能源化学工程范例

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能源化学工程

能源化学工程范文1

[关键词]化工原理;实践能力;工程能力;教学改革;工程教育专业认证

工程教育认证已经逐渐成为国际上保障工程教育质量的一种手段。我国工程教育专业占高等教育专业设置的1/3,工程教育为我国高等教育重要组成部分,在国家工业化的进程中发挥了重要的作用。目前我国越来越多的高等学校的约上千个专业如高分子材料、机械制造及自动化、化学工程与工艺、制药、环境、应用化学和食品工程等通过了工程教育认证。当前我国正处经济发展方式快速转变、很多行业与产业面临转型升级,向清洁、低碳、集约与可持续方向发展,迫切要求高等工程教育为新科技、新产业、新经济提供服务支撑,对工程技术人才提出了新的要求。教育部明确要求提高高等教育质量,重视学生实践能力、创新能力的培养,进行教学改革,建立有利于培养学生创新能力、实践能力的教学体系。高等教育的任务之一是培养拔尖创新人才,化工原理为化工、高分子、食品、生工、化工机械等专业的专业基础课程,涉及的内容包含流体输送、加热、冷却、蒸馏、吸收、萃取、干燥等一系列的操作单元基本原理和设备,这些单元操作和设备广泛应用在化工、冶金、能源、食品、轻工、核能和环境等领域,因此化工原理课程内容具有复杂性、多样性、工程性,能培养学生的工程实践能力和一定的创新能力,尤其是解决复杂工程问题的能力。目前我国高校对工科学生工程实践能力的培养日益重视,但是我国长期以应试教育为主,教学上重理论、轻实践,学生大多工程实践能力低下,创新能力不足。培养具有工程创新能力与实践能力的化工专业人才,就必须重视化工原理系列课程的工程教育,让理论知识教育与实践能力培养紧密结合,这样才能培养能适应工程领域国际化的发展趋势出工程技术人才。我校2017年化学工程与工艺专业通过了国家工程专业认证,这几年环境工程、过程装备与控制、高分子材料专业也陆续通过了工程认证,应用化学、食品工程等多个专业也正申请与开展专业认证工作,因此开展化工原理课程教学改革,提高课程教学质量,增强学生的工程创新与应用能力,是我校适应新经济发展形势专业工程技术人才培养的必由之路。

1树立工程观,学习过程注重学生参与

由于化工原理涉及的理论和设备广泛用在工业各个行业,因此每个单元过程课程开始之初通过各种影像、图片、学校内实物装置了解单元操作过程和设备的应用情况,让学生在未开始理论知识学习就对将要学习单元操作有初步印象,如通过乙醇和水精馏装置了解流体输送管道、流体输送设备、板式塔等设备,通过CO2吸收装置了解气体吸收填料塔,通过传热综合装置了解列管式换热器、通过观看水泵的结构的影像资料了解离心泵的结构、工作原理、基本操作。为激发学生学习的兴趣,理论教学手段向着多样化、时代化的方向发展。采用以问题为导向的教学模式,教学形式上采用启发式、讨论式、案例式、互动式,并充分运用精品课程线上课程资源、雨课堂,让学生可从多渠道获取课程信息。由生活现象引入化工原理理论知识,再联系到工业生产应用,由浅入深,利于学生理解与掌握基本要点,例如从自然界水自发由高处往低处流,引入生活中高楼用水是如何实现的,再联系到工业上油品的输送,让学生了解流体输送的基本原理、主要影响因数和相关设备。将问题贯穿教学内容中,引导学生主动思考、自主解决问题将“单边”教学转变为“双边”教学,注重学生的主体地位,培养学生的参与意识和学习兴趣。如流体在流动过程中质点流动类型可分为层流和湍流,向学生提出问题流体质点两种运动方式在单元操作过程中会造成什么样的影响。在讲授流体换热器、气体吸收塔、液液萃取塔时,详细介绍流体层流和湍流运动实现传热、传质的基本原理,同时要求学生通过查找资料了解换热器、吸收塔、萃取塔是如何实现流体层流、湍流的,并比较两种流体流通类型传热和传质的效果和对相关设备不同的要求,这样将流体流动的基本规律与不同化工操作过程有机结合起来,将这个问题贯穿于化工原理各个章节,能让学生从化工原理复杂多样的化工操作中找到内在联系与共性。为提高课堂学习效果,将课堂授课时间分为复习、讲授新课、示例案例、互动四大模块,使学生能实现知识点的过渡、理论联系与生产生活实践的过渡,各模块的时间分配见图1。复习模块既可由老师讲解也可由学生讲解;讲授新课则老师通过板书推导、PPT课件实现;互动模块主要通过提问解答引导学生掌握的课程难点。课堂互动以回答问题能动性和准确性进行评价,为了及时掌握学生的学习效果,书本作业与大作业以学生自主讲解典型习题为主,教师只作点评。以流体输送单元的教学为例,受教学课时限制,教师重点介绍完离心泵的工作原理、特性、操作要点后,将班级同学分成几个小组,分别了解关于往复泵、齿轮泵、旋涡泵、通风机等流体输送设备的工作原理、结构与特性参数、计算应用等相关资料并在课堂上向教师和其他同学讲解,同时并解答教师和其他同学的提问,学生在学和教的过程中参与度提高了,学生学习化工原理理论知识的兴趣和求知欲望明显增强。同时改革化工原理课程考核方式,化工原理课程考核从以期末考试成绩+平时作业成绩考核方式变成期末考试+课堂提问+单元测验+大作业多元化考核方式,这样在课程学习过程多角度评价学生的学习效果,提高了学生的学习兴趣、学习动力、训练分析与解决问题的能力。总的说来,就是既要注重基础性内容教学又要注重调动学生的主动性,让学生在教和学的过程中树立初步的工程观念。

2通过实验强化工程知识

实验教学能培养学生独立思考、动手操作以及运用基本理论的能力,是强化学生工程知识重要的教学环节。化工原理课程的主要单元操作对应的实验多以验证性实验为主。这对学生领会课堂内容、消化课堂讲授的理论知识起到了较好的辅助作用。我校的化工原理实验中心有60多套单元操作装置,开设有流体流动阻力实验、能量转换实验、离心泵综合实验、干燥速率曲线测定、传热综合实验、恒压过滤、乙醇-水精馏塔、萃取实验、洞道干燥实验、CO2吸收实验等基本实验,教学的目的主要是对典型单元操作过程的机理和规律加深理解,同时熟悉这些典型操作单元的关键设备、基本操作,掌握数据处理、仪器的使用等基本方法。在立足基本单元操作实验的基础上,还增设连续精馏回流比设计研究型实验、乙醇-水系统精馏塔板效率测定研究型实验、列管式换热器强化传热实验等综合实验内容,综合性实验的目的是提高学生实验设计、提出工程问题、解决工程问题的能力。针对学生大学生创业项目、部分教师教科研项目开设化工原理创新实验如减压间歇蒸馏、液液固萃取实验、液固物系超重力综合实验等创新实验,化工原理实验中心还配有气相色谱仪,学生可亲自动手操作,学习色谱工作仪操作和处理数据和结果分析的方法。在实验过程中,学生还学习了自动化仪表控制技术、某些先进设备的操作要领,增强了学生学习的兴趣,拓宽学生的知识面,训练学生运用理论知识解决实际工程问题的能力,以及科研创新能力,将来能更好地胜任工作,从而保证了人才培养质量。工程教育注重以学生为本,强调动学习的自主性与参与意识。为达到实验教学的教学目标,提高学生学习的主动性和创造性,化工原理实验要求时做到预习和现场操作相结合。预习时要求学生掌握实验目的、实验基本原理、实验设备、实验装置的工艺流程图、实验操作步骤、实验需要记录的数据、实验工艺的参数、实验安全事项等。实验室通过预约提前对学生开放,让学生现场熟悉实验设备、仪表、工艺流程、安全操作注意事项,为实验教学开展做好准备工作。进行正式实验操作之前教师检查学生预习报告,并提出实验当天的问题,引起学生在实验过程中注意与思考。比如:(1)离心泵怎样启动?怎样灌泵?(2)孔板流量计校正实验中,孔流系数和雷诺系数的关系曲线与书本上不一样,可能地原因是什么?(3)过滤实验结束关闭真空泵后打开真空阀的原因?集液瓶滤液浑浊的原因?(4)精馏实验回流比的大小对塔顶产品浓度有何影响?原料的变化浓度对精馏塔顶、塔底产品浓度有何影响?(5)填料塔KYa和填料的流体力学特性有什么工程意义?(6)萃取实验重相出口倒∪形管的高度是如何确定等。在实验中学生通过观察、操作、讨论、思考、分析解决问题,增强了化工原理理论知识的理解、并运用这些知识解决单元操作的实问题,锻炼学生的分析工程问题、解决工程问题的能力。实验报告采取小论文格式,提倡学生运用EXCEL、ORIGIN等软件,训练学生归纳总结、科学思维及运用现代计算机技术的能力。指导学生积极参加校内外化工原理实验大赛,通过竞赛促进化工原理系列课程教与学,通过竞赛的训练,明显提升了学生化工原理知识运用的能力、心理抗压能力和创新意识,我校化工专业的学生连续三年参加中南地区化工原理实验大赛均取得了不错的名次,2021年还获得的一等奖,参加竞赛的多位同学大多被国营化工企业录取,显示出了较高的综合专业素质。

