化学反应工程研究方法精选(九篇)

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第1篇：化学反应工程研究方法范文

关键词：化学反应工程；教学改革；实践

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.08.200

化学反应工程是化工类专业的一门核心课程。该课程以物理化学、化工原理、化工热力学等化工专业基础课为先修课程，其主要研究物料从进入反应器到离开为止的全过程，主要解决过程中的反应动力学和反应器分析与设计两个基本问题。化学反应工程内容涉及多学科，理论较抽象，数学模型多，计算复杂繁琐，有些方程只能通过数值计算求解。因此有不少学生把化学反应工程认为是大学中最难学的课程之一[1-3]。

重庆三峡学院是一所普通本科院校，学校人才培养目标是培养应用型技术人才。在化学反应工程的教学中，结合学生的实际情况，让学生能系统掌握本课程的内容，使教学内容达到较为合理的程度，力求把化学反应工程基本观点与相关基础知识紧密联系起来，着重培养宽口径、厚基础、应用型化工高级人才。为此，以培养学生综合运用基础知识分析、解决实际问题的能力为目标，把课程的理论研究与教学方法、手段等方面研究相结合，积极地进行教学改革探索与实践[4-6]。

1 教材的选择和教学内容的精选

优秀的教材是课程教学的基本保证。有关化学反应工程的教材版本很多，体系编排差别较大，所涉及到的内容大都符合教学大纲的规定，因此合理选择教材对于教学和学习非常重要。根据我校的实际情况，在研究多个版本教材的基础上，认为普通高等教育“十一五”国家级规划教材、由陈甘棠教授主编的《化学反应工程》（第三版）符合教学内容及授课体系，该书定为我校化学反应工程课程教材。该书内容经典系统，覆盖面大，循序渐进，篇幅较短，易于学生掌握。其它版本的教材当中，朱炳辰教授主编的《化学反应工程》更注重反应工程研究方法介绍，并在相应章节中论述了反应工程学科的新进展，便于读者深入钻研。两本教材各有特色，可互为补充。另外选取优秀的外文版教材译本作为学生的参考书，让学生涉猎到化学反应工程学科的前沿知识，开拓视野。

课程教学内容要力求体现本学科的科学性、先进性和适用性。教师只有掌握了该课程的知识结构特点，才能够抓住教学重、难点，精心选择教学内容。化学反应工程课程的基本内容包括反应动力学和反应器设计与分析两个方面，依据化工过程中的化学反应与反应过程中的动量、热量和质量传递关系来讲解，并对反应器进行设计与分析，阐明反应动力学基本原理。在实际的教学中，教师应清楚课程各部分知识的结构层次与相互关系，紧紧围绕反应工程学科的两个基本问题，把基本观点与基础知识联系起来，从工程分析的角度讨论化学反应工程中的重要概念。因此任课教师备课时必须认真钻研教材，了解本学科发展动态及前沿，精心组织讲课内容，合理安排，突出重难点，内容详实。重点讲授气-固相催化反应本征动力学与宏观动力学、理想流动反应器、反应器中的混合及对反应的影响等章节，突出工程意识，增强学生分析问题和解决问题的能力。对于气-液反应及反应器、气-液-固三相反应工程和多流体相的反应过程等内容，进行适当讲解。同时努力拓宽教学内容信息，把学科研究的最新工业化成果向学生介绍，激发他们的创新意识和工程意识。对于本课程与其他学科领域交叉形成的一些新的分支，如聚合反应过程、生物反应工程、电化学等，以学生自学为主，达到开拓学生的视野和培养学生创造力的目的。

2 采用灵活多样化的课堂教学模式

课堂教学是化学反应工程理论教学的主要环节。本课程涉及较多工程数学知识，且要求有一定的逻辑思维能力，由于学生的数学基础比较薄弱，专业基础知识面也不宽，课堂讲授的内容和方法必须适当，才能收到较好的教学效果。在化学反应工程课程的教学过程中，采用多种多样的n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， 以达到提高学生学习的主动性，提高课堂教学效果。下面介绍主要采用的几种教学方法。

2.1 讲授式教学

教师系统地向学生传授学科知识。教师在讲授每一章时都可先用几分钟的时间，采用图示的方法，概括本章主要内容和基本理论结构框架，让学生领会教学目标，明确教学思路和重、难点以及具体应用实例，特别要联系实际和知道如何应用到相应的具体计算当中。在每一堂课开始时，都应该有承上启下的对上一节课的内容相应的总结，使学生能够将知识有机地结合起来。教师在讲授过程中要详细讲解典型内容，并要突出重、难点。如气-固催化反应和气-液反应过程，可以根据反应物分子必须接触碰撞才能进行反应的共同特点入手，讲解其最基本的反应步骤。让学生了解其共性后，能够举一反三，推导出相应的液-液、液-固反应过程，既调动了学生学习的积极性，又能使学生牢固掌握基本理论。

2.2 互动式教学

即授课过程中教学双方经常进行交流互动。教师可以选出教材中较为典型的章节或例题，首先提出问题，由学生自行阅读课本，让学生带着问题自主学习，以学习课程知识为重点，让学生自行讨论阅读的内容后，全班讨论或小组讨论，最后教师强调并总结该部分内容中的关键概念和原理等。每次课程结束时，教师可以给学生布置总结本次课程内容的任务，下次课上随机抽出几位学生对前一次课的内容进行提纲挈领式的回顾，由此达到督促学生课后自主复习，及时消化，保证知识的连贯性，达到温故而知新的目的。互动式教学方法能够促使学生自主学习，新问题的提出，又能刺激学生主动想法获取问题答案，学生上课的积极性很快提高，取得了良好的教学效果。

2.3 归纳对比法教学

化学反应工程教材中的概念抽象，公式繁多，教学推导过程复杂。归纳对比法在化学反应工程的教学过程和指导学生复习巩固知识过程中起着重要的作用，可以把零散的、不成系统的基本概念知识系统化、理论化。例如，将理想反应器和非理想反应器，连续反应器和间歇反应器，平推流反应器和全混流反应器，等温恒容反应与等温变容反应，流化床反应器和固定床反应器等基本概念进行对比。通过比较，找出概念的相同点和不同点，把相近的概念区别开来，从而达到简化、概括和记忆的目的。除了本学科之内的概念比较外，也可以不同学科进行比较。如把反应器中三传问题与化工原理中的单元操作相比较，把宏观动力学与物理化学课程的本征动力学相比较，有意将化学反应工程和已经学过的课程进行联系，以加深学生对该课程学习的兴趣。将复杂的概念用列表、提纲等简单明了的形式表达出来，使学生在“识同辨异”中增进学习兴趣，在“归纳”中渗透，在“对比”中巩固，最终达到提高学习效率的目的。

2.4 案例教学法[7]

化学反应工程教材中的很多化工案例，内容过于简略，学生很难从中真正领会到案例的作用。对于教学过程中选用的一些能够反映技术发展前沿和创新科研的工业实例，可采用案例教学法。从化工实践中选取合适的案例，进行专题讨论，充分调动学生学习的积极性，发挥学生在学习中的主体作用，使他们通过积极的思维后主动获取知识。在案例教学的讨论中要注意教材中前后章节内容的连贯性，不孤立分割每一章节内容，要让同学意识到，所学的知识不是独力的而是共同为解决实际问题服务的。例如在讲授固定床气-固相催化反应时，选择学校实习基地宜化化工集团公司合成氨多段绝热固定床反应器的案例，结合生产实习认识，对固体催化剂的装载具体要求，反应器的具体实际类型和操作条件、操作方式等进行详细讲解和讨论，让学生深刻体会气-固相反应的过程、固定床催化器的特点、使用情况和选型原则等，初步掌握化工生产过程分析问题和解决问题的方法，培养学生理论联系实际能力。案例教学可以给学生留下深刻的印象，从而激发他们的创造欲，使他们成为推动学科发展与技术进步的新生力量。

3 理论教学与实践教学充分融合

在教学过程中，化学反应工程课程组教师充分认识到理论教学与化工专业实验和化工设计的统一性，理论知识能指导实践，科学实践又能帮助将感性认识上升为理性认识后，再应用到实践中去。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。

由于校院两级投入的加大，实验条件和实践教学条件有了较大的发展。针对本课程所设置的教学实验有多釜串联反应器停留时间分布测定实验、管式反应器烃类裂解反应实验、苯酐合成实验、固定床与流化床的流动特性测定实验和乙苯脱氢制苯乙烯实验。现在开设的化工专业实验中，有很多实验是和理论课程紧密相连的，只要科学合理安排理论教学和实验教学，就能使二者有机结合，为本课程的实践教学提供良好的支撑。进行相关实验能够进一步强化学生所学的理论知识，让学生在实验过程中认识真正的反应器，并将所学理论知识运用到反应器的操控和数据的处理。改变那种老师“抱着走”的单一教学方法，提高学生学习的积极性和主观能动性。

