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【关键词】钒渣;富氧钙化焙烧工艺
钒是一种极其重要的金属元素,在生产生活中有广泛的应用。钒的主要来源是从含钒的钢渣中提取,钒渣富氧钙化焙烧工艺能提高钒渣中钒的提取量,提高资源的利用率,对钒工业的生产和发展有重要的意义。
1 钒渣的组成
钒渣主要是由钒钙氧化物、硅钒酸钙、铁、硅酸三钙、镁方铁石等物质组成,钒主要存在于钒钙氧化物中,钒的提取就是将钒从钒钙氧化物中分离出来。
2 钒渣提钒工艺
目前常用的钒渣的生产方式有转炉法生产钒渣和雾化法生产钒渣两种,转炉法生产钒渣是将含钒的铁水在转炉内进行吹炼,钒氧化后,进入炉渣中,达到钒、铁分离;雾化法生产钒渣是利用压缩空气将含钒的铁水雾化成细微的液滴,这些液滴中的钒会同空气中的氧气发生反应,实现与铁的分离。目前常用的从钒渣中提钒的方法有:钠化焙烧提钒法、钙化焙烧提钒法及酸碱溶出法。
2.1 钠化焙烧提钒法
钠化焙烧提钒法是利用食盐或者苏打作为添加剂,利用焙烧将钒渣中的多价态钒转换成能溶于水的五价钒钠盐,然后对钠化的产物进行水浸,加入铵盐后得到偏钒酸铵,再经过焙烧得到粗钒,将粗钒通过碱溶,除去钒中的杂质,用铵盐进行二次沉降,焙烧沉降的偏钒酸铵,就可以得到高纯度的钒。使用钠化焙烧提钒法进行提钒时,焙烧过程中除了会产生钒的钠盐外,还会产生铁、铝等杂质的钠盐,这些钠盐在水解过程中会生成氢氧化铁、氢氧化铝等难溶胶体,受这些胶体的影响,钒很难沉降,导致在提钒过程中造成钒的损失,同时,在焙烧过程中会产生大量的氯气,钒在沉降过程中会产生高浓度的氯化钠溶液,这些氯化物会严重的污染环境。
2.2 钙化焙烧提钒法
钙化焙烧提钒法是用钙化物做熔剂的添加剂,将钒氧化成不溶水的钙盐,将钙盐加入酸中浸化,然后用铵盐沉降钒,焙烧沉降的偏钒酸铵,得到高纯度的钒。钙化焙烧提钒法产生的废气中,氯气、氯化氢等有毒有害的气体含量比较少,焙烧的浸出的钒渣中钙含量比较高,有利与钙化焙烧提钒法的综合应用。钙化焙烧提钒法对焙烧物有一定的选择性,钒渣中的氧化钙容易与钒反应成生不溶于水的钒酸钙或者钒青钙,这样很容易造成提钒过程中钒的损失,降低钒渣中提钒的效率。向焙烧炉中加入充足的氧气,能有效的避免钒酸钙和钒青钙的产生,能极大的提高钒的提出效率,同时富氧技术还可以提高钒的氧化率,降低焙烧所需的温度,提高原料的利用率,降低成产成本,提高经济效益。
3 钒渣富氧钙化焙烧工艺的设计
3.1 富氧钙化焙烧工艺原则
进行富氧焙烧工艺设计时要使用先进的生产工艺,生产设备要具有使用方便、成本比较低、便于安装维护等全面的性质,焙烧工艺要便于管理,能有效的提高钒的提取效率,焙烧工艺的产生的气体要符合国家排放标准,经酸浸后,沉降物中的杂质要少,富氧钙化焙烧工艺要以安全、节能、卫生等综合性进行设计。
3.2 设计内容
富氧钙化焙烧工艺设计的内容有:将富氧钙化焙烧工艺的参数调节到最佳,根据煤气燃烧需氧量、废气中多余的空气量、焙烧物料耗氧量、废气中氧气量等综合的计算出所需添加氧气的含量;参照国家工艺管道设计标准和氧气供气参数设计富氧管道系统;根据氧气的总温度、压力、流量及个支系统所需氧气的情况,综合的设计氧气的自动化仪表;科学的设计富氧燃烧自动控制装置、进行有效的环境保护措施和消防安全措施等。
3.3 富氧钙化焙烧工艺参数对钒浸出的影响
3.3.1 氧化钙对钒浸出的影响
氧化钙同三氧化二钒的质量比为0.48时,钒的浸出率为56.3%,当氧化钙同三氧化二钒的质量比为1.12时,钒的浸出率可以达到70.0%,因此适当的提高氧化钙的含量有利于钒的浸出,但当氧化钙含量过高时,氧化钙会同钒反应生成不溶于水的钒酸钙或者钒青钙,从而降低钒的浸出率,因此要合理的控制氧化钙的含量。
3.3.2 温度对钒浸出的影响
温度对钒的浸出有直接的影响,焙烧的温度将直接影响反应的程度,温度过低,反应效率比较慢,反应不能完全进行,不利于钒的浸出,温度过高,虽然能将钒的氧化反应进行彻底,但会浪费许多能源,增加燃料的消耗,不利于企业的综合发展,因此,要选择合适的温度,既能保持钒的氧化反应完全,又能减少能源的消耗。
3.4 富氧钙化焙烧工艺的特点
富氧钙化焙烧工艺同传统的钙化焙烧工艺相比较有一下特点:
