侧方式为：
2H20+O2+4e4OH-
因此，土壤中含氧量越高，接地极腐蚀率越大。
土壤松紧度对接地极导体电位和土壤导电性造成很大的差异，土壤层氧气来源于空气以及进入土壤的水所溶解的氧气。根据统计透气性好的土壤层接地腐蚀速率初始较快，随着时间增加速率下降，原因是形成的三价的Fe（OH）3，紧密沉积在接地极表面，初始的腐蚀反而形成一层氧化保护膜，但是在碱性土壤中这层氧化膜很快会被中和，即腐蚀速率不会降低。
2.3 土壤的pH值
土壤层介质中，酸碱性处于一个化学平衡，pH值在4以下呈现强酸性即腐蚀性较强。
宜昌山区部分土壤的pH值介于6-6.75，基本呈显中性，pH值大于7.5则称为盐碱土。大量的有机酸存在于土壤层时，pH值即使接近中性，但腐蚀性却非常强，pH值对接地极电位的影响是比较复杂的，pH值与土壤导电性也有一定关系。土壤pH值与接地极腐蚀的对应关系如表2。
表2 土壤pH值与接地极腐蚀的关系
pH值 接地极腐蚀程度
>8.5 极低
7.0～8.0 低
5.5～7.0 中等
4.5～5.5 高
2.4 土壤层土质构成以及含盐量
土壤层土质构成以及含盐量影响电化学反应进程，即酸碱性以及腐蚀性的体现。土壤层含盐量介于2%-5%之间，盐分是主要的电解质，可溶性盐量影响土壤层的导电性能。氯化物对接地极导体的绝缘性破坏较大，从而加快接地极化学腐蚀过程。Cl―是土壤层中腐蚀性能最优离子，所以海水接地极和海岸接地极更容易遭受腐蚀。
同氯化物一样，硫酸盐不仅能破坏接地极表明的氧化膜，还会加快金属的腐蚀率，金属和硫离子结合生产硫化物是腐蚀的主要成因。
碳酸盐对接地极腐蚀具有重要的作用，CaCO3与土壤中的砂砾结合成坚硬的“混凝土”层，使腐蚀产物不宜脱落，抑制了接地极电化学反应的阳极过程，对腐蚀起阻碍作用。
3 接地极防腐措施
3.1 电极材料的选取
为了延长接地极的使用寿命，对材料的选用提出了更高的要求。目前直流接地极工程中运用的接地极材料主要有碳钢和高硅铬铁（高硅铸铁）。碳钢造价相对较低，在土壤中的平均电腐蚀率为9kg/（A・a）；但土壤含水量增加时腐蚀率也增大，尤其是当地地下水中富含NaCl、Ca2+、Mg2+等时，碳钢的腐蚀率将大大增大。
高硅铸铁硅含量为14.5%，锰含量为0.7，该金属材质接地极腐蚀后，表面形成氧化膜可以推迟金属的腐蚀。在金属中加入铬元素（4.25%）形成的高硅铬铁合金耐腐蚀性则比较强，所以在直流接地极工程中得到广泛应用[3]，高硅铁合金的电腐蚀率会随溢流密度的增加而增大；当溢流密度为5mA/cm2时，其电腐蚀率只有0.16 kg/（A・a），约为碳钢的1/57；但溢流密度增至80mA/cm2，接地极腐蚀率为3 kg / （ A・a），小于碳钢。因此在高硅铁接地极工程中要严格控制其溢流密度。
3.2 焦炭的保护作用
直流接地极工程中往往在电极周围布置一定量焦炭，焦炭截面在0.45 m-0.9 m之间，来减缓电极腐蚀。焦炭是一种非离子晶体，将金属与土壤间的离子导电转换为金属与焦炭之间的电子导电，从而减缓了电极阳极的电解腐蚀[5]。同时，埋于土壤中的焦炭有一定的湿度，在焦炭中也会出现离子导电，导致电极与焦炭界面发生电化学反应。
4 总结
1）直流接地极腐蚀主要是有电化学腐蚀引起的，电极阳极Fe首先被电解出Fe2+，然后被土壤中O2氧化成Fe3+。
2）影响接地极腐蚀率的因素有土壤含水量、土壤通气性和松紧度、土壤的pH值、土壤含盐量和组成；其中土壤含水量在12%～25%、pH值
土壤中不同成分的盐对电极腐蚀性的影响不同，氯化物和硫酸盐促进电极腐蚀，碳酸盐抑制电极腐蚀。
3）工程中常用的防腐措施有两种，一是采用耐腐蚀材料的电极，二是在电极周围布置焦炭，减缓其腐蚀。
参考文献
[1]赵畹君.高压直流输电工程技术[M].北京：中国电力出版社，2005.