课程设计是完成课程教学后对该课程基本知识和技能进行综合应用的一个教学环节，通过课程设计培养学生解决生产实际问题的能力和知识的综合应用能力。为了进一步深化学生对化工反应器的认识，建成了仿真计算实验室，仿真实验室安装有化工设计模拟软件，为学生化工设计实践提供了良好条件。化学反应工程课程的主讲教师也是化工设计指导老师，学生以小组为单位，教师提出设计课题，学生查阅工程手册等资料，采用CAD 绘制设计图纸，并通过答辩完成课题设计。通过反应工程的课程设计，初步培养学生的工程理念。

化学工程与工艺专业的学生都必须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教学环节，引导学生把课程理论知识与现场生产实践相结合。例如在实习中，给学生下达任务，了解相关工业反应器的形式和特点，其中所发生反应的类型和特点，记录反应器进出物料组成和流量等数据，利用该数据进行物料衡算，计算主产物的收率、选择性等，使学生利用所学知识，体会到所学知识在实际工作中的作用，激发学生学习兴趣，实现理论与工程实际的紧密结合。

4 改革考核方式

考试具有测评教师教学水平和学生学习效果的功能，还有引导学生积极学习的“无形指挥棒”作用。考试制度的改革可以同时有效促进教学内容、方法和手段的改革。考试通常有开卷和闭卷两种，各有特点。本课程采用平时成绩（占20 %）和期末考试成绩（占80 %）相结合的考核方法。化学反应工程课程试题多年来一直坚持教考分离，每次考试试卷由其他教师按基本要求从试题库出70%的考题，主讲教师根据各自的讲课特点出30%的考题组合而成。这种命题方式既考虑了课程的基本要求，实施教考分离，又能充分发挥各主讲教师自己的讲课特色，要求学生体会课堂教学的内容。

平时成绩按照学生平时出勤、作业、课堂回答问题及课堂练习考核、写小论文、写专题报告等情况综合评定给出。平时学生可以上学校化学反应工程精品课程网站，自主学习，使学生的综合素质得以提高。

期末笔试考核学生必须掌握和熟记的基本理论、数学模型与计算方法等，按照期末笔试答题情况给出期末成绩。这种综合评定成绩方式督促学生注重综合素质的提高，对学生良好的学风建设起到了促进作用。任课教师在每次考试后，要求必须对试卷进行详细分析和课程总结，找出试卷中学生存在的共性问题和薄弱环节，为下一轮教学起到借鉴和促进作用，并注意在教学过程中不断改进和完善，实现教与学两方面共同提高。

5 结束语

在当今实施素质教育、培养创新型人才的社会大背景下，化学反应工程作为一门工程学科，要求学生系统掌握反应工程课程的内容，能够把反应工程基本观点与工程知识紧密联系起来，从工程应用分析的角度来讨论重要的工程概念。通过课堂教学与专业实验、生产实习相结合以及创建课外实践教学活动平台和考试形式等多方面的教学改革，并比较了改进前后的教学方法对教学效果的影响进行，发现不同的内容采取相应的教学方法，学生更便于理解掌握教学内容，收到了良好的教学效果。化学反应工程的教学改革还只做了初步的改革探索与实践，每个学校具体情况都不一样，应根据自己的专业方向和办学特色做进一步的探讨。

参考文献：

[1]范明霞，袁颂东.化学反应工程重点课程建设探索与实践[J].广州化工，2009，36（2）：111-112，115.

[2]丁刚，吴元欣，程健等.化学反应工程课程体系与实践教学模式的探讨[J].化工高等教育，2008，103（5）：49-52，79.

[3]傅杨武，祁俊生，梁克中.论《化学反应工程》教学改革与实践-从“3T”人才培养模式视角[J].重庆三峡学院学报，2011，27（3）：131-134.

[4]李望，朱晓波.《化学反应工程》课程教学方法初探[J].教育教学论坛，2015，43（10）：156-157.

[5]王琳琳，陈小鹏，梁杰珍等.改革地方院校课程教学模式和内容，培养学生工程与创新能力-以广西大学化学反应工程教学为例 [J].实验技术与管理，2012，29（8）：10-14.

第2篇：化学反应工程研究方法范文

关键词：化学反应工程 教学水平 案例教学法 专题讲座

化学反应工程这门学科主要是针对工业规模化学反应过程的优化设计与控制进行研究的。它的综合性非常强，涉及的知识面也非常广，因此对于教学的要求就显得非常的高，是化工专业的一门重点专业学科。针对各方面要求都比较高的一门专业学科，老师如何教好这门课程，如何能让学生学到课程的精髓，需要老师在多年的工作教学中，不断总结各种教学经验来提升教学水平。笔者通过多年的工作经验，总结了如下提升《化学反应工程》教学水平的创新策略方法。

一、加强问题教学法与案例教学法的使用

教学方法的改进对于教学水平的提高具有重要的作用。在多年的教学工作中，发现问题教学法和案例教学法对于教学水平的提升效果明显。因此，在化学反应工程课的教学中，要加强问题教学法与案例教学法的使用。

问题教学法是指围绕问题展开教学双方互动。一般的思路就是：首先提出问题，接着思考并讨论问题，然后经过相互讨论找出答案，最后进行归纳总结。举例说明：在教授多级CSTR串联的计算和优化时，我们可以提出如下问题：如何求解串联体系的转化率。针对这个问题，老师和学生展开讨论，然后学生利用所学知识点已经讨论的结果来寻求答案，最后老师对问题进行归纳总结。通过这个过程，运用问题教学法进行教学，不但活跃了课堂气氛，还深化了学生对于学习知识的认识。

所谓案例教学法就是运用实践中的实际案例来分析所学知识，做到学以致用，加强学生对于所学知识的认识。其教学过程一般为：首先进行案例的描述，接着让学生进行尝试性的解决，老师在此过程中设置悬念，然后再进行这方面的理论知识学习，最后就行方案的剖析。举例说明：讲授反应器中的混合及对反应的影响这章时我们可以充分利用案例教学法，通过案例教学法启发学生学会根据所测得的停留时间分布情况以及如何解决实际的工程操作以及设计问题。

二、加强课堂教学和实验教学的结合

对于化学反应工程这门学科来讲，它是一门理论性和实践性都很强的学科，所以必须要加强课堂教学和实验教学的结合。通过理论和实际的结合，让学生深入学习其理论知识，并能通过实验学到更多的实际知识，为以后的工作打下良好的基础。

为此，对于学校来说，要针对化学反应工程这门学科，来增加硬件设施，给学生提供良好的实践场所。比如学校可以配备如下实验装置：固定床反应器、多釜串联反应器以及流体床反应器等等。这样在讲解了相关的理论知识之后，可以在实验装置上进行实验，让学生亲身体会到这个过程，这样就能提高学生对理论的深入了解，同时也强化了其动手能力。另外，老师可以阶段性地给学生设置一些设计实验课程，让学生经常进入实验室进行试验，不仅能够很好地检验学生对于理论知识的掌握情况，还能解决其在学习中常遇到的问题。

三、教学中要密切联系学科发展的前沿

化学反应工程学是一门不断发展的学科，知识量也在不断的增多。所以，在教授化学反应工程学时，要密切联系学科发展的前沿，这对于学生以后的工作具有非常重要的意义，也是提升化学反应工程教学水平的一种创新方法。目前，化学反应工程发展呈现如下趋势：第一，考察现象的时空尺度向两级发展，这种现象主要体现在两个方面，一方面随着各种试验仪器的快速发展，观察事物的尺度也变得越来越小，这就让我们更加容易了解事物的本质；另一方面时空考虑的尺度逐渐增大，并开始在更大范围考虑诸如可持续性发展这方面的问题。第二，研究重点从各类大宗化学品逐渐向各种产量较少的专用品方向发展，这也是近年来大宗化学品不断饱和而导致的。而我国还没有完全完成从各类大宗化学品向各种产量较少的专用品方向发展的转变，不过也在逐步变化中，多种小产量、高附加值的专用产品越来越受重视。第三，随着科学技术与计算机技术的不断发展，以往各种相对困难的理论知识也得到了相应的解决，比如非线性分析问题随着计算机技术的发展也逐渐变成可能。这些疑难问题的逐步解决有利于化学反应工程学科的发展。第四，对于化学反应工程学科，已经由过程导向性学科向产品导向性学科发展，化学反应工程学科的主要研究目标也有追求时空效率和物能利用的最大化向以产品结构和性能的可控化方向拓展。因此，为了更好地学习该课程，必须在教学中密切联系学科前沿知识。

四、加强教师自身修养

要想提升化学反应工程教学水平，教师水平的提高必不可少。教师自身修养如果上不去，其他教学方面配套再完善，也无济于事。为了提升教师的自身修养和化学化工相关专业知识能力，必须做到以下几点：第一，制订短期培训班，内容包括专业知识的培训以及自身素质的培训。第二，各个学校之间加强学科联系，老师之间应多沟通，多观摩学习，多切磋，寻找出最适合学生的教学与方法。第三，促进学校与相关企业进行交流与合作，让老师有机会进入工厂参观与学习，深入了解企业的一些基本运作模式，运用所学知识，理论与实践相结合，在很大程度上起到事半功倍的作用。由此可见，通过这些方面的提升，不断地加强老师的能力，对于课程的教学也是非常有益的。

五、开设专题讲座

专题讲座可以开拓学生的视野，提升学生解决问题的能力。因此我们要定期开设与化学反应工程学科相关的专题讲座，这些专题讲座可以是一些前言知识也可以是一些实际的生产实例。在讲座中积极引导学生进行讨论，通过专题讲座这一形式，来提升学生解决问题的能力。由此可见，开设专题讲座，可以强化理论与生产实际的联系，是提升化学反应工程学科教学水平的好方法。

综上所述，要想提升化学反应工程学科的教学水平，需要学校和任课老师不断努力，通过各种创新策略方法，提升学生的学习兴趣，真正让学生从课程学习中学到实际的本领，为以后的工作打下坚定的基础。

参考文献：

[1]王,金涌,程易,王金福. 化学反应工程教学新理念和实践探索[J]. 化工高等教育, 2009, (02) .