3通过综合性大作业、课程设计培养发现工程问题、解决工程问题的能力

一个完整的化工生产过程往往包含许多单元操作过程,每个单元操作既独立又相互有机联系,为培养学生解决实际问题的能力,在每个单元完成后布置综合性大作业,例如在结束了流体流动和输送设备章节后布置了原油从罐区输送到蒸馏塔输送任务设计,设计给出了基础数据,并要求按又管道伴热和没有管道伴热两种情况进行设计,并比较两种方案的经济成本;结束蒸馏章节后布置了苯-甲苯精馏塔工艺计算的综合联系,给出生产任务、生产温度、压力等条件,要求学生确定回流比、计算塔理论板数等,并画出装置工艺流程图。大作业由于有一定的难度,有些资料数据需要学生自己查找,工作量较大,一般大作业由学生自行组团对完成,完成后在课堂上整个团队向全班同学和教师汇报。因此综合大作业提高了学生解决实际问题的能力,又让学生加强了团队合作精神。化工原理课程设计是化工原理课程系列课程中的重要环节,它是综合应用本课程和有关先修课程所学知识,针对某一单元操作过程,在规定的时间内完成指定的设计任务。通过课程设计,要求学生了解工程设计的基本内容,掌握化工设计的基本步骤和方法,培养学生分析和解决基本工程实际问题的能力,同时培养学生树立正确的设计思想,培养求实、认真、高度负责、勇于创新的工作作风。通过化工原理课程设计训练和培养学生查阅资料、搜集数据的能力;训练和培养学生综合考虑专业技术、经济投资、劳动条件和环境保护的相互关系设计理念与设计能力;训练和培养学生工程计算与应用计算软件的能力;训练和培养学生用清晰简洁的文字、图表表现自己设计结果的能力。为了保证课程设计的教学质量,要求化工原理课程设计开始前,要求教师制定课程设计授课计划、学生的课程设计任务书,内容包括设计内容、设计条件、基本要求、时间进度安排、指导教师、课程设计成绩评定标准、设计说明书提交规范及时间要求等,鼓励学生在课程设计中使用Excel、AutoCAD等软件,教学上采用线上线下混合,线下教师主要讲授课程设计的难点,线上主要是答疑解惑,鼓励学生大胆发表自己的观点,鼓励学生创造性思考。

4结语

从如何培养优秀的工程技术人才角度出发,对化工原理系列课程教学如何培养学生工程能力,从理论教学、实验训练、大作业和课程设计三个方面做了探讨,以理论教学为基础,实践训练为载体,才能培养学生综合运用理论知识解决工程问题的能力,为后续课程如化工设计、毕业设计等打下基础,为培养优秀的工程技术人才打下坚基础。

参考文献

[1]卫艳新,许俊翠.化工原理课程的教学改革与实践[J].广州化工,2019,47(10):180-181.

[2]张伟光,李金龙,邢进,等.新工科理念下化工原理课教学模式的探讨[J].化工时刊,2018,375(09):57-59.

[3]李向东,胡女丹.基于综合能力培养的化工原理课程教学改革[J].高等教育,2019(14):182-183.

[4]纪海明,张斌,吕宜春.化工原理教学培养学生实践与创新能力的探索[J].化工管理,2017(36):29-30,32.

能源化学工程范文2

[关键词]化工原理;实践能力;工程能力;教学改革;工程教育专业认证

工程教育认证已经逐渐成为国际上保障工程教育质量的一种手段。我国工程教育专业占高等教育专业设置的1/3,工程教育为我国高等教育重要组成部分,在国家工业化的进程中发挥了重要的作用。目前我国越来越多的高等学校的约上千个专业如高分子材料、机械制造及自动化、化学工程与工艺、制药、环境、应用化学和食品工程等通过了工程教育认证。当前我国正处经济发展方式快速转变、很多行业与产业面临转型升级,向清洁、低碳、集约与可持续方向发展,迫切要求高等工程教育为新科技、新产业、新经济提供服务支撑,对工程技术人才提出了新的要求。教育部明确要求提高高等教育质量,重视学生实践能力、创新能力的培养,进行教学改革,建立有利于培养学生创新能力、实践能力的教学体系。高等教育的任务之一是培养拔尖创新人才,化工原理为化工、高分子、食品、生工、化工机械等专业的专业基础课程,涉及的内容包含流体输送、加热、冷却、蒸馏、吸收、萃取、干燥等一系列的操作单元基本原理和设备,这些单元操作和设备广泛应用在化工、冶金、能源、食品、轻工、核能和环境等领域,因此化工原理课程内容具有复杂性、多样性、工程性,能培养学生的工程实践能力和一定的创新能力,尤其是解决复杂工程问题的能力[3]。目前我国高校对工科学生工程实践能力的培养日益重视,但是我国长期以应试教育为主,教学上重理论、轻实践,学生大多工程实践能力低下,创新能力不足]。培养具有工程创新能力与实践能力的化工专业人才,就必须重视化工原理系列课程的工程教育,让理论知识教育与实践能力培养紧密结合,这样才能培养能适应工程领域国际化的发展趋势出工程技术人才。我校2017年化学工程与工艺专业通过了国家工程专业认证,这几年环境工程、过程装备与控制、高分子材料专业也陆续通过了工程认证,应用化学、食品工程等多个专业也正申请与开展专业认证工作,因此开展化工原理课程教学改革,提高课程教学质量,增强学生的工程创新与应用能力,是我校适应新经济发展形势专业工程技术人才培养的必由之路。

1树立工程观,学习过程注重学生参与

由于化工原理涉及的理论和设备广泛用在工业各个行业,因此每个单元过程课程开始之初通过各种影像、图片、学校内实物装置了解单元操作过程和设备的应用情况,让学生在未开始理论知识学习就对将要学习单元操作有初步印象,如通过乙醇和水精馏装置了解流体输送管道、流体输送设备、板式塔等设备,通过CO2吸收装置了解气体吸收填料塔,通过传热综合装置了解列管式换热器、通过观看水泵的结构的影像资料了解离心泵的结构、工作原理、基本操作。为激发学生学习的兴趣,理论教学手段向着多样化、时代化的方向发展。采用以问题为导向的教学模式,教学形式上采用启发式、讨论式、案例式、互动式,并充分运用精品课程线上课程资源、雨课堂,让学生可从多渠道获取课程信息。由生活现象引入化工原理理论知识,再联系到工业生产应用,由浅入深,利于学生理解与掌握基本要点,例如从自然界水自发由高处往低处流,引入生活中高楼用水是如何实现的,再联系到工业上油品的输送,让学生了解流体输送的基本原理、主要影响因数和相关设备。将问题贯穿教学内容中,引导学生主动思考、自主解决问题将“单边”教学转变为“双边”教学,注重学生的主体地位,培养学生的参与意识和学习兴趣。如流体在流动过程中质点流动类型可分为层流和湍流,向学生提出问题流体质点两种运动方式在单元操作过程中会造成什么样的影响。在讲授流体换热器、气体吸收塔、液液萃取塔时,详细介绍流体层流和湍流运动实现传热、传质的基本原理,同时要求学生通过查找资料了解换热器、吸收塔、萃取塔是如何实现流体层流、湍流的,并比较两种流体流通类型传热和传质的效果和对相关设备不同的要求,这样将流体流动的基本规律与不同化工操作过程有机结合起来,将这个问题贯穿于化工原理各个章节,能让学生从化工原理复杂多样的化工操作中找到内在联系与共性。为提高课堂学习效果,将课堂授课时间分为复习、讲授新课、示例案例、互动四大模块,使学生能实现知识点的过渡、理论联系与生产生活实践的过渡,各模块的时间分配见图1。复习模块既可由老师讲解也可由学生讲解;讲授新课则老师通过板书推导、PPT课件实现;互动模块主要通过提问解答引导学生掌握的课程难点。课堂互动以回答问题能动性和准确性进行评价,为了及时掌握学生的学习效果,书本作业与大作业以学生自主讲解典型习题为主,教师只作点评。以流体输送单元的教学为例,受教学课时限制,教师重点介绍完离心泵的工作原理、特性、操作要点后,将班级同学分成几个小组,分别了解关于往复泵、齿轮泵、旋涡泵、通风机等流体输送设备的工作原理、结构与特性参数、计算应用等相关资料并在课堂上向教师和其他同学讲解,同时并解答教师和其他同学的提问,学生在学和教的过程中参与度提高了,学生学习化工原理理论知识的兴趣和求知欲望明显增强。同时改革化工原理课程考核方式,化工原理课程考核从以期末考试成绩+平时作业成绩考核方式变成期末考试+课堂提问+单元测验+大作业多元化考核方式,这样在课程学习过程多角度评价学生的学习效果,提高了学生的学习兴趣、学习动力、训练分析与解决问题的能力。总的说来,就是既要注重基础性内容教学又要注重调动学生的主动性,让学生在教和学的过程中树立初步的工程观念。