(1) 富氧钙化焙烧工艺提钒效率更高。富氧钙化被烧工艺能有效的提高钒的提出率,在焙烧炉中由于氧气的含量充足,使得钒的氧化反应更快、更彻底,能将钒渣中的钒极大的氧化,在同等调价下,富氧钙化焙烧工艺的钒的氧化率更高,提高了钒的提出效率;
(2) 富氧钙化焙烧工艺所需的焙烧温度低。由于焙烧炉中的氧气含量比较充足,钒氧化的条件比较丰富,钒可以在低于一般焙烧炉的温度下进行氧化反应,富氧钙化焙烧工艺降低了焙烧温度;
(3) 富氧钙化焙烧工艺能减少燃料消耗,降低生产成本。由于富氧钙化焙烧工艺比一般的钙化焙烧工艺所需温度低,因此,极大的减少了燃料的消耗,同时,富氧钙化焙烧工艺的钒提出率比较高,在同等条件下,减少了成本投资,增加了企业的经济效益;
(4) 富氧钙化焙烧工艺能有效的保护环境。富氧钙化焙烧工艺能使钒及其他杂质反应更彻底,降低反应中废气的产量,减少废气中氯气、氯化氢等一有毒有害气体,有利于环境的保护。
4 总结
钒渣富氧钙化焙烧工艺能有效的提高钒的浸出率,减少能源的消耗,降低企业生产成本,加强环境的保护,合理的将富氧钙化焙烧技术运用到提钒工艺中,能有效的提高企业的经济效益,推动企业的发展。
参考文献:
[1]尹丹凤,彭毅,孙朝晖,何文艺.攀钢钒渣钙化焙烧影响因素研究及过程热分析[J].金属矿山,2012(04).
[2]曹鹏.钒渣钙化焙烧试验研究[J].钢铁钒钛,2012(01).
关键词:污水处理;改良氧化沟;控制与管理
中图分类号:U664.9+2 文献标识码: A 文章编号:
一:引言
某污水处理厂经过了国家发改委批准立项,为了改善该市区极具恶化的水源污染问题,利用银行贷款建设的基础项目。该污水厂采用目前比较先进的改良氧化沟处理技术进行污水处理,建成后污水处理规模能达到每天10万立方米的处理能力。其中工业废水处理占据百分之四十,百姓生活污水占据百分之六十。在建成之后由于受到收水管网以及收水率的制约,现今实际天处理能力只能够达到8.5万立方米,这对于目前日益增长水源消耗来说,显然还需要加大投资力度和对现有的污水工艺进行改良,从而满足该城市的用水平衡。
二:改良氧化沟处理工艺分析
该厂所运用的改良型氧化沟处理工艺是把氧化沟和厌氧选择池进行融合,作为一个处理单元进行建设,但是却是一个多沟串联系统,分成2组,每一组有8个廊道,并每隔廊道安装有3台转碟曝气机,总计24台。这24台转碟曝气机又分为中单转碟和双速转碟两种,每种各12台,在氧化沟道中交叉均匀的分布。进水和回流污泥经过厌氧选择池进行充分混合并搅拌均匀后再进入氧化沟,同时经过处理的进水和回流污泥在氧化沟内进行不断循环流动,从而对污水中的有害物质进行处理。经过改良后的氧化沟处理工艺对有机物的消除以及对有毒物质比如含磷化合物有很强的处理能力,处理后的污水水质能够满足日常生活用水的标准。
三:改良氧化沟处理工艺的控制与管理
因为改良氧化沟处理工艺能够满足有机物降解、脱氮和除磷等多种功能,也正是如此如果不经过有效的控制和管理,往往会造成污水处理能力下降,出水不能够满足国家既定标准。同时改良氧化沟的淤泥的处理如果得不到有效控制,同样会给整个污水处理能力带来一定的影响。下面就从曝气系统DO控制以及MLSS控制和泥龄和排泥的控制进行分析。
(一)对曝气DO控制的分析
氧化沟脱氮除磷工艺中采用了生物除磷技术,因此不会消耗氧气,所以污水处理过程中,只有脱碳、硝化会使用到氧气,而反硝化过程则会释放氧气。因此在整个污水处理过程中就需要根据实际的处理水量来控制曝气标准。而目前对每段污水的处理曝气量会根据在线DO仪以及便携式DO仪进行监测,根据监测仪器的数据来控制曝气转碟的参数,从而实现曝气的准确率。经过该污水厂的长期实践总结,氧化沟内的MLSS较高,因此会有一定的缺氧量,此时通过曝气转碟来控制该区域的氧气含量,如果太低就会抑制污水的硝化作用,而太高又会随着回流污泥进入厌氧区,影响对含磷化合物的处理。通过对曝气DO的有效控制与管理,有效的解决了好氧区氧气不够,厌氧区氧气过多的问题,因此能够更好的提升污水处理效果。
(二)对MLSS控制分析