[2]陈喜蓉,陈早明. 《化学反应工程》课程建设与教学改革初探[J]. 中国科教创新导刊, 2010, (34) .

[3]徐静莉,孙国富,司红岩,李延升. 浅谈化学反应工程教学改革[J]. 广东化工, 2010, (09) .

[4]朱静,宋育红,赵文凯,宋菊玲. 浅析化学反应工程课程改革[J]. 化工时刊, 2009, (01) .

第3篇：化学反应工程研究方法范文

关键词：化学反应工程；实践教学；改革

中图分类号：G642.423　文献标识码：A　文章编号：1671-0568(2012)41-0136-02

化学反应过程是化工生产过程的核心，流程中反应器的投资不一定最大，但反应器的设计精度、操作控制精度均要高于其它设备，是决定最终产品产量和质量的关键部位。化学反应工程是一门研究工业反应过程的开发和反应器设计、优化、放大的工程学科。目标是通过学习培养学生分析、解决工业反应器设计、操作和控制中遇到的实际工程问题的能力。化学反应工程是人类从科学实验和生产实践中总结发展起来的，它离不开科学实验和生产实践。学生在学习时普遍感到理论抽象、数学推导繁琐、工程问题多，不少学生认为化学反应工程课程是大学中最难学习的课程之一。本科生的工程背景知识不足，仅靠理论教学难易将反应工程基本原理与工业反应过程有效结合，难易将知识内化为学生的能力。开好这样一门课程，改革实践教学是深化书本理论知识、强化工程应用能力的有效途径之一。为此，青海大学化工学院(以下简称“我院”)在加强实践性教学方面进行了一系列的探索，采取加大课程实验、开设课程设计、开展反应器操作仿真实训、鼓励学生参加科研活动等一系列改革措施，取得良好的教学效果，显著加深了学生对化学反应工程基本原理的理解，有效提高了学生在反应器设计、科学实验研究、反应器操作等方面的实践动手能力。

一、开设课程设计、培养学生应用知识和反应器优化设计的能力

我院开设了为期2周的化学反应工程课程设计，要求每个学生独立完成硫酸转化器设计，采用二转二吸中的“3+1”或“2+2”式工艺、四段间接换热绝热式固定床催化反应器。每个学生的设计规模、进一段的原料气组成、净化率、转化率、吸收率不相同，学生自己查阅文献资料、查找设计方法、搜集计算公式、选择工艺参数进行设计。完成后撰写设计说明书，内容包括设计任务书、目录、设计方案简介、工艺计算、设计结果汇总、设计评述与讨论、参考文献，等等。设计过程中学生之间广泛讨论，商讨设计方法，学习氛围浓厚。虽然过程相似，但设计条件不同，每个学生都要单独完成自己的设计任务。通过该课程设计，学生对固定床催化反应器的形式和特点，固体催化剂的性能、内扩散有效因子的概念和计算方法，平衡温度、平衡温度曲线的概念和绘图方法，最佳温度、最佳温度曲线的概念和绘图方法，各段进出口温度、进出口转化率的最佳分配方法，利用本征动力学方程，通过数值积分计算反应时间的方法，催化剂用量的计算及校正方法，反应器直径、高度及其它附件尺寸的计算方法等知识点，有了深刻的理解和较好的掌握。

二、逐步加大实验、巩固所学知识、培养实验动手能力

对于化学反应工程这种实践性很强的工程学科来说，实验是学生参加实践获取知识所必需的学习途径。而化学反应工程的主要研究方法也是应用理论推演和实验研究工业反应过程的规律而建立的数学模型方法。所以教会学生如何建立各类实验反应器，如何进行实验设计、反应条件选择和数据处理非常有用。为此在课程建设中，我院通过专业实验课、综合设计型实验课，逐步加大与化学反应工程有关的实验。目前开设多釜串联流动特性的测定、管式反应器流动特性测定两个验证型实验；开设乙酸乙脂水解反应动力学的测定、乙醇催化裂解制乙烯反应动力学测定、乙苯脱氢制苯乙烯、反应精馏制乙酸乙酯等四个综合设计型实验。通过实验，学生对返混、脉冲法、阶跃法的概念以及停留时间分布的测定方法，多釜串联模型、轴向混合模型的流动特性，理想流动反应器与实际反应器停留时间分布的区别，连续均相流动反应器的非理想流动情况及产生返混原因，全混釜中连续操作条件下反应器内测定均相反应动力学的原理和方法，反应精馏与常规精馏的区别，连续流动反应体系中气――固相催化反应动力学的实验研究方法，温度、浓度、进料流量对不同反应结果的影响，转化率、选择性及收率的概念及计算方法等知识点，有了透彻的理解。课堂上学习的理论知识，不但在实验中得到验证和巩固，而且得到了应用，掌握了反应动力学的实验测定和相关设备的使用方法。

三、开展仿真实训、培养实践操作能力

我院以前有四周生产实习，实习中遇到企业为了安全和效益等因素不允许学生亲自动手操作时，学生得不到实际操作设备的锻炼机会；一般实习一个化工产品的生产过程，学生掌握了工艺流程、生产原理之后，实习后期学习兴趣、主动性降低，影响实习效果等问题。而且目前大部分化工企业采用DCS控制，技术员主要在控制室通过电脑操作控制生产过程。随着信息时代的到来，计算机仿真技术的应用越来越广泛，采用仿真技术将复杂的工业反应过程虚拟化，从而在计算机上以“慢速”再现反应过程及变化特征，将“抽象”化为“形象”，动态演示工业生产过程。并且，仿真实训具有无消耗、无污染、可重复操作等优点。为此我院购买了北京东方仿真软件技术有限公司的化工培训软件，在校内建立仿真实验室，开展仿真实训教学。将以前四周全在企业的生产实习改为前两周在企业生产现场实习，后两周在校仿真实验室开展仿真实训。目前我院开设的与化学反应工程有关的仿真实习项目有固定床反应器单元、流化床反应器单元、间歇反应釜单元，以及30万吨合成氨生产工艺中的反应部分、甲醇生产工艺中的反应部分，等等。学生要进行冷态开车操作、正常生产操作、停车操作、故障处理操作，以及单人单工段、多人单工段、多人多工段等操作环节的实训。通过仿真操作训练对于学生了解化工反应过程、以及工艺和控制系统的动态特性、提高对化工生产过程的运行和控制能力具有特殊效果。这种运行、调整和控制能力，集中反映了学生运用理论知识解决实际问题的水平。所以，仿真训练是运用高科技手段强化学生掌握知识和理论联系实际的新型教学方法。

四、参与科研活动、培养创新能力

第4篇：化学反应工程研究方法范文

进入21世纪，随着科学技术的飞速发展，电子计算机的应用已经渗透到各学科的每一个领域之中，各学科的进一步发展对计算机的依赖程度越来越高，化学工程学科也不例外。目前，计算机已经深入应用到化工模拟、计算化学和化工制图等化学工程学科的各个层面之中，对化学工程的发展起着巨大的促进推动作用。化学工作者应该抓住机遇，在新时期努力学习计算机知识、熟练掌握运用计算机，将其应用到化工设计、化学本文由收集整理计算中去，使化工学科能够更快地发展。

化学工程作为一门基础学科，长期以来是以实验为基础发展起来的，是一门理论与实验相结合的学科。随着计算机技术和信息技术的发展日新月异，化学工程的研究中又增加了计算与计算机模拟的方法，它已经逐渐成为化学工程中最富有生命力的研究方法。随着电子计算机在化学工程中的广泛应用，传统的化学工程学科已逐渐成为一门集实验、计算、理论于一体的综合性学科。

从20世纪50年代开始，科研工作者就利用计算机解算化工过程的数学模型，使研究方法出现了一个革新。经过几十年的发展，化工过程模拟已经成为普遍采用的常规手段，被广泛应用于化工过程的研究、开发、设计、生产操作的控制与优化、操作培训和技术改造之中。

一、流程模拟

化工过程流程模拟或流程模拟是根据化工过程的数据，诸如物料的压力、温度、流量、组成和有关的工艺操作条件、工艺规定、产品规格以及一定的设备参数，如蒸馏塔的板数、进料位置等，采用适当的模拟软件，将一个有许多个单元过程组成的化工流程用数学模拟描述，用计算机模拟实际生产过程，并在计算机上通过改变各种有效条件得到所需要的结果，其中包括最受关心的原材料消耗、公用工程消耗和产品、副产品的产量和质量等重要数据。