[2]何金良，曾嵘.电力系统接地技术[M].北京：科学出版社，2007.
[3]祝志祥，韩钰，惠娜等.高压直流输电接地极材料应用现状与发展[J].华东电力，2010，2，4（2）：0265-0269.
化学反应工程总结范文5
关键词：化工工艺 工艺设计 安全危险 识别与控制
一、化工工艺设计
在整个化工设计过程中，我们必须熟悉它的原则和精神，从而贯彻到其中去。把化工工艺设计中的细节进行灵活运用，既符合规范，又不造成对生产的违背。实现对化工生产的安全高效运行。因为在化工生产中，安全是第一性的，所以我们必须对生产中的安全性进行剖析。熟悉我们的原材料和产品性质，以便我们对号入座。
二、化工工艺设计的分类
1.概念设计
概念设计是假象设计，它是按拟建规模工业生产装置进行的，概念设计一般在中试前进行，主要目的是为了检查工艺条件和生产路线是否合理，确定数据和小试补充的内容以及必要时中试规模和中试目的。
2.中试设计
中试内容和任务主要是检验小试确定的工艺路线和条件；试制产品考核的使用性能；考验工艺系统连续运转可靠性；获取设计工艺必需的工艺和工程数据；考察放大致应和检验校正放大模型；考核杂质积累对工艺过程及最终产品质量的影响；以上内容和业务在检验时可以是全部也可以是部分，视具体情况而定。
3.基础设计
基础设计是整个技术开发阶段的最终研究成果，目的是提供建设生产装置的一切技术要点。
4.初步设计
初步设计是精细化工工程设计的第一阶段，它的成果是初步设汁说明书和总概算书。根据基础设计和批准的设计任务书、厂址选择报告，对工程在技术和经济上进行总体研究与计算的具体建设方案。
5.施工图设计
施工图设计是依据上级对初步设计的审批意见，将初步设计中确定的设计原则和方案，根据建筑与非标准设备制作的要求，以图样和文字方式招工艺和设备各个组成部分的尺寸，布置和主要施工方法具体化，明确化，并解决初步设计阶段待定的各项问题。
三、化工工艺设计的特点
化工工艺设计一般来说具有新技术含量高、工艺流程独特等特征。设计基础资料不完整。设计基础资料一般由科研单位根据已有试验数据及有关资料编制而成。由于没有经过工业化生产的检验和完善，其数据的可靠性和完整性都不如常规装置。
由于化工装置工艺流程一般较独特，包括的设备种类繁多、规格特殊，设备的功能化无论是对非标设备的设计，还是对定型设备的选用都提出了特殊要求。
工作量大，具有总体投资大、设备多、管道多，且处理的物料都较特殊。其管道设计也要作特殊考虑。
设计周期短，为了尽快占领市场、缩短建设周期，化工工艺设计往往要打破正常的设计周期，边开发边设计，边建设边更改设计的现象较普遍。
规模大小不一，一般情况装置的规模有大有小，为节约投资，某些设计不可能完全按照规范 规定去做，但有时为了测得所需的工程数据或获得一定的产量，往往也需要较大的规模。
化工工艺设计的以上特点，造成潜在事故隐患有增大的趋势。因此，化工工艺设计的危险识别和控制就显得尤为重要并越来越为人们所重视。
四、危险识别与控制
危险因素通俗地讲就是生产中的事故隐患，具体地讲就是生产中存在的可能导致事故和损失的不安全条件。
危险识别与控制，是对项目生产工艺的全过程、配套公辅设施的生产过程、 使用和产出的物质、 主要设备和操作条件进行解剖和分析，摸清危险冈素和有害因素产生的方式、种类、位置及其产生的原因，提出合理町行的消除、预防或降低装置危险性，提高装置安全运行对策措施及建议。尽量防止采取不安全的技术路线，避免使用危险物质、工艺和设计。如果必须使用，也可以从设计和工艺上考虑采取安全防护措施，从而使这些危险因素不至发展成事故。如若保证设计安全，需注意以下几个方面：
1.工艺物料。物质危险的辩识应从其理化性质、 稳定性、 化学反应活性、 燃烧及爆炸特性、毒性及健康危害等方面进行分析和辩识。
2.工艺路线。一种反应往往有好几条工艺路线。需要考虑的是采用哪条路线史能消除或减少危险物质的量。
3.化学反应装置。化学反应是整个产品生产的核心，一般通过反应才能得到所需的产物，同时反应也带来了许多危险性因素，在反应器的设计和选型前，往往要想到可能发生最严重的事故是什么，反应器中哪些将导致失控反应，搅拌器有何影响等等。