因为在氧化沟内MLSS偏高,一般都在4000到5800mg/L之间,有时会达到6000mg/L,在这种环境下往往会提升整个污水处理效果。经过研究发现,如果将MLSS控制在4500mg/L时,对于整个的污水处理效果并不理想,但是如果在5000mg/L时,则能够有效提升活性淤泥浓度,降低有机负荷并延长淤泥龄,这有效提升硝化菌的生长,因此污水的脱氮效果就得到了有效提升。而且此时污水处理系统中的TP同样得到了很好的消除,并没有出现相应的矛盾关系。这是因为在较高的MLSS浓度下,聚磷菌的数量也能够增加,因此能够很好的处理污水中的含磷化合物。但是在实际控制过程中,MLSS的浓度如果超过5000mg/L后上升到7000mg/L,那么就会出现严重的淤泥的膨胀问题,不过水质并没有因此受到严重影响,不过能耗和污水处理成本急剧增加,这对于污水处理企业而言,成本的上升显然是不符合经营理念。
(三)对泥龄和排泥的控制分析
在生物脱氮这个工艺处理过程中,一般而言泥龄越长处理效果越佳,但是泥龄如果增加,就会导致排泥量的减少,这又会对生物除磷的效果产生影响,因此如果要保证除磷效果,又不得不降低泥龄,因此泥龄和排泥是一对矛盾体。因此对泥龄和排泥进行有效控制,达到中间值往往能够满足两方面的需求。因此经过实际控制与管理该厂得到了一个标准,那就是既能够保证脱氮效果,又能够保证除磷效果,泥龄需要控制在16到19d之间,同时要保证较高的MLSS,此时TN和TP的消除分别能够达到45%和75%以上。然后对排泥进行控制,除了用泥龄计算排泥量之外,还要保持污水处理系统中MLSS和MLVSS等参数值的稳定,经过大量实践研究,此时MLSS保持在4600mg/L到5400mg/L之间,MLVSS能够保持在2300mg/L和2700mg/L之间,除磷效果达到最佳,从而满足脱氮和除磷的双重需求。
四:总结
改良的氧化沟处理工艺在实际运用过程中,需要对各参数进行优化控制,而这些参数会根据不同的污水处理工艺系统会有一定的变化,本文探讨研究的相关参数的控制和管理仅仅是参考,在实际运行的过程中,还需要借助PLC等系统进行实际管理和控制,从而研究出最佳的污水处理效果。
参考文献:
关键词 高职院校;专业课程;化工工艺概论;真实场景;项目化设计
中图分类号 G718.5 文献标识码 A 文章编号 1008-3219(2012)26-0045-04
高职院校在专业课程项目化方面已形成三种模式:一是全项目化,大量压缩学科知识,建立以项目课程为主体的课程体系;二是附属式项目化,即在学习原有学科课程后,让学生通过完成完整项目,来获得综合实践能力;三是单一课程项目化。专业课基于真实场景的项目化设计属于第三种模式。本文以《化工工艺概论》课程为例进行项目化设计探究。
一、基于真实场景的课程项目设计原则
项目化设计是将传统的学科体系课程中的知识、内容转化为若干个教学项目的一种方法。高职专业课基于真实场景的项目化设计是将工作世界中既定的工作任务作为课程载体,根据工作过程分解成工作项目,再按工作项目设定学习项目,将专业理论知识融入学习项目之中,使学生通过学习获得课程知识和生产技能。为此,课程项目设计应遵循以下原则。
以工作任务为中心。《化工工艺概论》作为理论知识与实践相融合的课程,主要介绍化工生产过程中必需的知识,以工艺过程原理、工艺条件和工艺流程的分析与组织为重点,培养学生知识应用能力,使学生获得化工生产过程基本技能与方法,为学生从事相关工作打好基础。学习《化工工艺概论》的目的是使学生全面了解化工生产的完整工艺过程,并把学习目标指向工作目标。因此,必须坚持以工作任务为中心,组织课程项目。
以典型产品为载体。《化工工艺概论》为化工类专业基础课程,内容包括化学工业的资源路线和主要产品、化工生产过程基本知识、化工生产过程工艺条件分析、典型的化工生产过程选介、化工生产工艺流程、化工安全及“三废”处理[1]。由于课程内容是基于技术的,教材由不同的专家编写,各章节自成体系。要以典型产品为项目载体,将典型化工产品的生产工艺过程与课程目标相结合,使所学知识与当地化工生产紧密结合,使学生有针对性地学习。
二、基于真实场景的课程项目设计步骤
基于真实场景的课程项目设计的两大关键性因素,即课程内容的选择和课程内容的序化,旨在追求工作过程的完整性而不是学科结构的完整性[2]。《化工工艺概论》课程的内容序化,以工作逻辑取代知识逻辑,其课程内容的序化线索需要在项目载体的工作关系中去寻找。
第一步,确定项目载体。根据《化工工艺概论》课程特点,选择 “年产1000吨酯交换法合成氰乙酸乙酯”为项目载体。