流程模拟就是在计算机上“再现”实际生产过程，由于这一“再现”过程不涉及实际装置的任何管线、设备以及能源的变动，因此给化工模拟人员最大的自由度，可以在计算机上任意进行不同方案和工艺条件的探讨、分析。流程模拟式计算机技术是化工方面的最重要应用之一。应用流程模拟系统不仅可以节省时间，也可节省大量资金和操作费用，提高产品质量和产量，降低消耗。流程模拟系统还可以对经济效益、过程优化、环境评价进行全面地分析和精确评估，并可以对化工过程的规划、研究和开发及技术可靠性做出分析，并快速准确地对多种流程方案进行分析和对比。

二、单元模拟

化工工业处理的过程是以质量、动量和能量的连续流动为特征，传统手段对这一过程的处理很大程度上是依靠经验以及一些宏观参数表达的经验关系式。现代流程模拟技术中，绝大部分单元过程仍被处理为“黑箱”模型，对流动、传质、热、反应比较敏感的单元过程的设计、放大，需要了解有关质量、动量、能量流更多微观和深入的信息，单元模拟技术就是为了解决这一问题而产生的。

在单元模拟过程中，单元内部的介质基本是多组分或多相的，传质、传热、反应过程相互耦合。单元模拟技术通过离散方法求解这一耦合体系，以获得空间和时间的速度分布、温度分布、压力分布、浓度分布、相分数分布等。单元模拟技术可以提供传统手段难以获得的大量信息，如单元过程内部所有参数的空间分布和动态变化，通过这些信息可以深入理解单元过程内部的机理，在发生异常时亦有助于分析原因。因此，它是一种低成本的调优手段，当结构形式或结构参数变化后，单元过程内部随工艺参数和操作参数而变化的过程，可以在计算机上很方便地进行试验，直接用于优化和改造手段，而且单元模拟的计算不是经验性的，比较可靠，目前单元模拟主要用于化工生产的工程放大、优化设计、诊断及扩能改造、生产调优及控制四个方面。

三、反应动力学模拟

化学反应动力学是一门研究各种因素对反应速率的影响规律和反应机理的科学，在根据实验结果和对反应机理研究的基础上建立了化学反应动力学方程，它们对反应器的设计、最优化条件的选择都是必不可少的理论基础。

目前所采用的物理化学教材对一系列对峙、平行、连

续等复杂反应的动力学方程仅给出分离变量法或消元法等单一的数学处理方法，这种方法对于非常简单的复杂反应可以求出解析解，但大多数化学反应的反应机理非常复杂，由于从反应机理得到的微分方程组，非常不便求解，因此借助电子计算机用数值解法，可以方便地求解从反应机理得到的微分方程组。

计算机模拟在复杂化学反应动力学的计算中有着广泛的应用，通过计算机模拟计算得到的结果可以预知反应过程中各反应物质浓度的变化，通过对连续反应最佳时间的计算可以控制反应时间以得到所需要的物质的最大浓度，通过计算平行反应和对峙放热反应最佳温度，可以控制反应温度，优化反应条件，使生成产物的速率达到最大值，这些计算机模拟计算的数值可以为实际工业生产中工艺条件的控制以及反应器的设计提供重要的参考数据。

四、分子模拟

从分子水平来研究化工过程及产品的开发和设计，无疑是21 世纪化学工程的一个重要方向，计算机模拟研究已渐成为与实验研究及理论研究相平衡的认识自然规律的第三种重要方法。化工热力学数据对于化学工业过程的设计、操作以及优化具有重要的作用。热力学数据一般通过三个途径取得：即实验测定、理论总结及计算机分子模拟。通过计算机分子模拟，可以较为严格地从流体的微观相互作用出发，预测流体的宏观热力学性质。特别是在一些极端的条件（如高温、高压、剧毒）下，进行实验是很困难的，计算机模拟则较易实现，并且比较经济。采用计算机分子模拟方法，可以得到相当可靠的热力学体系的径向分布函数、宏观热力学性质以及输运性质，这为我们建立与改进各种描述实际现象的理论或模型提供可靠的依据。

化学是一门基础性学科，是以实验为基础发展起来的理论与实验相结合的学科，随着计算机技术在化学学科中的广泛应用，逐渐形成了应用计算机研究化学反应和物质变化的独立学科，它以计算机为技术手段，进行化学反应方面的数值计算，这就是计算化学。

计算化学是理论化学的重要分支，是利用电子计算机、通过数值计算解决化学问题的一门方法学。计算化学是一门新兴的、多学科交叉的边缘科学，它运用数学、统计学与计算机程序设计的方法，进行化学方面的理论计算、实验设计、数据与信息处理、分类、分析和预测。随着化学仪器对自动化要求越来越高，许多化学实验过程用人工进行控制相当困难，需要可靠的控制技术系统，因此计算机计算模拟技术从根本上改变了化学实验技术。

计算化学以数值计算为基础，用高级语言及其编程技术，解决化学中的数值计算问题，它将数学的计算方法通过计算机程序具体地应用于化学过程中，通常用来研究化学中一些常用的、共同的、较为常见的计算方法，是化学计算的核心。实验数据的内插、函数拟合、线性方程组求解、高阶方程组求解、解微分方程组、求本征值与本征向量等，它们均与化学中量子化学、分析化学、化学平衡、化学动力学和试验数据处理等密切相关。现代计算化学技术的发展，已经能够将各种化学性质与分子结构之间的关系定量地联系起来，化学因此正从实验科学迈向实验、计算、理论相结合的综合性学科，化学已经由多实验少计算，演变为先实验再计算，也必将逐步演变为先计算再实验。

目前计算化学在无机化学、分析化学、有机化学、物理化学、结构化学中都有广泛地运用，具体来说，计算化学要完成的任务主要有量子结构计算、分子从头计算、半经验计算和分子力学计算等量子化学和结构化学范畴，以及物理化学参数计算，包括反应焓、偶极距、振动频率、光谱熵、反应自由能、反应速率等理论计算，这些属于化学热力学、化学动力学及统计热力学范畴。在计算化学中，数值计算是最根本的任务，其目的是将已知参数通过适当的数学计算得到一个预期的结果，这个结果可以和实验结果相比较，也可以和前人的研究成果相比较，最终得出结论，用来指导化学实验的实施。

化学工程设计具体的任务涉及物料衡算、能量衡算、厂区布置图绘制、车间布置图绘制、设备装备图绘制、管道布置图绘制、带控制点工艺流程图绘制、设备选型及强度校核计算等许多工作，如此众多繁杂的工作，如能引入计算机辅助，将大大减轻化工设计工作的强度。

过去那种利用普通纸笔绘制化工图样、利用计算尺和计算器进行的各种计算将被计算机软件应用所取代。计算机辅助设计制图和普通制图相比不仅具有绘制精确、图面整洁等优点，而且还具有随意修改、重复利用、按需打印等普通手工绘制无法具备的特点，利用计算机辅助设计

进行化工工程图绘制已经是21世纪的基本趋势。

第5篇：化学反应工程研究方法范文

关键词：反应精馏塔，优点，设计

一、反应精馏塔简介

如果将化学反应以及精馏过程合二为一，即在一个设备中同时进行化学反应以及精馏过程，这样便产生了一个新的概念――反应精馏。

反应精馏（Reactive distillation process）是化学反应和分离在同一精馏设备中完成的过程。目前有皂化、酯化、醚化等多种生产过程实现了反应精馏的集成化操作。这种操作既可以对难以用普通精馏过程分离的系统，通过添加某种组分，使之与被分离组分发生化学反应，从而实现混合物体系的分离；又可使反应混合体系中的某种组分不断从塔中分离出来，改变系统的相平衡和化学平衡，使之反应继续进行，提高转化率。

（一）反应精馏塔的优点

反应精馏过程可以缩短生产流程、减少成本投资；对于多数放热反应还可以利用反应热供分离所需，降低所需能耗；同时作为一种新型分离技术，还可用于某些特殊精馏。因此，研究反应精馏过程的优化设计具有重要的理论意义和实用价值。

（二）反应精馏塔过程设计

Backhaus在1921年提出有关反应精馏的思想。由于在精馏塔中反应的分离之间存在许多影响因素，即使板数、传热、速率、进料位置、停留时间、催化剂、副产物浓度以及反应物进料配比等参数的很小变化，都可能对过程产生很大影响，所以对该集成过程的研究要困难得多。因此，早期在反应精馏领域的研究一直以特定体系的数学模拟和实验探索为主。

当生产过程的反应和分离条件与要求确定后，进行化学反应和精馏过程集成化设计的目的是为了确定过程的可行性，合理的设备结构设计参数。要更好地发挥反应精馏过程的优点，从技术上考虑，反应精馏设备的选型，工艺流程和关键设计参数的选定起着十分关键的作用。目前提出的设计方法主要有：