2通过实验强化工程知识

实验教学能培养学生独立思考、动手操作以及运用基本理论的能力,是强化学生工程知识重要的教学环节。化工原理课程的主要单元操作对应的实验多以验证性实验为主。这对学生领会课堂内容、消化课堂讲授的理论知识起到了较好的辅助作用。我校的化工原理实验中心有60多套单元操作装置,开设有流体流动阻力实验、能量转换实验、离心泵综合实验、干燥速率曲线测定、传热综合实验、恒压过滤、乙醇-水精馏塔、萃取实验、洞道干燥实验、CO2吸收实验等基本实验,教学的目的主要是对典型单元操作过程的机理和规律加深理解,同时熟悉这些典型操作单元的关键设备、基本操作,掌握数据处理、仪器的使用等基本方法。在立足基本单元操作实验的基础上,还增设连续精馏回流比设计研究型实验、乙醇-水系统精馏塔板效率测定研究型实验、列管式换热器强化传热实验等综合实验内容,综合性实验的目的是提高学生实验设计、提出工程问题、解决工程问题的能力。针对学生大学生创业项目、部分教师教科研项目开设化工原理创新实验如减压间歇蒸馏、液液固萃取实验、液固物系超重力综合实验等创新实验,化工原理实验中心还配有气相色谱仪,学生可亲自动手操作,学习色谱工作仪操作和处理数据和结果分析的方法。在实验过程中,学生还学习了自动化仪表控制技术、某些先进设备的操作要领,增强了学生学习的兴趣,拓宽学生的知识面,训练学生运用理论知识解决实际工程问题的能力,以及科研创新能力,将来能更好地胜任工作,从而保证了人才培养质量。工程教育注重以学生为本,强调动学习的自主性与参与意识。为达到实验教学的教学目标,提高学生学习的主动性和创造性,化工原理实验要求时做到预习和现场操作相结合。预习时要求学生掌握实验目的、实验基本原理、实验设备、实验装置的工艺流程图、实验操作步骤、实验需要记录的数据、实验工艺的参数、实验安全事项等。实验室通过预约提前对学生开放,让学生现场熟悉实验设备、仪表、工艺流程、安全操作注意事项,为实验教学开展做好准备工作。进行正式实验操作之前教师检查学生预习报告,并提出实验当天的问题,引起学生在实验过程中注意与思考。比如:(1)离心泵怎样启动?怎样灌泵?(2)孔板流量计校正实验中,孔流系数和雷诺系数的关系曲线与书本上不一样,可能地原因是什么?(3)过滤实验结束关闭真空泵后打开真空阀的原因?集液瓶滤液浑浊的原因?(4)精馏实验回流比的大小对塔顶产品浓度有何影响?原料的变化浓度对精馏塔顶、塔底产品浓度有何影响?(5)填料塔KYa和填料的流体力学特性有什么工程意义?(6)萃取实验重相出口倒∪形管的高度是如何确定等。在实验中学生通过观察、操作、讨论、思考、分析解决问题,增强了化工原理理论知识的理解、并运用这些知识解决单元操作的实问题,锻炼学生的分析工程问题、解决工程问题的能力。实验报告采取小论文格式,提倡学生运用EXCEL、ORIGIN等软件,训练学生归纳总结、科学思维及运用现代计算机技术的能力。指导学生积极参加校内外化工原理实验大赛,通过竞赛促进化工原理系列课程教与学,通过竞赛的训练,明显提升了学生化工原理知识运用的能力、心理抗压能力和创新意识,我校化工专业的学生连续三年参加中南地区化工原理实验大赛均取得了不错的名次,2021年还获得的一等奖,参加竞赛的多位同学大多被国营化工企业录取,显示出了较高的综合专业素质。

3通过综合性大作业、课程设计培养发现工程问题、解决工程问题的能力

一个完整的化工生产过程往往包含许多单元操作过程,每个单元操作既独立又相互有机联系,为培养学生解决实际问题的能力,在每个单元完成后布置综合性大作业,例如在结束了流体流动和输送设备章节后布置了原油从罐区输送到蒸馏塔输送任务设计,设计给出了基础数据,并要求按又管道伴热和没有管道伴热两种情况进行设计,并比较两种方案的经济成本;结束蒸馏章节后布置了苯-甲苯精馏塔工艺计算的综合联系,给出生产任务、生产温度、压力等条件,要求学生确定回流比、计算塔理论板数等,并画出装置工艺流程图。大作业由于有一定的难度,有些资料数据需要学生自己查找,工作量较大,一般大作业由学生自行组团对完成,完成后在课堂上整个团队向全班同学和教师汇报。因此综合大作业提高了学生解决实际问题的能力,又让学生加强了团队合作精神。化工原理课程设计是化工原理课程系列课程中的重要环节,它是综合应用本课程和有关先修课程所学知识,针对某一单元操作过程,在规定的时间内完成指定的设计任务。通过课程设计,要求学生了解工程设计的基本内容,掌握化工设计的基本步骤和方法,培养学生分析和解决基本工程实际问题的能力,同时培养学生树立正确的设计思想,培养求实、认真、高度负责、勇于创新的工作作风。通过化工原理课程设计训练和培养学生查阅资料、搜集数据的能力;训练和培养学生综合考虑专业技术、经济投资、劳动条件和环境保护的相互关系设计理念与设计能力;训练和培养学生工程计算与应用计算软件的能力;训练和培养学生用清晰简洁的文字、图表表现自己设计结果的能力。为了保证课程设计的教学质量,要求化工原理课程设计开始前,要求教师制定课程设计授课计划、学生的课程设计任务书,内容包括设计内容、设计条件、基本要求、时间进度安排、指导教师、课程设计成绩评定标准、设计说明书提交规范及时间要求等,鼓励学生在课程设计中使用Excel、AutoCAD等软件,教学上采用线上线下混合,线下教师主要讲授课程设计的难点,线上主要是答疑解惑,鼓励学生大胆发表自己的观点,鼓励学生创造性思考。

4结语

从如何培养优秀的工程技术人才角度出发,对化工原理系列课程教学如何培养学生工程能力,从理论教学、实验训练、大作业和课程设计三个方面做了探讨,以理论教学为基础,实践训练为载体,才能培养学生综合运用理论知识解决工程问题的能力,为后续课程如化工设计、毕业设计等打下基础,为培养优秀的工程技术人才打下坚基础。

参考文献

[1]卫艳新,许俊翠.化工原理课程的教学改革与实践[J].广州化工,2019,47(10):180-181.

[2]张伟光,李金龙,邢进,等.新工科理念下化工原理课教学模式的探讨[J].化工时刊,2018,375(09):57-

[3]李向东,胡女丹.基于综合能力培养的化工原理课程教学改革[J].高等教育,2019(14):182-183.

[4]纪海明,张斌,吕宜春.化工原理教学培养学生实践与创新能力的探索[J].化工管理,2017(36):29-30,32.