第二步,采用工作分析技术,对“年产1000吨酯交换法合成氰乙酸乙酯”的工作体系进行分解,获得三个形式化的工作项目,即原料的预处理,化学反应过程控制,产物的分离及精制。
第三步,以真实工作任务及其工作过程为依据进行知识分析。根据工作项目重新优化组合教材,将《化工工艺概论》课程分解成15个项目,每个项目指向数个达成目标,见表1、2、3。
这些项目的达成目标既涵盖该项目的生产工艺,又涵盖传统课程体系的相关知识点,使学生在实际“工作情境”下进行学习,他们在完成每个课程项目之后,知识、能力和素质三方面都有很大提高。
三、基于真实场景的课程项目设计要注意的问题
(一)课程载体的选择坚持实用、就近和方便的原则
“实用”是指选择与课程相关度大的生产工艺。《化工工艺概论》课程选择“年产1000吨酯交换法合成氰乙酸乙酯”的生产工艺:一是该生产工艺规模较小,日产氰乙酸乙酯3吨左右,便于训练学生的计算能力,如物料衡算、能量衡算、转化率、选择性和收率等的计算。二是工艺相对简单,如原料预处理项目,涉及反应物输送、混合、预热等相关操作;化学反应过程控制项目,涉及化学反应条件,如常压,80℃~85℃,水滑石作为催化剂,釜式反应器;产品精制处理项目,涉及过滤、精馏和储存等相关操作。三是涉及的设备相对较多。“就近”是指在学校选择与课程相关的生产工艺,必须考虑企业与学校之间的物理距离,目的是确保学生能随时去企业接触企业生产。“方便”是指方便学生进企业参观、见习和实习,要求企业与学校在一定程度上进行合作,且生产工艺必须公开化,不存在工艺保密因素。
(二)课程项目的内容组织尽可能保留原课程知识
基于真实场景的课程项目设计实际上也是一个伴随学科体系的解构而凸显行动体系重构的过程。课程项目的内容组织:一要根据工作项目合理确定课程项目,每个工作项目包含的课程项目数量不宜太多,控制在3~6个,尽可能将课程知识分配到各个项目中去;二要彻底地以课程项目为单位分解原来的知识体系,打破思维定势,不要求学生立即掌握一个课程项目所需要的所有知识,而是在课程项目逐个完成的过程中逐渐掌握这些知识。
(三)项目课程的组织实施要围绕生产过程展开
第一,做到理实一体。将“年产1000吨酯交换法合成氰乙酸乙酯”的生产工艺作为一个整体项目引入《化工工艺概论》课程,该项目在组织实施时必须做到理实一体。学生可以去现场参观整个生产过程,了解生产工艺流程及操作要领;通过多种途径查阅目标产品的性质及用途,查阅所用原料的性质及获取途径;通过现场观察,绘制该项目生产工艺流程图、设备图、管路图;通过生产能力对目标产品进行物料衡算、能量衡算和经济效益估算;通过互联网了解该工艺的最新发展状况与动态。同时,促进学生对项目以外的相关知识的探究。
第二,将理论应用于解决实际问题。从表1可以看出,每个课程项目都有数个达成目标,如工艺条件的分析与选择,达成目标有热力学分析、动力学分析、温度选择、压力选择、原料配比选择、停留时间选择等。对于这些达成目标,课本只从理论上进行一般的介绍,与实际脱节。如上述达成目标的“原料配比选择”,课本上并没有作详细的介绍,原料配比在实际生产中要求是很严格的:当碳酸钠或氰化钠配料比不足时,过量的氯乙酸不能转化为氯乙酸钠,会使乙酸乙酯含量降低。当碳酸纳配料比过量时,易产生羟基乙酸钠,也会降低氰乙酸乙酯的含量。当氰化钠配料比过剩时,会产生羟基乙酸钠,同时,还产生丙二酸钠,严重影响收率和质量。当盐酸配料比不足时,一部分氰乙酸钠不能转化为氰乙酸,会导致氰乙酸乙酯的收率降低。只有将所学理论应用于解决实际问题,学习才有意义。
第三,教师要经常深入企业。项目课程的组织实施,对教师提出了更高的要求:一是教师必须对课本知识体系有全面了解;二是教师对选择的项目生产工艺相对熟悉;三是教师必须具有创新思维,能根据生产工艺将课程知识进行项目化处理,将原教材进行二次开发,变成项目化教材;四是与企业形成默契,能根据课程项目教学进展安排学生去企业观察、调查、探究等。
(四)项目课程的评价要以形成性评价为主
传统的课程评价以理论考核为主,重点考查学生对分析方法、原理等知识的掌握程度,缺乏对学生实际应用能力的评价。基于真实场景的项目课程评价需要制定新的评价体系,评价主体有学生、教师和企业;评价方式包括终结性评价和形成性评价,以形成性评价为主;评价内容将能力、素质、知识的考核融合于项目(或任务)的完成过程及能力的形成过程中。