1、直观法。直观推断法是基于反应精馏系统的实际经验和物理化学知识提出的一种结构综合的决策规则。

2、混合整数非线性规划法。该法是通过混合整数非线性规划对反应精馏设计进行优化研究的方法。其优点在于可提供模型的系统结构并进行同时优化，但必须是事先给出各种可能的组合。

3、数学模拟法。数学模拟法是在精馏过程模拟的数学模型中引入化学反应平衡项，并假定塔的操作参数已知，对大型非线性方程进行求解，得出塔内温度、流量、转化率等分布参数。这样得到的结果虽比较准确可靠，但计算量大，特别是要凭经验确定塔的初值和操作参数。

4、图解设计法。图解设计法根据反应和精馏过程的特点，结合实验数据和公式绘制算图用于反应精馏过程的设计，可简化某些繁琐的计算过程，为数学模拟提供较为准确的初值，并可为不便于数学表达的复杂问题提供分析手段、策略和方法。

（三）对反应精馏操作以及工艺条件的选择

由于反应精馏不同于其他一般的精馏过程，反应精馏的复杂性使过程的设计、放大、操作性能和控制方案的研究等方面均存在较大的困难，上述这些反应精馏过程的初步设计方法目前还未形成全面有效的理论体系要在这一领域里开展深入的研究工作，应该从理论上进行分析探讨。但是在实际情况中，还不得不靠经验来处理某些问题。ChemCAD就可解决上述问题。

二、ChemCAD软件简介

（一）ChemCAD化工模拟系统的简介

ChemCAD是美国CHEMSTATIONS公司开发的化工模拟软件。它可以用严格的和最新的计算方法进行单元操作乃至全过程的模拟计算，对现有装置进行评价，为企业提供可靠的相关依据，达到优化设计和操作的目的。

ChemCAD软件提供了包括盐、碱、烃类、电解质（共有220种不同的电解质）、酸或其它精细化工应用方面的所有内容的大量最新的热力学计算方法，共有30多种K值和12种H值的计算方法，还有不同的粘度方法、熵方法、密度方法、蒸汽压方法，以及计算导热系数和表面张力的方法可供选择。这些给用户带来了很多的方便。

目前，国内主要应用于精馏操作。在ChemCAD内部，精馏模块分为严格型和简捷型两种。简捷型以Fenske-Underwood-Gilliland模拟为基础，只能解决单塔的简单精馏操作。严格型包括SCDS（Simultaneous Correction Distillation System）、Tower和Tower Plus 三种计算模块。ChemCAD推荐标准塔（即1个输入物流和2个产品物流）可使用Tower，对于带有热交换器、循环泵和侧线采出的塔则使用Tower Plus。SDCS通常用来模拟非理想体系，它使用的是牛顿-拉普拉斯法收敛计算，允许气液两相中存在20多个组分。它不仅能够模拟简单塔的计算，还可以处理5个侧线进料和4个侧线采出的复杂精馏情况，提供了Murphee板效率选择项。此外，该模型还提供了冷凝器和再沸器的多种选择。较之前两类，SCDC功能强大，但运算时间较长，特别是组分数≥10.

（二）ChemCAD模拟化工流程的一般步骤

1、新建一个流程。在ChemCAD中新建一个流程很简单，只要单击File菜单下的New命令，你可以选择合适的路径存储这个新流程。

ChemCAD是一个综合性的过程模拟程序，化学工程师熟悉的几乎所有的单元操作，包括像严格的反应器、换热器、精馏塔、压缩机、混合器等单元装置的流程图，都可在Windows下通过使用ChemCAD来模拟。

选择流程图计算所需要的单元操作，并把它们放在主窗口中，物流是工艺过程计算的连接器，通过物流信息由一个单元操作传递到另一个单元操作。

第6篇：化学反应工程研究方法范文

关键词：化学工程；绿色化工技术；工艺

经济发展带来的环境问题受到全世界人民的关注，各国的专家们都在寻找一条既可以发展经济又不会对环境造成重大污染的道路。化学工程工艺中的绿色化工技术就是在这样的形势下产生发展而来的，绿色化工技术的重点在于绿色二字，其能够充分溶解资源消耗时产生的环境污染问题，对人类的可持续发展有极大的帮助。因此对于这样的绿色化工技术的开发与应用是非常有意义的。

1关于绿色化工技术

绿色化工技术的作用是减少化学工业生产的过程中无形的或有形的给环境造成的污染，通过技术的创新和改造完善化学工业的生产和运作方法。如此一来，化学技术中使用的化学原料以及化学工业生产过程中产生的废弃物对环境的污染就会有所减少。而且在这一方法的应用下，化学工业在生产过程向空气中排放的废气、向河流中排放的废水中的有毒物质就会减少许多。另外绿色化工技术在一定程度上将资源的回收利用程度提高了，减少了资源的浪费，从而对环境问题的解决有极大的益处。

2化学工程工艺中绿色化工技术的开发要点

2.1选用合适的化学原料化学原料的性质决定了整个化学工业的生产运作。化学原料是化学工业发展的基础，而且是污染的来源，因此重视化学原料的选取是重中之重。从源头上控制污染，是快速有效解决环境污染问题的方法。值得注意的是，研发的新型的化工原料尽管是绿色无污染的，但是不可能让化学工业在生产过程中不产生丝毫环境污染的问题。从这一点无法避免的问题出发，现在的技术飞速发展，化学工业生产中已经着手研发更加清洁的原料，尽量选取那些没有任何毒性或者是毒性较少的化学原料进行化学工业生产，逐渐降低化学药剂的使用频率，采用一些天然的植物或者是农作物作为无毒害性材料，是一个不错的选择。2.2选用绿色化学催化剂化学工业的生产过程中经常会用到化学催化剂加速化学反应完成整个化学生产，提高化学工业生产的效率。尽管可以带来一定的经济效益，为社会积累财富，但是很明显这种财富不会长久，因为化学催化剂给环境造成的污染非常大。因此研发出毒性低的化学催化剂降低有毒物质的排放以及排放量，是当前化学工业生产的目标。纵观现在的绿色化工技术行业，其关注点都在研发无毒化学催化剂上，争取研发出的催化剂既可以加快化学反应又可以减少对环境的污染，努力朝着绿色化学催化剂的方向努力。依照现在的研发进度来看，烷基化固相催化剂这一种催化剂的研究成果较为可观，实验表明烷基化固相催化剂是没有毒性的，对环境不会造成污染，可以推广到化学生产工业中，有不错的使用价值。但值得一提的是，烷基化固相催化剂这一类催化剂在研发过程中，研发人员要针对废弃物的排放标准问题准备参考数据，尽量达到生产中产生的废弃物也可以循环利用的效果，进而促进资源的利用率。2.3选择性强化化学反应化学反应的选择性也是绿色化工技术研发的重点，若是研发人员可以完善这一内容，化学生产过程中产生物的提取会更加高效，也会更加便捷。也就是说强化化学反应的选择性不仅可以让化学工业的环境污染降低，还可以降低化学工业所需成本，如此一来还节约了资源。例如在石油开发这一类化学工业中经常会选择烃类选择性氧化物，这一种氧化物会对环境造成严重的破坏，因为这种氧化物可以让化学反应非常容易就出现明显的氧化反应。由此可以知道，为了达到化学工业绿色生产的目的，减少环境污染，一定要选择性强化化学反应。

3化学工程工艺中绿色化工技术的应用要点

3.1应用清洁生产技术清洁生产技术的应用范围有冶金、淡化海水、处理垃圾还有发电等，一般情况下都不会产生毒害性。正因为这种独特的优势，在现代的化学工业中备受推崇。例如在海水淡化时，清洁生产技术可以将海水中盐分分离，甚至可以分离海水中的其他物质，使海水成为人们的生活用水。3.2应用生物技术生物化工中常常应用生物技术，在实际生活中应用的比较广泛的是生物技术中膜化学技术。生物技术一般是通过将可再生的资源有效地转化成可以为生产生活利用的化学品。例如常见的酶成分，这样一种催化剂在化学反应中有非常好的效果，而且最好的一点是不会给环境带来无法消融的废弃物。3.3应用环境友好型产品环境友好型产品强调的是不影响环境和人类的生产生活，杜绝污染强度大的产品的使用。比如增加使用那些绿色汽油、燃料、能源，降低化学工业生产给环境和人类带来的危害，逐渐提高资源合理利用，增加效率。

4结束语

经过对化学工程工艺中绿色化工技术开发与应用的分析可以发现，这种技术可以减少对环境的污染破坏，提高资源再利用效率，以及提升资源溶解的程度，能推动整个行业的发展和进步。

参考文献：

[1]井博勋.浅议绿色化工技术在化学工程工艺中的应用[J].天津化工,2015（3）.