能源化学工程范文3

关键词:人类命运共同体;一带一路;战略性新兴产业;新能源专业;国际化

1问题的提出

新能源科学与工程专业是为适应蓬勃发展的新能源战略性新兴产业应运而生的新专业,目的是为解决全球能源短缺、环境污染及气候变暖问题;发展太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能等可再生、可持续的清洁能源,替代传统化石燃料,从而推动能源生产与消费革命。因此,新能源科学与工程专业从开始创建就具有两个属性:一是全球担当合作精神;二是因为“新”甚至是“无人区”,所以必须要有开拓创新精神。从另一个角度来说,新能源蕴含着无限商机,是经济发展新的增长点,世界各国竞相争夺的技术“高地”,属于战略性新兴产业,决定了人才属性必须要有创造力。特别是,2012年在党的十八大提出“人类命运共同体”思想[1]和2013年提出“一带一路”战略[2],新能源科学与工程专业契合此思想与战略,担负着为国家与全球培养新能源战略性人才的重任。人类只有一个地球,各国共处一个世界,国际社会日益成为一个你中有我、我中有你的“命运共同体”。中国作为一个负责任的大国,正在积极推动能源生产和消费革命,努力构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系。能源合作是“一带一路”建设的重中之重,不仅可以促进相关国家经济发展,也是解决各国能源发展问题的有效手段。当前,我国已成为世界上水电、风电、太阳能发电装机第一大国。为共筑更加紧密的能源合作命运共同体,2018年10月在江苏苏州召开的“一带一路”能源部长会议上,了《共建“一带一路”能源合作伙伴关系部长联合宣言》,明确在2019年正式建立“一带一路”能源合作伙伴关系,推动能源互利合作[3]。事实上,近年来新能源行业正日益国际化,其业务早已扩展至国外市场,国际合作非常紧密,处理国际性事务或技术问题越来越多,对新能源专业人才也要求具有全球视野的国际化竞争能力;新能源技术是世界各国竞相争夺的焦点,我国需要培养一批能够站在新能源领域国际前沿的顶尖学术与工程技术人才。因此,培养具有全球担当合作精神和很强工程素质与创新能力的新能源科学与工程专业国际化复合型人才是大势所趋。

2国际化研究和改革的必要性和可行性

以长沙理工大学(以下称“本校”)为例,从2008年底经教育部批准,开设了全国第二批、湖南省唯一的“风能与动力工程”本科专业,2011年被批准为湖南省特色专业,2013年5月顺利通过了湖南省教育厅的新增专业办学水平评估和新增学士学位授权学科专业评估,2013年根据教育部统一部署调整为“新能源科学与工程”专业。本专业自创办以来连续六年(2013年-2018年),毕业生就业率与就业质量均排在学校前列,在省内、国内及行业都享有较高的声誉。据统计,全国开办新能源科学与工程专业的高校现有216所,在校学生人数大约六万多名。根据中国科学评价研究中心、武汉大学中国教育质量评价中心联合中国科教评价网推出《中国大学及学科专业评价报告》,本校新能源科学与工程专业2016年、2017年全国排名分别为第六和第九位。在建设与发展过程中,本专业经多年建设,软硬件条件都已初具规模,开展了人才培养模式及课程体系、实习模式、工程实践能力培养、卓越工程师培养、产学研合作、供给侧结构性改革等方面创造性、连续性的教研教改工作,在此基础上进一步推动“国际化”成为迫切需要。

3国际化研究与改革的途径、措施及初步成效

面对新能源行业国际化的发展趋势,本校新能源科学与工程专业开展了提升专业国际化水平的教学改革与建设工作。语言是国际交流的最大障碍,因此,国际化选择双语教学作为改革的突破口。双语教学是指课堂上使用一门外语(一般为英语)进行非外语学科的教学,通过母语和一门外语的教学,让学生能用两种语言进行学习、思维和交流,达到既掌握学科知识又能熟练运用一门外语的目的,从而培养具有国际合作意识、国际交流与竞争能力的高素质人才。改革的路径如下:首先试点一门课程的双语教学,进行教学模式的探究和评级体系的研究;进而推广至多门课程或课程体系的双语教学;通过人才培养模式的国际化,包括师资队伍、课程体系、培养过程及人才特质的国际化,实现培养具有家国情怀、国际化视野、全球担当合作精神、跨文化交流能力、基础扎实、综合素质高、工程实践与创新能力强的新能源科学与工程专业国际化复合型人才的培养目标;在此过程中,培养与锻炼一批能够胜任国际化教学的教师队伍。国际化首先要推动教师的国际化,教师的传统办学观念较强,使学生的思想受到禁锢;教师不具备国际化视野,很难走在国际学术前沿[4]。通过师资国际化、海外引智工程、国际合作交流、双语教学改革等,推动国际化,保障教学与科研创新的前沿性。制定师资队伍国际化目标,按照“走出去、引进来、勤交流、稳合作”的思路,形成“海外、校内、企业”立体化的交流合作模式,让教师始终站在科技的前沿和企业的实践中。在国家留学基金委和湖南省教育厅的支持下,本专业现有15名专业教师中有10名教师分别赴美国、英国、德国、澳大利亚、荷兰、加拿大等国家访学一年以上。本专业教师多次承担国家商务部对外援助项目“发展中国家可再生能源高级培训班”的教学工作,提升了教师的国际化教学水平。学院成立了专门的“国际交流合作办公室”,开展教学与科研的国际交流合作。先后获得2015年长沙市引进海外人才与智力项目、“新能源发电技术创新团队建设”2015年湖南省外专局引进国外智力专项、“大型风力发电机组故障预测与优化控制研究”中国外专局项目(2015年—2017年)以及“中欧合作风力发电机组故障诊断与预测研究中心”湖南省国际科技合作基地计划(2015年—2016年)等项目,是国家与湖南省海外引智工程基地[5]。目前与英国拉夫堡大学、高地与岛屿大学、诺森比亚大学签订了合作协议,聘请英国高地与岛屿大学环境研究所所长StuartGibb教授、英国拉夫堡大学可再生能源系统技术中心风能领域教授SimonWatson、英国诺森比亚大学TanKianGuan教授、AndrewRae教授、KennethBoyd教授等为客座教授,开展中英可再生能源领域的科研与人才联合培养工作;其中SimonWatson和StuartGibb为国家外国专家局高端外国专家,TanKianGuan和SimonWatson教授为湖南省“海外名师”。教师国际化,不仅使教师掌握先进的教学方法,而且使教师掌握了新能源前沿理论与应用,解决了技术前沿发展与教学资源相对滞后的矛盾问题,使学生视野开阔、创新能力得到提高,主要表现在以下几方面:(1)人才培养质量满足了新能源产业需求。本专业自创办以来连续六年(2013-2018年),毕业生就业率与就业质量均排在学校前列,每年就业率为96%以上。就业单位大部分为大唐、华润、华能、华电、国电等全国主要发电集团和中车株洲动力机车风电、协鑫、中电四十八所红太阳、湘电风能等新能源相关企业,毕业生综合素质高、专业能力强,受到用人单位的赞誉,很多毕业生已走上技术骨干或领导岗位,学生本人和社会对本校专业认同感强。(2)教师科研能力增强,提升了教学水平。本系以开发清洁、高效、可再生的新一代能源系统及关键材料为目标,近五年承担了15项国家自科基金项目以及20余项省部级项目,发表学术论文100余篇,研究成果获得国际同行的认可;多位教师获得省市级奖励及人才工程支持;有的成果产业化为上市公司。科研成果入课堂、入教材,编写教材6本,从而使学生了解新能源领域的科技前沿和学术思维;本科生参与科研,亲身体验科研创新与学术活动,激发创造力。(3)学生视野开阔,创新能力得到显著提高。近三年,在全国大学生“创青春”创新创业大赛、节能减排大赛、可再生能源科技竞赛等赛事中表现突出,获得国家级特等奖1项、一等奖1项、二等奖4项、三等奖6项;获批大学生研究性学习和创新性实验计划项目国家级4项、省级7项。

4结语

中国是一个正走在复兴之路上、负责任的大国,基于此,提出了“人类命运共同体”思想和“一带一路”战略,中国的发展也必然给世界带来福祉。清洁新能源的目的是为了解决全球能源与环境问题,又是一个促进经济生长的新兴产业,孕育着颠覆性的技术革命。新能源产业走出国门,既是世界能源革命与能源互联网的需要,也为中国树立了良好的大国形象。产业与技术的发展关键在人才,培养具有国际视野、全球担当合作精神的新能源科学与工程专业国际化复合型人才是高校的重要使命。

参考文献

[1]中共首提“人类命运共同体”倡导和平发展共同发展[EB/OL].十八大专题报道-人民网,2012-11-11.

[2]授权:推动共建丝绸之路经济带和21世纪海上丝绸之路的愿景与行动[N].新华社,2015-3-28.

[3]提高“一带一路”能源互利合作水平[N].经济日报,2018-11-13.

[4]李聪,李微,李传常.地方高校教师国际化水平发展的研究[J].科教导刊,2017,12(中):86-87.