化学反应的种类繁多，当反应速度快、放热量大或由于设计上的原因使反应器的稳定操作区域很小时，反应器控制方案的设计成为一个非常复杂的问题。由于缺少物质的反应或分解速度及热效应数据，一旦失控反应发生如何降低反应速度、将反应停止、或者放空，需要时如何迅速使反应物不参与反应或进行处理，都是潜在的危险因素。设备从安全角度讲，不但要求有足够的结构强度，防止爆裂，而且要求密封必须良好。一定要有足够的严密性，防止泄露，因为大量介质的泄露会引起火灾或中毒，酿成巨祸。对高压密封结构的要求，首先是安全可靠，运行过程中，在温度和压力有波动，仍要始终保持严密不漏，如果由于某种原因容器产生了超压，那么容器就有可能因过度的塑性变形而遭到破坏，造成恶性事故，为了防止这种异常情况，一般在容器上装有安全压力释放装置。
4.管道及阀门。管道输送的物料常具有易燃、易爆、腐蚀和毒性，阀门是介质流通或压力系统巾的一种设施，它用来调节介质的流量或压力。
5.电气。电气设计中，应结合工艺的要求，按照工作环境是否属于爆炸和火灾危险环境、 危险程度和危险物质状态的不同，采取相应的措施，防止南于电气设备、电气线路设计不当引起爆炸事故。
6.整体园区。针对我国现阶段化工园区的特点和现有监管能力严重滞后的现实，应构建政府主导、社会中介机构、企业一体化的综合管理体系。三方连带责任追究机制和化工园区相关安全技术标准都亟待完善，最大限度地把园区安全风险控制在可接受的范围内。我国化工园区建设的安全生产整体实施科学化、可视化、网络化的解决方案，全流程、全方位支撑突发事件的综合应对，引领安全生产从被动应付型向主动保障型战略转变。建设全过程、全方位、空间立体的企业安全生产系统，可以有效提高化工园区安全生产水平。
化学反应工程总结范文6
【关键词】化工压力容器;防腐蚀;安全生产化
工压力容器一般是采用金属材料制作而成的，其在化学环境下和压力环境下容易产生腐蚀或破裂，从而严重影响工作安全和使用寿命。化工人员在实际工作操作的过程中需要对压力容器实施防腐蚀技术处理，从而为工作的安全性提供保障。
一、化工压力容器产生腐蚀的类型及原因
(一)物理溶解作用腐蚀。物理溶解作用腐蚀就是日常所提到物理腐蚀，其主要是由于化工压力容器在应用的过程中内部存在液态金属溶液，由于长时间暴露在液态金属溶液中从而导致的单纯物理溶液腐蚀［1］。从传统意义上来看物理溶解作用的腐蚀并不是由于化学腐蚀或化学反应导致的一种腐蚀情况，其在腐蚀的过程中并没有发生任何的化学反应和结构变化。例如，长时间存放熔融锌的化学压力容器，在漫长的存放过程中液态锌会对金属进行腐蚀，使金属铁产生溶解［2］。但是，在溶解的过程中铁仅仅是以形态上的变化从而导致的化工压力容器变薄，出现腐蚀受损的现象。由此能够看出化工压力容器在长时间存放化工液体的过程中会在物理溶解作用下对设备产生腐蚀效果，成为化工压力容器产生腐蚀的主要类型之一。
(二)干腐蚀。干腐蚀又被称之为化学腐蚀，其主要是由于化工压力容器内存放的一种干燥性气体和非电解质的溶液，经过长时间的放置，与化工压力容器本身产生了一种化学反应，从而形成的化学破坏［3］。该种腐蚀产生的原因是由于分子或原子之间实现了电子交换，导致化工压力容器本身出现电子流失，且在化学腐蚀的过程中会通过化工压力容器自身的金属原子与内部存储的干燥气体或溶液等非电解质中的氧化剂形成氧化还原反应，经过长时间的氧化还原反应会使化工压力容器的金属形成氧化金属成分，产生沉淀产物，对溶解形成腐蚀效果。因此，能够看出干腐蚀也是化工压力容器产生腐蚀的主要类型之一。
(三)反应腐蚀。反应腐蚀指的是化工压力容器与内部存储的物质单纯产生一系列的化学反应，从而对容器自身产生的一种破坏形式，也被称之为电化学腐蚀。电化学腐蚀的过程中化工压力容器表面的金属会和容器内的电解质融合，从而发生碰撞性的化学反应，在该化学反映下对金属容器造成一定的破坏和腐蚀［4］。根据临床经验发现反应腐蚀是目前化工压力容器腐蚀中较为常见的一种腐蚀类型，也是预防的关键性内容。反应腐蚀中会产生一定的阴阳离子电流，不仅能够实现电化学反应腐蚀，还会在此过程中转移金属表面的金属离子形成干腐蚀，也在长时间的作用下对设备造成物理溶解腐蚀［5］。因此，可以说反应腐蚀属于一个多项的、复杂的腐蚀过程，需要对其防腐蚀策略实施优化，从而降低腐蚀效果，提高设备使用寿命。