第7篇：化学反应工程研究方法范文

【关键词】复合教学法 研究 应用 化学反应工程

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1674－4810（2011）23－0001－02

复合教学是进行文化知识教学的有效方法，它既符合学科知识综合化的趋势，又顺应大学毕业生职业市场的变化。复合教学在西方发达国家大学中已广泛流行二十余年，如STS课程即“科学――技术――社会”相统一的课程，就加强了自然科学的人文趋向。国内许多综合性大学在进行课程体系设置和教学改革时对此也已涉及。随着科学技术的飞速发展，学科间的交叉与相互渗透不断加大，尤其是专业课，其内容涵盖了基础课、专业基础课等多个学科，其教学过程包括多个教学环节，注重能力培养和素质提高的复合教学在教学中的作用更显突出。针对专业课的这一特点，我们尝试对专业课及与之相关的多学科、多个教学环节进行整合教育，对“复合教学法”进行了大胆的探索与实践，不仅激发了学生的学习兴趣、开阔了学生的视野、丰富了学生的知识，而且培养了学生多方面的能力、提高了学生的整体素质，取得了较好的教学效果。在化学工程与工艺专业课《化学反应工程》的教学中，我们所采用的复合教学模式主要包括“十个结合”。

一 课程教学与教材建设相结合

结合地方高校学生特点开展教材建设。为适应培养应用型人才的需要，教学团队与国内其他地方高校合作，编写了《化学反应工程》教材，教材侧重于工程应用，并将最新科研成果编入化学反应工程新进展，强化教材的实用性。该教材由化学工业出版社于2009年1月出版，作为新世纪化工类应用型工科人才培养的系列教材之一，被教育部高等学校化学工程与工艺教学指导委员会列为推荐教材，目前已被兰州大学、河北科技大学、长春工业大学、广西大学等国内近十余所高校采用。教材建设对教学质量的提高起到了保证和推动作用。

二 课程教学与专业外语相结合

在《化学反应工程》教学过程中，我们发现学生存在重基础英语，轻专业英语；专业词汇相对贫乏；阅读专业文献少；对专业英语在文体、语法、修辞等方面的规律认识不足等诸多问题。为了提高学生的专业外语水平，在教学过程中，我们坚持与专业外语相结合，具体做法：第一，关键词汇英文化。在专业课的教学过程中，首先把课程涉及的专业术语、关键词汇等用英文给学生写出，这样便于后续的双语教学。第二，板书内容英文化。在关键词汇英文化的基础上，选取部分教材内容，全部采用英文板书，保证了专业词汇的重现性以及教学内容的系统性，为学生下一步阅读原版教材奠定基础。第三，指导学生阅读英文原版教材，教学双语化。为了便于学生阅读原版教材，指导学生将其与教学内容相结合，即选择与课堂教学紧密相关的部分章节阅读，这样不仅提高了阅读速度与质量，而且也巩固了课堂教学内容。对学生在阅读中遇到的问题及时给予解答，并经常和学生交流阅读经验、体会等。课堂教学中板书及口语表达以英语为主。

三 课程教学与计算机应用相结合

随着计算机技术的发展及其应用的普及，当今社会对大学生的计算机应用水平也提出了较高的要求。《化学反应工程》学科与计算机应用密切相关，在该学科中反应器的设计方法主要有两种，即经验法和数学模型法。经验法比较粗略，不能高倍放大；数学模型法是从过程的内在规律出发，更好地反映了过程的本质，放大周期短，放大费用低，可以高倍放大。但数学模型一般都比较复杂，必须借助计算机才能求解，计算机技术的不断进步使数学模型法得到迅速发展。为了使课堂教学与计算机应用相结合，在多年的教学实践中，我们主要指导学生进行以下几个方面的训练：（1）建立反应器的数学模型及边界条件；（2）绘制数学模型法计算框图；（3）编写数学模型计算程序；（4）利用计算机进行设计、计算。

四 课程教学与文献检索相结合

文献检索是科技工作者的基本能力，尤其在当今信息爆炸的时代更是如此。在教学过程中，我们发现学生虽然掌握了文献检索的基本知识和方法，但熟练程度不够，对本专业具有代表性的文献种类及常用检索工具了解不够全面。鉴于此，我们在专业课教学中坚持与文献检索相结合，具体的做法是：在介绍参考文献时，将本学科有代表性的学者、著作、刊物、常用检索工具等全部介绍给学生，以便于学生进行文献检索。为了提高学生的学习积极性，开展有针对性的检索训练，我们拟定几个本课程的专题，把学生分成几个小组进行文献检索，再把检索到的文献进行分类整理，加工提炼，撰写专题综述。实践证明，通过此项训练确实提高了学生的文献检索能力。

五 课程教学与科技写作相结合

科技写作是从写作学科体系中派生出来的新学科，承担着科学技术信息和成果的总结、交流、传播和贮存任务。科技写作是科技工作者必备的基本素质。为了提高学生的科技写作水平，我们要在专业课教学中坚持与科技写作相结合。具体做法是：将课程的重点内容分成几个专题，让学生首先进行文献检索，在此基础上按照科技论文规范撰写专题报告。整个过程中，教师给予帮助、指导。指导学生如何进行文献检索；对检索到的文献资料如何进行整理分类、加工提炼；如何把握论文的整体架构；如何展开正文部分；如何撰写论文的中、英文摘要；如何选择论文的关键词等。为使各个专题组之间进行相互学习和交流，举办专题报告会。这样，同学们不仅巩固了在课堂所学的知识，而且文献检索、科技写作、课件制作、上台演讲等多方面的能力都得到了提高，教学效果很好。

六 课程教学与技术经济学相结合

作为《化学反应工程》学科，其主要任务是对反应器进行正确选型、有效放大、最佳控制。所制定的技术方案必须满足“技术上先进，经济上合理，生产上安全可靠”，由此可见，本学科与技术经济学联系紧密。因此，在这门课程的教学过程中，坚持与技术经济学相结合。在教学过程中，引导学生树立工程观点，工程问题涉及诸多因素，因此工程问题是一个系统工程。在进行反应技术开发、反应器的放大设计、反应过程的控制时都要利用技术经济学的知识，使效益最大化。同一化工生产过程往往有多个不同的技术方案，在教学中，注意启发学生对不同方案进行技术经济比较，选择最优方案。同时，通过多方案比较习题，对学生进行反复训练，使学生能够自觉地利用技术经济学的知识，分析和解决反应器设计中的各种问题。

七 课程教学与课程设计相结合

纵观近年的毕业环节，学生基本上是以做毕业论文为主。而对化工专业的学生来说，毕业以后的主要去向是化工企业，从事工作以后，无论是新工艺的技术开发，还是老工艺的技术改造，都离不开化工设计。虽然化工原理有课程设计，但其主要是针对单元操作的物理过程，不是一个完整的化工设计。化工专业的学生缺少了化工设计这一基本训练，对今后从事化工设计工作显然是不利的。对历届毕业生的跟踪调查结果也说明了这一点。为了扭转这个局面，在《化学反应工程》教学中安排了课程设计。具体做法是选取“某一化工生产过程的工艺设计”作为课程设计的题目，要求学生完成查阅资料、制订方案、工艺计算、设备设计、绘图和设计说明书编写的化工设计全过程。经过课程设计，学生五个方面的能力都得到了提高：（1）搜集和整理技术资料的能力；（2）工程计算能力；（3）技术方案比较和选择的能力；（4）工程制图能力；（5）科技写作能力。

八 课程教学与实践教学相结合

为了配合课堂教学，搞好实践教学，构建了以实践教学工程观摩中心为主体的校内实践教学平台，和以企业实践教学基地和社会实践基地的校外实践教学平台，做到“校内与校外相结合”，以满足贯穿于学生整个培养过程的实践教学的要求。实践教学工程观摩中心有化工设备展及配件区、工业催化剂展区、塔填料展区、典型工艺流程动态模型展区、化工管道安装实训展区。学生通过在实践教学工程观摩中心的参观学习，对化工工艺过程及设备有了比较直观的了解和认识，有利于其工程概念的建立，也有利于课堂教学。校外实践教学平台的建立，主要是选择一些具有典型反应设备的化工企业作为实习基地，如石家庄金石化肥集团、石家庄制药集团、石家庄化纤化工有限公司、山西三维集团公司、山东金岭集团公司、河北冀荣氨基酸公司等，他们所具有的典型反应设备有：固定床反应器、气液反应器、均相反应器、流化床反应器、反应精馏装置等。在校外实习基地，根据不同情况，学生可以采取参观、短期实习、顶岗实习等多种实习方式。

九 课程教学与实验教学相结合

实验设置的指导思想是：重视实验教学环节，改变了实验教学依附于理论教学的传统观念，而是理论教学的有机补充和提高；注重对学生实践能力、创新能力、探索精神的培养。实验教学的实施方案为：课程组利用学校和学院设立的实验教学研究项目基金，开展实验教学研究，推动实验教学改革；筛选出了“基本技能―现代技术、综合应用―创新能力”综合培养的有特色的实验；建立了多层次、开放式的实验室。实验类型分为演示性实验、综合性实验、设计性实验、开放创新性实验。演示性实验、综合性实验着重培养学生的认知能力和动手能力，巩固学生所学的理论知识，使学生达到工程实践能力培养的基本要求。设计性实验、开放创新性实验着重培养学生的科学精神和协作精神。学生可自主选择课题或选择指导教师提供的课题，开展科技创新活动。