能源化学工程范文4

[关键词]专业认证;能源化学工程;人才培养方案;课程体系;工程师素养

能源化学工程专业属于战略型新兴产业专业,北部湾大学毗邻中国(广西)自由贸易试验区钦州港片区和中国化工园区20强的钦州石化产业园,区位优势明显,以广西优先重点发展石油与化工千亿元产业为契机[1],北部湾大学申请开办能源化学工程专业,并于2015年开始招生,已为社会和企业输送了大量专业人才,有力推动了地方经济发展,但在进一步满足国家、行业、企业的需求和毕业生综合能力的培养要求方面,专业的建设也存在诸多的问题和瓶颈,制约着专业向高水平高质量高层次方向发展。这些问题和瓶颈主要有以下几点:(1)专业培养目标和毕业要求定位不清晰,难以准确全面的体现行业企业的需求;(2)专业能源特色不明显,与同属化工与制药类学科的化学工程与工艺专业的区分度较弱;(3)在课程设置方面,侧重对学生工程实践能力培养的课程较少,且体系化程度弱;(4)对学生在工程师综合素质与创新能力的培养方面关注不足,毕业生离合格工程师的要求差距较大;(5)课程教学方面,侧重于学科和教材导向,考核方式单一,对学生利用知识解决工程问题的能力关注不够,导致学生知识迁移能力偏弱。国内很多高校和专业也在一定程度上存在类似问题并进行了深入研究[2-7]。工程教育专业认证是以《华盛顿协议》为基础开展的对工程教育本科专业的认证工作,贯彻OBE(Outcome-BasedEducation,成果导向教育)理念,促使专业培养出能够胜任行业、企业工作的合格的工程技术人才[8]。北部湾大学能源化学工程教研室开展了能源化学工程专业人才培养方案的修订工作,此次修订的指导思想是全面贯彻工程教育专业认证理念、注重学生的工程师综合素质和创新能力的培养,广泛收集了行业、企业意见和建议,几易其稿,得到了最终的2020版能源化学工程专业人才培养方案(以下简称2020版人培)。本文从以下几个方面对本次修订工作的探索与实践进行了总结。

1专业定位

北部湾大学作为一所新建应用型地方本科院校,致力于把学生培养成为具有较强的实践能力、创新能力、高度社会责任感的新时代高素质复合型、应用型人才,毕业生就业主要集中于广西区内,特别是北部湾经济区。学校毗邻的广西钦州石化产业园对能源化工人才需求旺盛,但能源化学工程专业招收的学生高考分数普遍不高,毕业后选择直接工作的比例很高,考研率偏低。以上这些因素决定了能源化学工程专业必须选择合适的定位和培养目标,经过深入调研和分析,将能源化学工程专业的培养目标修订为:立足北部湾经济区,服务区域能源化工产业和地方经济建设,培养德智体美劳全面发展,拥有一定创新意识,具备扎实的能源化学工程专业知识,较熟练掌握能源化工生产过程的基本原理、专业技能和研究方法,能够在能源化工及相关领域从事生产运行与管理、工程设计、工艺和技术的改进与开发等工作的高素质应用型工程技术人才,并成长为中国特色社会主义事业的合格建设者和可靠接班人。另外,针对毕业生5年左右达到的预期目标,专业从人文素养、专业能力、社会能力、自我发展等方面进行了细化。并依据工程教育认证通用标准,对课程结构进行了深度优化,构建了合理的课程支撑体系。

2专业能源特色的打造

在旧版人才培养方案中,能源化学工程专业的课程体系与化学工程与工艺专业较为接近,没有体现出专业本身的能源特色,对于地方能源化工产业的支撑不足,为此,此次修订过程中将能源特色课程的优化作为了首要目标。针对钦州石化产业园中石油石化企业众多的现状,并且近年来中国石油广西石化二期、华谊、桐昆、恒逸、四川能投等企业陆续进驻和开工建设现代煤化工项目、芳烃及乙烯项目,对相关能源化工人才需求旺盛,为此除在《能源化学工程专业导论》中通过理论和实践向学生介绍能源化工技术、现状和发展趋势外,在专业必修课方面在第五学期开设《石油炼制工程》、《现代煤化工技术》和第七学期开设《能源催化转化原理》,讲解石油一次加工和二次加工、煤制油、煤制甲醇、煤制二甲醚、煤制烯烃、煤制乙二醇等新型煤化工技术以及在这些工艺过程中的催化技术。在能源化工专业实验中优化了油品、煤性质分析实验项目和工艺转化综合实验,在选修课方面第六、七学期开设《石油化工工艺学》、《高分子材料》两门侧重讲解石化下游技术和产品的课程。除石化企业外,北部湾经济区内还有大量生产新能源电池及其原材料、生物质能源相关产品的企业,因此学生掌握新能源方面的专业知识也是非常必要的,为此专业在第七学期开设《新能源技术与应用》、《储能技术概论》、《生物质能源技术》、《新能源材料》四门选修课程,学生通过学习可以掌握多种类型的新型能源的知识。将《能源化工专业实验》调整为2学分、2周的集中实践课程,以方便耗时较长实验项目的开展。在内容方面,优化开设的实验项目,涵盖两方面的实验内容,一方面主要开展石油、煤相关原料及产品性能测试实验,另一方面主要开展能源化工转化的综合性、设计性的实验项目,有效保证了课程的能源化工特色。

3化工学科基础能力的培养

能源化学工程专业属于化工与制药类学科,要保证毕业生在能源化工领域的职业发展有强劲的动力和广阔的前途,本着“厚基础”的教学方针,扎实的化工学科知识培养是必不可少的,因此,在此次人才培养方案的修订过程中,化工学科的基础课程和专业课程的教学得到了充分保障。根据新版《化工与制药类教学质量国家标准(化工类专业)》和毕业生工程实践能力的培养和达成的要求,优化了课程的开设和学分安排,调整了先修后续关系,优化了四大基础化学的学分及开课学期。化工学科的专业核心课程《化工原理》及实验、《化工热力学》、《化学反应工程》、《化工分离工程》的教学集中在第四、五、六学期,而对于侧重培养学生的化工行业现代化生产意识的《化工仪表与自动化》、《化工过程分析与合成》、《化工节能技术与原理》调整为选修课程,在第五、六学期开设。为培养学生使用现代工程工具的能力和掌握必要的信息检索手段,在第二学期开设1学分的《化工计算机数据与图形处理》课程,在第六学期开设1学分的《化工文献检索与科技论文写作》课程。对于化工学科理论知识的实践训练方面,2020版人培专门增设了一门《化工学科基础实验》集中实践课程,有针对性的开展涉及《化工热力学》、《化学反应工程》、《化工分离工程》等课程知识的实验项目,促进学生的化工学科基础实践能力的培养。

4工程基础及实践课程体系的构建

工程认证更加强调知识的实践性,注重通过研究和实践来构建知识和发展知识[9],在2020版人培中,侧重工程基础理论知识培养的课程主要有《电子电工学》、《工程制图与AutoCAD》(理论)、《化工设备机械基础》、《能源化工设计基础》,侧重工程基础实践知识培养的课程有《工程制图与AutoCAD》(实践)、《化工设备机械设计》、《化工原理课程设计》。在能源化工设计综合能力培养方面开设《化工设计综合实践(课赛结合)》,参照每年的全国大学生化工设计竞赛的题目和比赛规则,专业全体大三学生自行组队参加校赛,再选拔质量较好的作品参加华南赛区比赛。校赛和华南赛区的比赛成绩作为该课程的最终成绩,通过实际的比赛过程锻炼学生综合运用知识解决问题和团队协作的能力。在涉及校内外行业及企业生产的实践课程方面,精心设计好《认识实习》和《生产实习》教学内容,建立稳定实习基地,通过接触能源化工的实际生产过程,提升学生工程实践能力。另外,开设《能源化工模拟仿真实训》、《能源化工综合实训》两门综合性集中实践课程,通过对典型能源化工生产过程的虚拟仿真、实际操作的实训和贯穿其中的安全生产和环保的理念,培养学生综合运用所学理论知识解决工程实践问题的能力。

5工程师综合素质培养的课程体系构建

工程师是综合素质的持有者,除了专业理论知识和实践能力的培养外,专业还在毕业生其他素质的培养方面做出合理的课程安排(如表1所示),并通过课程教学内容和考核方式改革支撑毕业生的工程师素质及能力的达成。对于毕业生的终身学习能力,则通过《就业指导》、《职业生涯规划》、《能源化学工程专业导论》等课程的学习培养基本能力,并在专业课程学习的全过程中得到锻炼和提升。特别指出的是,现代工程技术人才不仅要夯实自身理论技术水平,而且要具备较高的职业道德与伦理修养[10],对工科学生开展工程伦理教育是非常必要的。2020版人培为此新开《工程伦理学》课程,通过理论和案例教学,使学生对工程的生态环境、公众健康、安全和人文等社会影响有足够的认识,具备对专业工作进行道德价值判断的能力。

6结语

能源化学工程范文5

关键词:化学工程技术;热点;发展趋势

化学工程技术是研究以化学工业为代表的,以及其他过程中与化学过程有关的原理和规律的学科,最终目的是利用探究出来的原理和规律解决或者优化过程中的相关问题。化学工程与计算机、生物、能源等诸多高新技术领域息息相关,对于推动国家的工业化进程有着基础性的作用。因此,对化学工程技术的不断探究,不断了解和掌握国内外的最新研究内容和成果,都是很有必要,值得鼓舞的。