从表1可以看出,每个生产项目都有一个或数个与课程项目相关的达成目标,学生每完成一个课程项目,都需要完成一个与生产项目相关的达成目标评价。评价方式可以是学生相互评价,如工艺条件选择、原料选择等。学生可以查阅相关资料,通过课堂交流方式进行;教师评价,如工艺流程示意图、设备选择等,学生通过实地观察,教师根据实际生产工艺情况进行评价;企业评价,如化工生产过程的常用指标与经济评价,包括转化率、选择性和收率、生产能力与生产强度、工艺技术经济评价指标等,让企业管理人员结合生产的实际情况进行评价。这有利于学生了解理论计算与实际情况之间的差异,进一步加深对生产工艺过程的理解。
《化工工艺概论》课程采用基于真实场景的项目化设计并用于教学实践,收到了较好效果,学生学习主动性和兴趣明显增强。实践表明,高职专业课基于真实场景的项目化设计,应结合区域经济特点、学校自身条件、课程标准来选择项目,编写具有自身特色的项目化教材。教师作为教学的设计者和实施者,其能力和水平直接影响课程设计的水平和实施效果,应给予教师时间进行充分准备,包括岗位调研、生产项目选择、课程项目设计等,并在实施过程中不断优化。
参考文献:
[1]卞进发,彭德厚.化工工艺概论[M].北京:化学工业出版社,2010.
[2]姜大源,吴全全.德国职业教育学习领域的课程方案研究[J].中国职业技术教育,2007(2):47-54.
Study on Project Design of Specialty Courses Based on Real Scene in Higher Vocational Schools
——The Case of Project Design of the Course of “Outline of Chemical Process”
ZHANG Song-bin
(Jiangsu City Vocational College, Rudong Jiangsu 226400, China)
关键词:Apsen Plus 化工设计 模拟设计
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2013)05(b)-0208-02
化工设计课程是化工类专业的必修课程之一,是一门融合化工工艺学、化工原理、化工设备、化工热力学、化学反应工程等专业基础课知识并最能体现学生专业综合能力的学科。陈显彰在其《化工设计概论》中讲“故凡修习化学工程者,皆以化工设计为最高攻读目标”[1]。由此可见该课程的重要性。这门课是将一个系统(如一个工厂、一个车间或一套装置等)全部用工程制图的方法,描绘成图纸、表格及必要的文字说明,也就是把工艺流程、技术装备转化为工程语言的过程。它是通过设计人员运用各种手段,通过大脑的创造性劳动,将人们的要求变为现实生产的第一步。它属于科学技术,是生产力的一部分[2]。
在21世纪的今天,世界各国之间的竞争主要是科技、人才和综合国力之间的竞争,人才竞争是竞争的实质。中国高等工程教育的出发点和归宿是培养现代职场需要的、具有创造性及开拓性、能够参与国际竞争、具备良好的应变能力的高级专门人才。化工设计课是一门实践性较强的学科,需要把理论和实践紧密结合;并且化工生产技术难度大,工艺流程复杂,操作技术求较高。由于化工实验成本高,工艺设备庞大,耗时较长等特点使得实验室仅设了一些小型的、简单的验证性实验,这对于培养生的创新能力以及解决工程实际问题能力帮助不大。鉴于上述特点,在授课及实验教学中仅采传统的教学模式比较困难。为了强化对学生设计能力的培养,提高学生的上岗工作能力,适应社会发展需求,许多化工院校都有针对性地开设了课程设计以及创新性实验等教学环节,使学生运用一门或几门课程识解决一个不太复杂但却是综合性的问题,从而初步获得工程技术的基本训练。计算机仿真技术模软件的应用有效地扩展了创新性实验的选题范围,节约了实验成本,成为高校实验教学改革和科研创新发展的最佳选择。现在较为成功的模拟系统软件有Aspen Plus、PRO/II、HYSYS等,其中Aspen Plus在我国设计院所和企业部门应用较为广泛。