二、化工压力容器防腐蚀的策略
(一)优化化工压力容器材料。根据目前在化工压力容器防腐蚀的实际工程经验可以利用对化工压力容器自身材料的选择处理上来满足压力容器防腐蚀处理。在其材料的选择上可以根据以下几个原则对化工压力容器材料进行选取:第一，根据国家标准对化工压力容器的材料实施选择，对于容易引发腐蚀介质聚结的材料应该降低其使用频率;第二，在对化工压力容器材料选择上必须注意材料金属的自身结构，从其机构上实施防腐蚀选择，提高化工压力容器的防腐蚀效果;第三，根据化工压力容器的使用环境和使用功能对其材料进行选择。例如，对于温度较高且介质为电解质应该避免使用铁金属材料实施化工压力容器加工;第四，在金属材料选择上应该以碳钢材料为准，由于碳钢材料的抗腐蚀性相对传统金属材料更高，其能够更好地提高化工压力容器的性能，提升容器的自身防腐能力;第五，在材料选择上除了对其防腐性能进行选择，还需要对其耐高温，耐毒性等功能进行选择，从而降低物理溶解腐蚀的发生率，提高化工压力容器的整体安全性。
(二)选择准确的缓解腐蚀试剂。缓腐蚀试剂的选择能够更加有效地缩短化工压力容器的腐蚀时间，从而延长容器的使用寿命，为化工操作提供安全保障。缓腐蚀试剂一般是以几种化学物质混合，从而形成的一种降低腐蚀效果的药剂。一般在临床药剂选择上以越多的用量应用效果越好。但是，根据实际工作经验总结发现并不是所有的缓解腐蚀试剂均需要大量使用，如果过量使用不仅会影响化工压力容器内物质的纯度，还会加快对化工压力容器的腐蚀。因此，在缓解腐蚀试剂的选择上必须对其类型、配比例和用量进行控制，这样才能够在保障化工操作要求的基础上起到延长腐蚀见见的效果。因此，经临床研究选择准确的缓解腐蚀试剂是优化化工压力容器防腐蚀策略之一。
(三)实施化工压力容器内表面镀层。针对化工压力容器实施内表面防腐蚀镀层，从而加强容器的防腐蚀效果。内表面防腐蚀镀层主要是在容器的内里进行特殊材料镀层。例如，以橡胶、合成树脂等为主的熔浆镀层能够降低化工压力容器内里金属表面与介质的接触，从而起到隔绝腐蚀的效果，以增强容器自身的防腐蚀能力。针对内里表面镀层能力利用镀层膜隔绝金属表面和介质的接触，但是由于任何材料均是由原子组成的，镀层表面仍然存在微孔隙，通过微孔隙渗透长时间也会产生一定的腐蚀。因此，在实施化工压力容器内表面镀层的同时，需要定期加强对化工压力容器的维护和修补，从而保障镀层的完整性，延长镀层的使用效果，进而起到延长化工压力容器防腐蚀作用的效果。此外，还可以用用金属表面防护层覆盖的方式，利用搪瓷、镀锌、镀锰、镀铬等方式，降低金属容器与介质的接触，从而起到直接防止物理溶解腐蚀的作用。
(四)强化日常维护和管理。建立完整的化工压力容器日常维护管理体系。例如，可以采用日检查报告记录，周检查报告汇总，月检查抽查的方式对化工压力容器实施日常维护的同时，加强日常维护效果监督，及时修正和更换化工压力容器，降低因腐蚀而造成的化工事故。此外，可以创建合理的奖惩措施以激励和约束工作人员规范化工压力容器的使用，及时发现问题，解决问题，进而在人为因素上更好地起到抑制化工压力容器腐蚀问题，有效延长设备的使用寿命，维持整体运行的稳定性，为我国化工业的发展提供安全管理保障。
三、结语
化工压力容器的腐蚀是影响化工设备寿命，化工操作安全性客观存在的因素之一。但是，经过实践研究和创新对其实施防腐蚀措施处理也是降低客观因素导致危险性降低的主要方式。未来我国在化工压力容器防腐蚀措施优化的过程中可以从材料选择，缓解腐蚀实际，内表面镀层，强化日常维护管理等方法对其进行优化改进，这样才能够更好地降低化工压力容器的腐蚀程度，为化工技术的发展提供保障。
【参考文献】
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［3］曹建芬．关于化工压力容器安全控制策略的研究［J］．科技创业家，2013，15(5):67
［4］邓竹村．压力容器补强圈设计与防腐对策［J］．当代化工研究，2016，7(5):82～83