1化学工程技术的热点分析

1.1绿色化学技术

中国在工业发展初期有着先污染后治理的错误理念,导致现金社会对绿色生态、保护环境的重视,而绿色化学技术则是通过化学技术和方法去消除或者减少生产中的污染,从而达到减少环境污染,保护环境的目的。绿色化学通常会选用无毒无害的物料或者可再生的物料作为化学反应的原料,在反应过程不产生有毒有害品,从源头上就杜绝了对环境的污染。当今社会不仅在环境污染上加大整理力度,在新能源的挖掘和使用上也在不断加大投入和研究。绿色化学技术将是新能源使用过程中必然应用得到的技术。在已经生成的化学污染方面,对能产生绿色化学反应的废料进行化学反应,可以达到消除难以降解或者污染极大的废料,或者产生新的可利用化学品,达到废物利用的效果。绿色化学技术是绿色环保研究的重要内容,是我国化学家们研究的热点。

1.2分离技术

化学工程中的分离技术是以生产过程中混合物的分离和产物的提纯为研究内容,达到能量高效化的目的。在分离技术的诸多分支中,膜分离技术和萃取技术已在我国化工生产中得到广泛应用。今年来比较新的热门的分离技术有:超临界流体萃取技术、膜分离技术、分子蒸馏技术和不同分离技术下产生的耦合技术等。超临界流体萃取技术拥有保护热敏性物质、效率高、成本低、能耗低等优点,对环境也是无毒无害,原料高效应用的同时还能够保护环境。这种技术主要应用在医药和化学工业中,对有效药用成分的提取及药品的浓缩精制、油渣深加工等问题有巨大的贡献。膜分离技术从诞生至今已有一百多年的历史,主要是实现对混合气体或者液体的分离、提纯和浓缩。我国这这种分离技术方面已经达到国际先进水平,目前仍旧是化学工程技术中的热点。主要应用在医药、废水处理方面。我国的水污染还是比较令人担忧的,膜分离技术的应用可以有效地治理水污染。分子蒸馏技术是利用不同物质分子之间的运动平均自由度差异来实现分离的。在真空条件下进行,适用于高沸点、易氧化的物料。因为是利用物质的物理特性进行的分离,故不会损坏物质的结构、特性,并且在分离过程中无污染产生。主要应用在精油提纯和医药工业方面。在实际工业生产中,往往会用到不只一种分离技术,将多种分离技术组合的方式即为不同分离技术的耦合。应用比较广泛的有膜萃取技术和超临界流体技术与膜分离技术耦合。我国在分离技术方面研究投入一直在不断的加大中,也取得了不俗的成绩,但是还没有达到发达国家的研究水平,仍需要化学工作者不断努力。又由于分离技术牵扯到机械、信息技术等专业,所以在化学家们自身努力吸收国内外先进研究成果的同时,对化学反应的设备也需要不断创新更新,不拖后腿。

1.3超临界化学反应技术

超临界化学反应是指在反应物处于超临界状态或者反应在超临界介质中进行的一种化学反应。在超临界状态下,压力对反应速度常数有非常大的影响,细小的压力变化可能会引起反应速度的急剧变化;使得反应物产生均相反应而非多相反应,消除反应物与催化剂之间的扩散;可以降低一下高温反应的所需温度;通过调节温度和压力,可以使失活的催化剂重新富有催化作用。超临界化学反应技术在酶催化反应、加氢反应、固体催化反应和F-T合成反应中都有广泛地应用。科学家们发现酶在超临界二氧化碳作介质时,具有水解性、酯化和氧化反应活性,能够促进酶催化反应,并且酶的活性与超临界状态下的压力无关。对化工业的生产具有极大的促进作用。无论是超临界二氧化碳下的加氢反应还是超临界一氧化碳下的加氢反应,某些反应中的催化剂活性都比相同反应条件下的溶液环境的高,并且更加稳定。在超临界状态下进行固体催化反应,可以抽提出失活的固体催化剂表面上的积碳结焦等物质,从而恢复固体催化剂的活性。超临界固体催化反应拥有速度易控制、生产安全性高等特点。在超临界状态下的F-T合成反应可以避免引起催化剂失活和阻塞催化剂微孔问题,具有传热快、传质速度快等优点。超临界水氧化法是最近几年研究的热点,主要用来处理有机废物和废水。它可以完全消除有害物质。

2化学工程技术的发展趋势

微米和纳米技术的流行,使得化学工程技术得到了更大的发展。将化学家们的目光吸引到微细尺度传热学上来,同时在时间尺度和空间尺度上对物体进行细微研究。现金细微尺度研究理论已经在化学工程技术中独成一派,研究理论已经初具规模,给企业创造了巨大的经济效益,因此仍旧具有很大的发展空间。鉴于国家对环保事业、污染治理等环境问题的重视度越来越高,化学工程技术将会得到更加大的财政资助,化工产业将会得到大力度地扶持。应工业化进程的需要,还有越来越多的企业自发的加大在化学工业技术的研究投入,所以化学工业技术的发展空间仍旧巨大。在巨大的经济效益的诱惑下,诸多化工企业会选购现金的化学反应设备来提高产业产值,而化学家们为了取得先进的成果,会不断改善或者发明新型化学反应设备。促进了化学工程与材料科学的结合。在信息化程度日益提高的今天,化学工程也正在不断地与信息工程相结合,化学家们可以借助四通八达的信息技术快速收集到数据,加快实验进程;借助计算机快速计算的能力来提高化学元素和化学反应条件的分析能力以及化学研究的准确性。国内诸多名校已经开展应用先进的信息处理技术来孵化出化学工程的新型研究形式,值得全力推广。化学工程技术从实验室理论逐步向实验、计算和理论三者相结合的方向发展,具体的研究方向有复杂系统、微过程和系统、大系统、计算化学工程、产品导向的研究和资源导向的研究等。在新能源、新材料和生物技术等新兴产业,化学工程技术起着重大的作用,利用化学工程技术为新兴产业提供更好的服务,不断发展相关学科理论。由此目标滋生出的材料化学工程是现今化学工程技术的热门学科,其主要内容是发展新技术和集成技术。新材料的生产能够解决化学工程技术中的难题,而化学工程技术又为新材料的产生服务,两者相互渗透、交叉,只有同时发展好才能共同推动中国的工业化进程。

3化学工程技术在发展过程的建议

化学工程与信息、生物、材料、计算机、能源等众多产业都有交集,相互之间都有一定的推动作用,这就需要我们在不断更新有关化学工程技术方面的理论知识外,也要不断关注相关产业、学科的新技术、新动态,把握最新的研究成果来提高化学工程技术。在化学反应的设备上,政府、企业加大经费投入的同时,也需要实时创新,为更好的化学反应成果创造条件。在人才培养上,学校应把理论培养的重心转移到理论、实验和数据三者结合的模式上来,为国家培养实用型人才。化工企业也要对相关职务人员进行业务上的培训,不断提高整体的业务水平。

4结语

当今社会,绿色化学技术、分离技术和超临界化学反应技术等都是化学工业技术的研究热点,对化学工业技术不断地革新可以帮助我们治理环境污染,高效利用可再生资源和非可再生资源,保护环境,促进材料、能源、航空等其他高新产业的发展,促进工业化进程等等。我们可以从理论知识实时更新,加大设备投入和人才培养上逐步提高化学工程技术。

参考文献:

[1]何明远.探析化学工程技术的热点问题以及发展趋势[J].中国石油和化工标准与质量,2017,(04):67-68.

[2]陈清松.化学工程与工艺发展趋势分析[J].信息记录材料,2017,(02):21-22.

[3]刘威.化学工程技术的几个热点与发展趋势分析[J].化工管理,2015,(17):148.

能源化学工程范文6

关键词:化学;工程技术;发展趋势

1现阶段化学工程技术主要热点

1.1节能技术

在能源日趋紧张的背景下,各行业领域都开始重视节能技术。随着化学工程生产力不断提升,资源消耗逐渐增加,世界范围内都表现出不同程度的能源危机。在化学工程领域引入节能技术不仅能提高资源利用率,而且还能生产绿色产品,减少生产及产品使用对环境造成的污染和破坏,这对化学工程未来发展而言具有重要作用。如今,工业化进程正日益加快,为适应经济发展和生产生活水平提高的需要,对资源进行大量开发与利用,尤其是不可再生能源,未来必定面临枯竭。基于这种大背景,化学工程发展节能技术意义重大,一方面能提高各类资源的实际利用率,从根本上减少浪费;另一方面实现对可再生能源的利用,减少一次能源投入,摆脱对其的依赖。除此之外,化学生产中用到的某些原料或反应后的产物会破坏自然生态,违背人与自然和谐共处的宗旨,对此通过绿色技术引入,能从本质上解决这一问题。

1.2分离技术

分离技术即充分利用不同物质具有的不同性质,采用简单的物理化学手段来实现物质分离。对工业化生产而言,因物质有不同的性质与特点,所以想要最大程度利用这些特质,必须要分析掌握物质的物理化学性质及特点,再采用相应的技术手段予以处理。我国对化学工程领域的技术研究目前正处提高阶段,尽管有很多类型的分离技术出现,但均未得到大范围应用。作为生产过程中最常用且重要的物质处理手段,分离技术需在研究过程中得以专业化实验与论证,采用环境模拟等方式定量分析分离的关键过程,从而保证技术可行性,在实际应用中发挥应有作用及效果。