Aspen Plus称为“过程工程的先进系统”(Advanced System for Process Engineering,简称ASPEN),该软件经过近30年来不断地改进、扩充和提高,成为举世公认的标准大型流程模拟软件。Aspen Plus特点如下:Aspen Plus包含完整的化工单元模块,易于组建化工流程;Aspen Plus具有完备的物性数据库,物性模型和数据是得到精确可靠的模拟结果的关键;从分析工具上看,Aspen Plus提供了一些重要的模拟分析工具,如:流程优化、灵敏度分析、设计规定及工况研究等[3~5]。
精馏是化工生产中应用非常广泛的一种单元操作。在精馏塔的实际运行过程中,由于操作条件的波动,其分离效果和生产能力经常发生变化,因此精馏塔操作性能的分析是化工生产过程中的重要操作条件。鉴于精馏在化工生产过程中的重要性,本文选取精馏塔的设计为例来说明Aspen Plus在化工设计中的应用,其设计过程如下所示:
Rmin,NTmin,R=1.2 Rmin时的R、NT和NF。
从以上设计可以看出,Aspen plus具有完备的物性数据库数据,完备的化工单元操作模型,能方便地构成各种化工生产流程。将Aspen plus软件引人到化工设计课程教学之中,可以大大提高学生解决复杂工程方面的能力,对提高学生设计水平大有益处。
(1)在化工设计教学中,学习使用Aspen plus软件是化工设计的一个有力补充。
(2)通过精馏塔设计,可以使学生在实践中了解掌握此常用的设计软件。
(3)通过相关设计参数的选择与确定,以及设计完成后的数据处理,可以使学生更好的了解化工设计工作的步骤、过程与设计思路。
参考文献
[1] 陈显彰.化工设计概论[M].台北:新学识文教出版中心,1978:l-2.
[2] 陈蔚萍.“化工设计”课程的教学改革实践[J].广东化工,2009,36(7):284-285.
[3] 王华,张国涛.化工设计课程教学改革建议[J].广州化工,2010,38(6):277-278.
【摘 要】探索以石油炼制工程省精品资源课程为引领,以校企协同管理专业课程建设为原则,打破学科界限充分利用现代资源网络化与信息化的特点,构建“油类”课程群平台。整体优化教学内容,探索多层次的教学模式以及校企协同育人的途径。开放的课程群平台,促进了学生的个性化发展,有效地培养石油化工应用型工程技术人才,满足我省及周边地区对石油化工紧缺人才的需求。
关键词 化工专业;“油类”课程群; 教学改革;课程群平台
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1671-0568(2015)14-0049-02
作者简介:程丽华,女,教授,研究方向:化学工程与工艺专业;施永军,男,实验师,研究方向:计算机应用;洪晓瑛,女,实验师,研究方向:化工专业实验教学和石油化工产品分析;王琪,女,讲师,研究方向:油气储运专业; 谢颖,女,教授,研究方向:化学工程与工艺专业。
基金项目:本文系2013年广东省高等学校教学改革项目“立足‘卓越计划’的‘油类’课程群教学模式的探索与实践”(编号:GDUP201209)的研究成果。
石化产业是国家十大振兴产业之一,是广东三大支柱产业之一。随着石油化工行业的迅速发展,石化企业中新技术和新设备不断涌现,而且自动化程度和管理水平越来越高,属于高度自动化,技术密集型现代化企业,这必将导致对石油化工急需人才的要求越来越高。因而,项目组根据学校发展定位、围绕化工专业培养目标以及石油化工行业对人才的需求,提出立足“卓越计划”的“油类”课程群教学模式的探索与实践的研究课题,探索以石油炼制工程省精品资源课程为引领,打破学科界限构建“油类”课程群,以校企协同管理课程、协同培养人才为指导,面向石化企业发展需求,创新课程群教学模式,有效地培养石油化工应用型工程技术人才,满足我省及周边地区对石油化工紧缺人才的需求。
一、以省精品资源课程为引领,构建“油类”课程群