十 课程教学与科学研究相结合

本着“寓教于研、以研促教、研教融贯、教研相长”的教学理念，注重教学与科研相结合，将科技成果与技术转化为教学优势资源，分别从理念、成果、方法和手段等多途径与教学结合，渗透于教材编写、理论与实验教学、实习与毕业环节，实现了科研向教学的多方位转化。同时，言之有物的教学内容又促进了学生科研水平的提高。我们的具体做法是：

第一，科研成果进教材。团队鼓励教师撰写教材、讲义，并将最新研究成果融入教材之中。在编写《化学反应工程》教材过程中将微反应器方面取得的科研成果引入第四章《非理想反应器设计》中，将在超重力反应技术方面取得的科研成果写入第十章《反应工程新进展》中，将在催化反应新工艺开发过程中的科研成果引入第六章《气固相反应器设计》中。

第二，科研成果进课堂。团队将专业领域内的前沿科技和教师本人最新研究成果如离子液体中的化学反应、微反应器的开发、流化床反应器的实际应用等引入课堂，在第三章《理想反应器设计》的授课中，以“返混”和“平推流”为主线，讲授了团队开展的工业反应器改造的实例，开拓了学生的知识视野、激发了学生的学科兴趣。

第三，科研成果进实验室。教学团队着力于实验室建设及实验教学装置的开发研究，将多年积累的科研成果与技术融入其中，开发了多项科研成果转化而来的综合型、创新型实验项目，针对反应工程课程的重点和难点，开发了多釜串联特性实验、反应精馏实验、气固相催化反应综合实验以及超重力反应器性能测定实验等多个综合性和设计性实验装置，加深了学生对课程的理解，锻炼了学生的动手能力。

第四，科研成果进毕业环节。团队坚持将学生的毕业环节与教师的科研项目紧密相连，毕业环节论文题目80%以上来自纵横向科研课题，真实的科研课题增强了学生的责任心、锻炼了学生的科研实践和知识运用能力，使得毕业设计（论文）质量显著提高。

第8篇：化学反应工程研究方法范文

本文阐述了化工工艺设计的内容与特点，对于化工工艺设计中安全危险问题的策略进行了分析。

【关键词】

化工工艺设计；安全危险问题；问题策略

1前言

化工工艺设计主要是指工艺工程师根据一个或是几个化学反应来将化学材料转化为客户要求的产品的化学生产流程。在这一设计工作中工艺工程师所需要考虑的不仅仅包括了成本、产量、效率、时间等因素，安全危险问题的发现与控制更是化学工艺设计中的重中之重。

2化工工艺设计简析

2．1化工工艺设计内容化工工艺设计包括了许多方面的内容。众所周知安全问题是化工领域中各个行业都需要给予高度重视的行业。在这一过程中由于化工工艺设计工作有着自身的特殊性，因此这导致了工艺工程师需要对于其给予更高的重视程度。其次，工艺工程师在思考化工工艺设计内容时还应当进一步的熟悉设计工作的基本原则和精神，从而能够在此基础上更好的将其贯彻到整个设计工作中去。与此同时，工艺工程师在进行化工工艺设计内容确定时还需要把化工工艺设计中的细节进行灵活运用，从而能够在保证其符合化学工艺生产规范的同时也不会影响到化工产品的高效高质生产。

2．2化工工艺设计类型化工工艺设计的类型是以不同的概念进行区分的。工艺工程师在选择化工工艺设计类型时首先应当做好必要的概念设计工作。通常来说概念设计也被称为假象设计，这一设计实际上是按照规模工业生产装置进行的。此外，由于概念设计主要是在中试前进行，这一设计的主要目的在于更好的检查工艺条件和生产路线是否存在问题，并且进一步的确定数据和小试补充的内容。与此同时，工艺工程师在选择化工工艺设计类型时还应当对于试制产品考核的使用性能有着清晰的了解，从而能够在此基础上精确的判定出工艺系统连续运转可靠性。

2．3化工工艺设计步骤化工工艺设计的步骤总体而言较为繁琐。设计人员在进行设计步骤分解的过程中首先应当根据基础设计和批准的设计任务书和厂址选择报告来对于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。此外，设计人员在进行设计步骤分解时还需要确保初步设计结果能够有效的满足项目审查和施工准备的规定，并且能够给建厂投资提供足够的依据。与此同时，设计人员在进行设计步骤分解时还应当做好相应的施工图设计，在这一流程中应当依据上级对初步设计的审批意见来进一步的确定的设计原则和方案，然后在此基础上根据建筑与非标准设备制作的要求来解决初步设计阶段待定的各项问题。

2．4化工工艺设计特征化工工艺设计有着自身独特的特征。设计人员在分析化工工艺设计特征时应当根据化工工艺设计新技术含量高、工艺流程独特等特点来进行相应的设计工作。此外，设计人员在分析化工工艺设计特征时还对于必要的基础设计资料进行完善与优化，从而能够在此基础上提升试验数据的完善性与可靠性。其次，工艺工程师在考虑设计特征时还应当努力的使数据的可靠性和完整性达到常规装置，从而能够对于总体投资进行持续的优化，最终能够保持设计的优越性。

2．5化工工艺设计规模化工工艺设计的规模实际上大小不一。一般而言化工生产装置的规模有着各自的区别，但是工艺工程师在进行化工工艺设计时为了能够更加有效的节约投资，则应当理解到部分设计环节实际上是无法完全按照规范规定来做的。此外，工艺工程师有时为了测得所需的工程数据或获得一定的产量，部分情况下也需要对于工艺的规模进行调整与优化。与此同时，由于部分化工产品的设计周期短，因此企业为了能够尽快的占领市场，则青睐于缩短设计周期，因此这导致了工艺工程师在确定设计规模时受到了一定的现在?，这实际上对于设计安全造成了一定程度上的不利影响。

3化工工艺设计中安全危险问题控制策略

3．1安全问题识别方法化工工艺设计中安全控制的第一步就是做好安全问题识别工作。设计人员在进行安全识别的过程中首先应当理解到危险因素的定义。通常来说化学工艺设计过程中的危险因素主要是指生产中的事故隐患，并且可以将其具体到生产中存在的可能导致事故和损失的不安全条件。其次，设计人员在进行安全识别的过程中还应当对于项目生产工艺的全过程和配套的公辅设施的生产过程进行细致的检查和分析，从而能够在此基础上摸清危险因素和有害因素产生的方式与种类，最终能够有效的提升化工工艺设计的安全水平。

3．2采取工艺防护措施化工工艺设计中安全控制离不开工艺防护措施的有效支持。设计人员在采取工艺防护措施时首先可以从设计和工艺上考虑采取安全防护措施，从而能够促使存在的危险因素不至于进一步的激化。其次，设计人员在采取工艺防护措施时还应当努力的保证设计的安全性，例如设计人员可以在理化性质、稳定性、化学反应活性、燃烧及爆炸特性等方面采取对应的措施来获得良好的防护效果。与此同时，设计人员在采取工艺防护措施还应当全面的考虑采用哪条路线才能消除或减少危险物质的量，从而能够确保各种危险性因素不会在化学产品生产的过程中出现。

3．3控制化学反应装置化工工艺设计中安全控制的关键是化学反应装置的控制。工艺工程师在控制化学反应装置时应当深刻的理解到化学反应是整个产品生产的核心，因此其本身必然会有着许多危险性因素。因此这意味着工艺工程师应当在反应器的设计和选型前需要想到可能发生最严重的事故是什么。此外，由于化学反应的种类繁多，并且反应的速度也较快，因此一旦出现较为严重的失控反应时，工艺工程师应当努力的寻找降低反应速度的方法，从而能够在此基础上切实的提升反应装置的应用水平。

3．4整体园区设计工作化工工艺设计中安全控制还应当适度的从园区整体设计上面来着手。企业在优化整体园区时首先应当考虑到自身的监管能力和职工的工作水平，从而能够在此基础上避免监管力度滞后于化工产品生产的现象。此外，企业在优化整体园区时还应当努力的减少和预防化工工艺设计中的安全危险问题，并且进一步的创建完整性的安全生产标准，最终能够将安全危险有效控制在预期的范围内。

4结语

化工工艺设计是一项具有一定危险性的设计工作，因此考虑设计的安全性就是每一个工艺工程师所必须进行的工作了。工艺工程师在减少化学工艺设计的危险性时应当秉持着从宏观到微观的原则，从园区设计到工艺防护到方程选择等不同的方面着手，就能够有效的提升化工工艺设计的安全性与可靠性。

参考文献:

［1］朱晓东．浅析化工工艺设计中安全危险的问题［J］．化学工程与装备，2014，06(15):45～47．

［2］李珊珊．化工工艺设计中的安全危险问题与策略分析［J］．山西化工，2014，12(15):61～63．

第9篇：化学反应工程研究方法范文

一、认识化工生产工艺流程的重要性

认识化工生产工艺流程就是我们通常说的摸流程，它是化工技术类专业实践环节教学和训练主要的内容之一，也是要成为合格化工生产工作者首先必须完成的任务之一。和很多在大型化工企业工作毕业生交流过程中得知，他们进入企业后首先要做的就是接收培训，主要内容就是对工艺流程的熟悉，最终要求是达到对生产现场每一个管道内流动介质的所有信息（名称、流向、温度、物化性质等）都要知道，对管路中的阀门、仪表的运行状况也要非常清楚，经多次考核合格后才能取得上岗资格。可见化工生产企业对员工是否掌握生产工艺流程的要求是非常高的，在他们看来熟练掌握化工生产工艺流程是最基本的工作能力。

事实上，当一个化工生产的初学者来到化工生产车间时，面对形形的管道、各色各样的设备，就好像刘姥姥是进入了大观园，什么也摸不着头脑，有些人还会产生恐惧感。而对一个优秀的化工生产工作者来说，面前的一切，就犹如一头牛在庖丁眼里一样，对其结构成竹在胸。目前在国内尚没有形成教学生如何摸流程的方法，学生间摸流程时，往往总是不得要领，同时也给实习指导老师和工厂的工人师傅带来了很多烦恼。怎样摸流程、如何摸流程便成了挡在学生面前的一只拦路虎。为了能让学生在实习和实训过程中，有一个引路的牌子，少走一些弯路，达到事半功倍的效果，必须寻找出一个合理的认识化工生产工艺流程的方法。

二、研究过程及认识方法的建立

（一）确认化工生产工艺流程的组成

化工产品的生产过程都比较复杂，主要体现在生产工序多、操控要求高。有时要得到一个化工产品需要经过几十个工序，动用上百个设备。但一点是不变的，那就是任何化工产品的生产过程都包含若干个化学反应、产物分离、物料输送流程、热量传递等单元式的生产过程，因此，为了便于对化工生产工艺流程的认识，可将化工生产工艺流程分割成化学反应、物料分离、物料输送流程及热量传递、物料的计量包装等单元式的工艺流程。

1、物料输送工艺流程

是在化工生产过程中将物料从一个设备输送到另一个设备工序安排的程序。在化工生产过程中会使用很多设备，也就需要将物料在各设备之间转移的工序。

2、传热工艺流程

包括热量传递工艺流程和冷量传递工艺流程，传热工艺流程是化工生产工艺流程的控制部分，化工生产过程中的温度、压力可由它们来调节的。

3、化学反应工艺流程

是化工原料在反应装置里进行化学反应得到新产品工序安排的程序，它是化工生产工艺流程的核心部分。

4、物料分离工艺流程

是将化学反应工艺流程中的生成物分离成高纯度产品各项工序安排的程序，有时也称之为传质工艺流程。能包含吸收、精馏、过滤、萃取、结晶、干燥等多个工序。因此在认识化工生产物料分离工艺流程时可将分离工艺流程再分解成吸收、精馏、过滤、淬取、结晶、干燥等比较简单的单元式物料分离工艺流程。

5、物料计量、包装工艺流程

计量就是在化工生产过程中对原料、中间产物、产品进行量化的过程。包装是为便于产品的储运、对外供应而进行的一种操作。在化工企业中，物料的计量、包装是化工生产过程不可活缺的一部分。准确、快速对物料计量、包装对确保整个化工装置生产过程的安全连续运转，起着非常密切的关系和重要作用。

需要强调是将化工生产工艺流程分割成单元式工艺流程只不过是为了便于认识生产流程的一种理想化设想，在实际化工生产过程中这些单元式工艺流程之间并不存在严格界限，因此，在进行流程分割时千万不能死搬教条，流程的分割没有标准的答案，流程分割的唯一目的就是为了方便认识流程，也就是说怎样认识流程方便就怎样分割流程，否则就没有任何实际意义。

（二）确立构成化工生产工艺流程的基本要素

为了能使认识化工生产工艺流程有一个比较明确的原则和步骤，寻找一个切入口，特确定关键设备、化工管路、测量显示仪表为构成化工生产工艺流程的三个基本要素。

1、关键设备

将在化工生产工艺流程中起主导、决定性作用的设备计之为关键设备。可将反应釜、反应器、反应塔等进行化学反应的设备认为是化学反应工艺流程中的关键设备；泵为流体输送工艺流程中的关键设备，换热器为能量传递工艺流程中的关键设备；精馏塔、吸收塔、过滤器、干燥器等为分离工艺流程中关键设备。

2、化工管路

化工管路是将化工设备有机、科学联系在一起的纽带，也是物料转移的通道。它主要由管子、管件和阀件三部分组成，另外，还有附属于管路的管架、管卡、管撑等管件组成。在化工生产工艺流程中就靠管路把各关键设备联在一起，维持着生产的正常进行。正因为管路在流程中起的是纽带作用，因此在认识流程时就应该顺着管路去找设备，确认流程的走向。

3、化工测量仪表

测量显示仪表是对化工生产过程中的压力、流量、温度、液位等进行测量显示的工具，通过仪表测量的数值可以显示化工生产过程进展情况。在认识化工生产工艺流程时也可以利用测量显示仪表功能帮助认识流程。例如，可以通过管路中两个压力表显示的数值来判断管内物料的走向，利用流量计也可直接了解管内物料走向及流量的大小；利用液位计数值的变化可以明白该容器进出料情况；借助温度测量仪表可推断热量传递的方向。

（三）认识化工生产工艺流程的方法简介

1、基本信息的采集

（1）原料、产品信息的采集

原料和产品是指在化工生产过程中所使用的主、辅材料和通过生产得到主、副产品。它们的相关信息主要包含物料的名称、物理性质和化学性质。

（2）生产设备及操作方式信息的采集

生产设备的信息主要是指化工生产过程中所使用设备的名称、型号等相关信息。操作方式信息是指各化工单元操作所选用方式的信息，例如传热单元，它的操作信息主要是指传热介质、传热方式等信息。

（3）化学反应信息的采集

化学反应信息是指在化工生产过程中所发生的化学变化的相关信息。化学反应信息主要包括：化工生产过程中发生了哪些化学反应（用化学反应方式来表示），化学反应的类型，是化合反应还是裂解反应，是吸热反应还是放热反应等。

2、关键设备的查找和识别

在化工生产过程中起主导、决定性作用的设备计之为关键设备。通常情况下将化工生产过程中使用的泵、换热器、反应器、蒸馏釜、精馏塔、吸收塔等设备确定为关键设备，因为这些设备在生产过程中对生产都起到了决定行的作用。如何查找和识别这些设备呢？最简单的方法就是依据安装在设备上的铭牌或设备的外形来查找这些设备。

3、流程的分解

为了便于对化工生产工艺流程的认识，依据关键设备将该生产工艺流程分解成若干个小的、单元式的工艺流程，有几个关键设备就可以分成几个小的工艺流程。一个化工产品的生产工艺流程通常可分解为物料的计量、输送、传热、化学反应、精馏、吸收、过滤、干燥、包装等单元式的工艺流程。

4、确定管路中物料的名称及其走向

了解管路中物料的名称及其走向是认识化工生产工艺流程的主要任务之一。一个合格的化工生产工作者是能随时随地说出任何管路中的物料的名称及其走向的。

管路中物料的名称主要以采集的基本信息来加以确定。管路中的物料的走向的判断通常是以关键设备为起点，沿着管路的走向，借助管路中的阀门、测量仪表确定管路中物料的走向。例如截止阀的安装具有方向性、输送泵的出口通常安装压力表，利用这些信息可以帮助我们来确定管路中的物料走向。

5、绘制单元式化工工艺流程图

化工工艺流程图是用来表达一个化工厂或化工生产车间工艺流程与相关设备、辅助装置、仪表与控制要求的基本概况，可供化学工程、化工工艺等各专业技术人员使用与参考，是化工企业工程技术人员和管理技术人员使用最多、最频繁的一类图纸。也是即将成为化工生产技术人员了解化工生产过程的最简单、最直接的工具。所以，在我们认识了化工生产工艺流程后就必须要绘制出化工工艺流程图，更是作为一个认识、研究化工生产工艺流程的主要成果。

6、流程的组合并绘制工艺流程总图

依据所了解知识和掌握的信息将已经认识的分解成若干个单元式工艺流程合理的组合在一起，对该化工生产工艺流程进行全面的了解和认识。最后画出完整的化工生产工艺流程图。

三、结语

总之，要认识好化工生产工艺流程，必须先采集相关的基本信息，然后根据设备铭牌和设备外形来查找关键设备，依靠相应的管路及所用测量仪表，将整个流程由大化小、各个击破。牛在庖丁眼里不是一条完整的牛，而是形形的骨头和各式各样的器官。最后再由小成大、从片面到全面，彻底认识该生产工艺流程。

特别说明：以上建立的认识化工生产工艺流程的方法和步骤是针对初学者而言的，对掌握了一些化工知识的人在认识流程时，也不一定非得依照这些方法和步骤，可从生产的原料储罐开始，沿着管路一路摸索下去，一直到产品的出料、包装，这样会简单、快捷许多。

课题项目：本文为“高职应用化工技术专业核心课程资源库建设研究”的论文（常州科教城院校基金项目K2011331）。