1.3超临界技术

超临界是指将某种流体的温度超过其临界温度,压力超过临界压力。一般水有三种存在形态,即气、液、固,具有极强的溶解性,能对多种电解质进行溶解。对于液态水,其密度基本不会因为压力改变而变化,而若将其温度与压力均升至临界点,则其性质将有显著变化,无论是溶解性、密度还是介电常数,都和普通水有所不同。以溶解性为例,当温度超过临界点后,产生的超临界水能和有机物、气体以任意比例互溶,而对无机盐的溶解性却明显降低,这与普通的水几乎是完全相反的。

2化学工程技术发展趋势分析

2.1充分结合系统工程

因物质特性具有复杂性,所以化学反应同时是一个十分复杂的过程,对其进行的研究不可停留在特性分析上,而是要深入到物质的结构当中,研究物质的构成及其变化机理。过去人们普遍认为随着物质控制因素不断增多,则结构变化力度明显变大,进而造成相关研究工作的繁复与冗杂。未来发展中的技术研究应将工程与系统之间的结合作为重点,使那些复杂的问题简单化,再根据一般结构进行推导,了解物质结构发生的变化,以此达到提高技术实际利用率的目的。如今,在化学工程领域,技术研究范围越来越宽,在这种局势下,要对技术研究进行简化,与结构等其他工程充分结合,实现理论与操作两者的融合,然后借助现代化技术进行定量分析,整理研究内容,最终为后续研究工作创造良好条件。

2.2充分结合信息工程

技术研究和发展离不开数据信息采集、整理、处理和分析,技术越发展对数据信息处理的要求就越高,因此,应重视与信息工程之间的结合,以提高数据信息采集和处理效率,并提供数据存储空间。如今,信息技术正用于各大行业领域,与人们日常生活也有着密切的联系,若能在化学工程中引入信息技术,实现和信息工程的良好结合,则能借助计算机进行信息采集,然后整理分析采集到的各类信息,从中选出对技术发展有利的部分,明确特征,积累经验,找出规律,从而为技术研究及行业发展提供依据。此外,信息技术的引入还能彻底改变以往人工处理数据的局面,减少人员工作量,提高效率,并减少人为误差。

2.3技术研究综合性

为适应人们日益增长的对物质生活的追求,作为与人们日常生活息息相关的行业,化学工程必定受到全社会的高度重视,其技术研究和发展将成为社会热点。而化学工程的涉及范围十分广泛,其研究内容包括物质基本性质及其化学反应,不仅原理、特性十分复杂,而且过程多变。在当今这个信息化日益完善的时代,技术研究和发展将具有更强的综合性。以往的研究工作侧重于物质特性及设备,从内容上看较为单一,缺乏针对性,伴随科技发展,人们接触到越来越多的物质,这就需要在技术研究中保证完整化与体系化。对化学工程体系而言,其复杂度越来越高,其技术研究要在对理论进行拓宽的前提下,加强对概念的类比及转化,使结构分析更加简便、系统,通过总结得出规律,为今后的技术应用提供指导。

3结束语

综上所述,节能技术、分离技术与超临界技术作为化学工程热点,对化学工程技术及其研究提出更高要求,在实际工作中,应充分考虑这些热点,通过与系统工程和信息工程的结合,加快技术研究与发展进程,适应社会经济发展需要。

参考文献

能源化学工程范文7

关键词:化学工程与工艺;自动化;发展趋势

技术应用是发展化学工程与工艺过程当中必不可少的环节,通过技术应用能够促进创新改革化学工程与工艺,尤其是在当前科技繁荣,愈加高新的情况之下,只有通过借助先进的科技手段才能够实现传统化学行业模式转变为新型,适应于当下发展背景的模式,从而有利于长远的发展化学工业。在化学行业当中基于自动化发展的化学工程与工艺是几年来出现的的重要产业,其具备的技术优势能够促进推动化学行业改革,是化学行业当中不可或缺的一部分。以往的化学工业存在不合理的应用导致生产率下降且对环境造成了一定的污染,对化学行业的发展产生了极大地限制。因此,在化学工程与工艺中引入自动化技术能够最大限度的发挥利用能源的功能,并应用环保绿色能源促进发展经济,从而使经济与环境得到绿色协调发展。化学工业目前的发展方向向化学工程与工艺的自动化发展。以下主要围绕着化学工程与工艺自动化展开简单的分析与探讨。

1.化学工程与工艺自动化概述

(1)化学工程与工艺自动化特点

在发展化学工程与工艺的自动化趋向过程中充分结合了多门学科如数学、化学以及物理学等学科的特点。在不断发展自动化的过程当中,严格遵循相关工业经济所设立的基本准则。自动化的特点是最为明显的,自动化的运用十分广泛,化学工程和工艺通过自动化发展能够得到快速发展且效率得以提升。在传统发展过程中由于低下的自动化水平导致发展化学工程与工艺时受到诸多的限制和一系列影响,不但发展速度慢,且对于所面临的一系列困难和问题均得不到有效合理的解决方案。但随着不断兴起的化学工程与工业自动化发展,在很大程度上改善了这些状况。随着自动化的快速发展,提出了更高的技术掌握要求和标准,人们在应用实践过程中,必须具备丰富的实践能力,掌握实践技术和强劲的理论知识。不但如此,计算机技术也密切的影响到化学工程与工艺的自动化发展进程,这就表明,在发展过程中还需要具备计算机基础操作能力。计算机技术为化学工程与工艺的自动化发展打下夯实的有利基础,对于人们的生活以及工作都提供了巨大的便利,化学工业的生产效率也得到有效的提升。

(2)化学工程与工艺自动化应用

化学工程与工艺的应用范围相当广泛,就当前科研领域中均会涉及化学工程与工艺,更不用说冶金领域、医药领域、农业领域等等都离不开化学工程与工艺。随着化工自动化的快速发展,工作效率也得到有效的提升,因此在各个行业当中更加广泛的应用化学工程与工艺。在所有化工的应用领域当中,研究的项目和范围也变得更加广泛,通常涉及到物质分离、能量传递等项目。化学工程与工艺的自动化发展正是受到诸多因素的影响使得其逐渐成为化工行业夯实的基础。化学工程与工艺的本质是微观化学技术,正因如此,其在发展过程中需要借助先进的技术力量来提供其发展动力。面对当前时代的不断变迁和快速发展,化学工程与工艺的自动化发展也需要跟上时代的潮流,跟随时展的步伐,不断提高技术的发展,完善加强与其他领域以及学科之间的关联、交流和应用,促进化学工程与工艺自动化得到更好的更高效的发展和应用。

2.化学工程与工艺发展现状

化学工程与工艺在现阶段是一种新兴的产业,其应用前景十分可观且广泛,同时能够提供给我国经济的发展以强而有力的支撑力量。但目前的问题在于,化学工程与工艺的自动化发展在当前仅处于初级阶段,在应用过程中存在问题和不足,面对这种情况需要对化学工程与工艺的自动化未来的发展趋势和发展前景进行全面加强分析研究。目前,我国各个行业的发展均随着大数据的到来面临着巨大的发展机遇。对于化学工程与工艺而言同样是不可多见的机遇,因此在这种日益激烈的竞争情况下,想要具备强力的竞争力在各个行业中站稳脚跟就需要加强自身技术的发展,以精细化、自动化和绿色化作为发展方向。在发展过程中还需要积极的带动与自身相关的其他产业,通过这种方式能够更加快速的实现发展目标,并推动共同发展。同时,虽然科技的高速发展给化学工程与工艺带来了不可多求的机遇但也带来了严峻的挑战和诸多难题,在这种背景下,化学工程与工艺如何对当前的技术体系进行优化和创新成为急需解决的难题。我国化工行业在当前的发展阶段仍旧存在以下问题:生产技术滞后、资源严重浪费、管理理念落后等。面对这些严峻的现象,必须结合实际采取有效的改进和解决措施,从而更好更快的发展化学工程与工艺自动化。

3.化学工程与工艺自动化发展趋势

(1)现代化

化学工程与工艺具有广泛的研究项目,正因如此其逐渐成为化工领域中关键的内容。化学工程与工艺的发展需要提高整体化工水平,满足当前时展对于化工的需求。工业领域目前处于不断发展的状态,而接下来的发展趋势便是化学工程与工艺的现代化发展,为应对其现代化发展必须加强探索,并借助先进的科技。

(2)创新化

化学工程与工艺的自动化发展需要更高的技术要求。因此,为满足当前化学工程与工艺的创新化发展需求需要引进全新的科学技术,如分离工艺、膜分离技术等。将这些技术应用至实际化工生产中不但能够有效提高生产率,还能提供更加广泛的空间以此优化生产流程和生产设备。

(3)绿色化

人们的环保意识在近年来不断加强,不再是注重于发展工业发展经济而是重视可持续发展和绿色发展。受到传统因素的影响,化学工程与工艺在自动化发展过程之中,给生态环境带来了或多或少的影响。因此,在这种背景下,化学工程与工艺的绿色化发展是必要的,改变以往传统对环境的破坏和资源的浪费,积极引进最新环保技术,降低能源资源消耗,实现节能降耗、生态环保对于化学工程与工艺的发展意义重大,发展前景可观。

4.结语

综上所述,改变传统化学工程与工艺自动化发展中所存在的不足,转化为新型绿色化、现代化以及创新化的化学工程与工艺,能够促进化工行业得到有效快速的发展。

【参考文献】

[1]郭树景.新时代背景下化学工程与工艺发展趋势探讨[J].科技风,2018,21:128.