课程群建设是近年来高等院校课程建设实践中出现的一项新的课程开发技术。我校化学工程与工艺专业(石油化工方向)具有雄厚的专业基础、特有的石油化工特色,2009年被国家批准为国家级特色专业建设点,2011年被列为卓越工程师培养计划试点专业,为我国石化行业输送了大批高素质的应用型人才。该专业长期以来以彰显石化特色的《石油炼制工程》专业主干课程为抓手进行专业课程的建设与改革。它是培养未来石油化工工程师的思维方式和工作方式的关键载体,也是理论联系实际的重要桥梁,肩负着为服务广东及周边地区石油化工行业提供高级应用型人才的重任,2013年被列为广东省精品资源共享课。为此我们以省精品资源共享课为引领,在深入对突出学校办学特色的“油类”课程进行调研和分析基础上,通过梳理各课程内容和课程间的关联性,在对相关课程的内容进行优化整合的基础上,组织校企专业课程建设委员会对“油类”课程群的知识内容进行进一步的研讨,最后选择满足“卓越计划”培养目标要求的《石油炼制工程》(含化工专业实验)、《石油化工概论》、《石油化工工艺学》、《石油储运基础》等4门课程构建化学工程与工艺专业(简称化工专业)“油类”课程群。
二、以校企协同管理专业课程为原则,树立课程群建设新理念
2011年化工专业被列为“卓越计划”试点专业,这对课程建设尤其是专业课程如何改革以适应“卓越计划”培养目标的实现提出了更多的思索。团队经过多次调研与反复研究一致认为课程建设要与学校的人才培养目标、与行业所需人才紧密结合起来,树立了与行业协同管理、协同育人的课程建设理念。
通过校企协同管理,使专业课程建设从目前学校的单方管理,转变为学校、石化企业双方协同管理。中国石油化工股份有限公司茂名分公司(以下简称茂名石化)是我国最大的石油化工基地,是我校国家级工程实践教育中心,拥有大批高水平石化专家及先进的管理理念,对本行业技术前沿最了解,对行业发展趋势最了解,对行业用人需求最了解。成立由企业专家组成的化学工程与工艺专业课程建设教学指导委员会,确定“油类”课程群建设主要目标,共同制定课程群建设方案、课程教学大纲及重点教学内容;共同构建四年不断线的工程教育模式,以培养适应石化行业需求的紧缺人才。
三、按不同培养目标优化教学内容,避免内容交叉重复
在这四门课程中,石油炼制工程和石油化工工艺学是化工专业必修课,是专业基础知识的综合应用,具有较强的实践性,化工专业实验则将专业知识与理论知识融合起来。石油化工过程概论是全校的公选课,包含了石油加工和石油化工的基础知识,石油储运基础是专业的选修课程,主要介绍石油及油品的储存和运输技术。这几门课程“油味十足”,既有联系,又有区别。为此,我们要按着不同层次优化教学内容,避免交叉性内容的重复。
笔者一直从事化学工程与工艺专业课的教学工作,为省石油炼制工程教学团队负责人及省精品课程资源共享课程负责人。在教学研究过程中,真切地感受到各门课程是相互紧密联系的,但有时又会出现课程内容的重复。如这几门课程中都涉及到油品的基本性质,如何根据课程的培养目标合理安排教学内容就显得非常重要。正是由于各门课程之间有千丝万缕的联系,各门课程的教学内容要进行合理安排,如果在教学安排上不注重教学内容的安排,只是简单重复,势必引起学生厌倦或厌学。
为此我们组织的油类课程群教学团队将油类课程群作为一个整体来优化教学内容,在各门课程互通有无的基础上,对于交叉性内容,不同的具体课程,共目标各有侧重,并据此安排教学内容和课时。这样不仅避免了简单的重复,节省了学时,同时还激发了学生的学习兴趣,提高了学习效果。
四、紧紧依托学科建设资源,教学内容紧跟学科发展步伐
化工专业充分依托茂名石化公司得天独厚的产学研优势,在石油化工领域取得了较好的科研成绩,已形成一支学术水平较高、结构合理、合作精神和创新能力强的研究团队,在同类型的院校中脱颖而出,从而使化学工艺学科成为广东省重点特色学科。课堂上,团队成员紧跟学科发展前沿,针对石油化工的最新发展,在课堂教学中及时补充和更新的理论和知识,增加一些能反映现代科学技术发展的前沿内容。例如,随着环境保护的要求,清洁汽油、清洁柴油新技术的发展,在石油炼制工程中增加这方面的知识;随着新产品、新工艺、新技术和新设备的涌现,在石油化工工艺学教学过程中不断补充与课程相关的最新化工生产技术和科研成果。及时更新和补充专业课的教学内容,不仅拉近了教学与学科前沿的距离,还促进了学生对新知识和新技术的认知,拓宽了学生知识面,培养能够适应石油化工行业的发展和社会需求的化工人才。
同时,注重教学与科研相结合,以专业实验为载体,促进专业理论知识的学习。专业实验教学内容的改革是本课程群建设的重要内容。我校化学工程与工艺专业实验一直独立设课,内容上偏重验证,不能行之有效地检验和运用课程群的知识。为此,在实验内容的精选和安排上,我们注意引进老师的科研成果,这不仅丰富了教学内容,提高教学效果,还增加了学生对老师科研情况的了解,培养学生的科研兴趣,使学生尽早地加入老师的科研课题,进行团队工作,并借助课题培养学生系统地思考问题的能力以及提高创新能力。