[2]郭树景.化学工程与工艺中的自动化发展趋势[J].科技风,2018,22:130.

[3]杨杰,钟颖.基于自动化发展的化学工程与工艺探讨[J].化工管理,2018,24:208-209.

[4]王永祥.探究化学工程与工艺中的自动化发展趋势[J].绿色环保建材,2018,08:255-256.

能源化学工程范文8

关键词:循环经济;生态化学;工程技术

所谓的循环经济,就是指“资源——产品——消费——废物再生”的资源闭环利用经济模式,这种经济模式下,能够在保证经济持续增长同时,集合资源再生利用、资源综合利用、绿色生产、可持续发展等内容。可以说,利用循环经济模式,不仅能够不断提升人们的生活水平,还能降低生态破坏的程度。对于生态化学工程来说,必须强化技术创新,肩负起支撑循环经济发展的重担。基于此,加强对循环经济下生态化学工程技术支撑的研究具有十分现实的意义。

1工程科学下循环经济模式分类

根据物质流循环层次,以工程科学角度出发,能够将循环经济分为初级资源循环、简单分解循环、产业链循环以及物理-化学-生物耦合循环等几个类型[1]。第一,初级资源循环。这种模式主要指的是保持分子水平不便,通过物理形态变化实现对资源的循环利用,主要指的是对可再生资源的回收利用,包括废玻璃、废钢铁、塑料瓶等资源回收。利用这一循环经济模式,刺激了20世纪初期很多产业发展。第二,简单分解循环。该模式主要指的是将废气的复杂产品进行拆分,对拆分后的原材料进行再次利用,包括废旧汽车、废旧家电、废旧电器等,拆除后的热塑性塑料能够造粒复用,还可以作为填料使用;而拆除中得到的金属也可以浸出。这种循环模式尽管与初级资源循环一样,分子水平并没有发生太大变化,但也向着更加高级的循环经济迈进。第三,产业链循环。主要是分子水平在产业链之间发生变化,体现更加深层次的物质循环。从二十世纪中期开始,这种产业链循环经济模式在我国逐渐开始发展,直到现在这种循环模式为我国经济发展依然发挥了重要的作用。例如,对于硫元素循环利用,实施“硫酸厂——磷肥厂——水泥厂”生态产业链结构,实现了环环相扣的硫元素循环利用,还有效解决了材料污染问题。在工业园区、开发区建设规划中,产业链循环已经成为了循环经济重要的考量指标内容。第四,物理-化学-生物耦合循环。这种循环经济模式主要是在物理、化学以及生物之间进行多重转化的物资循环利用模式[2]。低碳经济是目前全球经济发展的重要趋势,也是解决“碳中和”的重要渠道。人们逐渐对环保、绿色开始重视,“零碳家庭”、“零碳企业”的概念逐渐出现,并成为人们追求的低碳经济(循环经济)类型。例如,通过生物转基因技术,利用工业生产中排放的二氧化碳培育转基因素材、含油藻类等,而这些植物生长过程中,又能够将空气中的二氧化碳固定合成生物物质,作为生产生物柴油的重要原材料,这对于解决二氧化碳排放问题是一种十分经济的模式。就目前我国经济发展现状而言,仍然需要将产业链循环作为主要的循环经济类型,同时加速对物理-化学-生物耦合循环模式的研究,将其作为重要的研究方向,坚持因地制宜、低碳环保的原则,最以上四种循环模式进行妥善利用。

2生态化学工程对循环经济的支撑作用

生态化学工程与循环经济之间存在密切的关系,后者为前者指明了发展的方向,而前者为后者提供了重要的发展支撑。

2.1现有资源(能源)优化利用技术

原油是社会经济发展中重要的资源,不仅是大多数交通工具用以动力的能源与燃料,同时也是诸多有机化工原料的重要来源[3]。加强对石油资源利用技术的优化,积极开展石油化学工业,为生态化工工程创新发展提供支持。在石油原料替代方面,经过不断的努力,找出了很多条可行性思路。其中,将煤炭作为原料,经合成气-甲醇/二甲醚生产低碳烯烃(乙烯/丙烯)就是重要的石油原料替代线路。同时采用超临界、超-超临界锅炉发电能够优化对煤炭的利用,煤炭作为原料生产的甲醇、二甲醚、乙醇等,在替代汽车用油方面具有较大的发展前景。

2.2通过优化替代产品推进低碳经济发展

从需求学角度上来说,人们对产品的需求,本身体现在产品功能上[4]。具有相同功能的不同产品,在生产及全生命周期中二氧化碳排放量不同,下表为不同产品二氧化碳单位排放量。而利用能够满足产品功能需求的其他产品加以替代,同样是实现低碳经济的重要渠道。例如,在汽车燃料方面,柴油车远比汽油车省能,如果炼厂能够从燃料油全生命周期考虑,适当增加柴油生产,减少汽油生产,能够提升整体的节能效率;同时,合成柴油、二甲醚都是柴油车重要的燃料能源,但相同公里数中,二甲醚作为燃料,其二氧化碳排放量相对较少,汽车尾气排放量少、噪音低,是低碳排放燃料中重要的一种。

2.3对分散资源富集与分离纯化

在产品消费环节,资源品质会有所下降,同时也会被分散。而为了实现循环经济,实现对资源的循环利用,必须分散的资源进行再次富集、分离以及纯化。当然,由于资源经过不同工艺合成、生产,需循环利用物质种类较多,且相互之间错综复杂,循环量往往是以亿吨计算。富集与分离纯化技术本身要求产品具有清洁特性,拒绝二次污染。当然,为了能够解决富集分离纯化问题,必须统筹考虑产品的生产、回收、消费等具体模式,才能取得相应效果。垃圾回收利用就是重要的富集模式,比如垃圾桶通常会分为“可回收”与“不可回收”两个空间,考虑到很多居民无法准确判断,可在垃圾桶外予以文字说明,配上相应的标志或图片,让居民正确投放。垃圾池、垃圾厂相对较大,不妨把生活垃圾分为可回收、餐厨、有害三类,纸张、金属、塑料等属于可回收垃圾,餐饮食品、饭菜羹汤属于餐厨垃圾,电池等则属于有害垃圾。

2.4对低价位可再生资源的高效利用

作为植物代谢产物,木质素与纤维素是全球最大规模的可再生资源。根据相关研究部门的调查,每年地球上生长的生物质总量是现在消耗总量的10倍以上。加强对这些可再生资源的利用,能够减少经济发展过程中对石油化工材料的依赖,这也是目前对绿色能源开发利用的重要趋势。在低碳经济发展中,很多清洁能源备受关注,包括太阳能、风能等。例如,利用太阳光——电转化的光伏电池材料合成,是前景远大的研究课题。另外,在工业生产发展中,不仅会生产出原本产品,也会产生大量的副产物,还会产生生活垃圾、工业垃圾、废橡胶材料、废塑料,这些材料不仅浪费资源,同时对环境也会产生大量污染。根据梯级利用的能量原则,提升能源利用效率是实现可循环的关键。

3总结

通过上述分析可知,化学工程技术发展过程中,对化学工业发展起到了重要的支撑作用,而化学工业不仅能够改善人民生活水平,同时还能够有效的促进国家经济发展。然而,传统化学工业污染性较强,不符合循环经济发展思路,必须强化创新,发展生态化学工程技术,支撑起循环经济发展。

参考文献:

[1]程东详,刘红静.基于灰色VAR模型的南京市技术创新与低碳经济增长的关系研究[J].生态经济.2016,21(7):54-56.

[2]朱静申.化学工程中的化工生产工艺解析[J].化工管理.2017,13(7):69-70.

[3]李洪祥.低碳经济下的冶金工程技术分析[J].中外企业家.2017,20(11):124-126.

[4]吴佳莲.低碳经济视角下新能源技术分析[J].中国市场.2017,12(4):85-86.