五、校企共建教学资源,协同培养石油化工类人才
在课程建设机制上,坚持校企(为石油石化企业服务)联合办学。广东石油化工学院与中国石油石化企业一直有着天然的密切联系,是广东省人民政府与中国石油化工集团公司、中国石油天然所集团公司、中国海洋石油总公司共建高校,长期依托的三大企业——中石油、中石化、中海油都是世界500强的跨国集团。学校坐落在“南方油城”——茂名,与中石化属下的“茂名石化”有着血浓于水的情感。茂名石化炼油加工能力1350万吨/年,有60多套炼油工艺,掌握着最先进的技术装备和生产工艺,有真实的工程实践条件和环境,同时,还拥有先进的典型炼油工艺模拟仿真系统。我校在60年的办学历史中,有30多年属石化行业公司主管,依托这种得天独厚的优势,通过校企协同育人,使工程技术人才培养从高校培养转变为高校和企业联合培养。在企业的深度参与下培养的石化工程师能更有效地满足石化产业对人才的特殊需求。学校与茂名石化公司共建国家级工程实践教育中心,为深化专业课程改革提供了重大机遇,近几年在专业课程建设方面创建了企业深度参与人才培养特色,体现在与企业共建教学资源包括共同编写了教材、实习指导书、典型事故案例分析、共同拍摄典型炼油工艺过程教学片等。这些与实际结合紧密的教学资源,对有效地培养石油化工类工程技术人才提供了良好的条件保障。这种面向石化,依托企业的工程教育有效地提高了教育教学质量。
六、构建课程群平台,探索多种教学模式
关键词:专业特色;课程体系;化学工程与工艺;电化学工程
哈尔滨工业大学电化学工程专业成立于1962年,是国内最早建立的电化学工程专业之一。1999年我国大学本科专业目录调整,原多个化工类专业(含电化学工程)统一合并为“化学工程与工艺”专业,但各大学中的该专业侧重方向与特色不同。我校保留了原来的“电化学工程”方向与特色,并被教育部认定为第三批高等学校特色专业建设点。在特色专业的建设过程中,面对宽口径的“化学工程与工艺”专业,既要开设核心化工课程又要保持电化学工程专业方向的课程。2008年修订培养方案时,我们将化学工程与工艺专业分为“化学工艺”与“电化学工程”两个专业方向进行课程设置。对“化学工艺”专业方向的学生按“化学工程与工艺”专业规范要求构建化工课程体系进行培养;而对于“电化学工程”方向,探索以满足专业规范中核心知识要求为前提,依据专业特色的需要,通过以知识点为标准(不拘泥于课程名称)协调专业规范要求与专业方向的关系,构建彰显专业特色的课程体系。2012年修订培养方案时,我们在系统地分析总结前期实践效果的基础上,形成了新培养方案。本文重点介绍了我们构建与“电化学工程”专业方向对应的课程体系的一些做法,以期达到抛砖引玉之作用。
一、面向国家需求的专业特色定位与培养目标
专业特色是特色专业的灵魂,特色定位准确与否直接决定了特色专业建设的成败。首先,专业特色的定位要以长期形成的办学理念以及在人才培养方面的积累为基础。哈尔滨工业大学化学工程与工艺专业的“电化学工程”方向经过半个多世纪的深厚积累,培养了大批我国电化学工程领域的中坚力量。20世纪80年代,本专业王纪三教授的“发泡镍电极”技术,带动了我国电池行业的技术进步,胡信国教授的“一步法无氰电镀铜”工艺引领了电镀行业降低污染的技术革命,因此获得了国家发明奖。当前,传统石化类资源的日趋紧张及环境污染压力,已成为限制我国经济发展的一大瓶颈,研发新型能源与电镀清洁生产新工艺,是国家能源、环境的重大战略需求,特色专业责无旁贷要担当起此方面人才培养的重任。我们认为,特色定位不能脱离化工领域及化工学科,要根据国家对人才需求现状和发展趋势,充分发挥自己已经积累的特色基础和教学资源优势,有效利用外部环境中的有利因素和发展机遇进行定位。基于此,哈工大“化学工程与工艺”专业特色方向确定为化学电源和电化学表面处理,与电池及电镀行业对应。
本专业毕业的学生应具有以下几方面的知识和能力:(1)具有坚实的自然科学基础,较好的人文、艺术和社会科学基础知识及较高的科学素养;(2)具有较强的计算机和外语应用能力;(3)较系统地掌握本专业领域的理论基础知识,了解学科前沿及最新的发展动态;(4)具有创新意识和独立获取知识的能力;(5)具有较强的分析解决问题的能力及实践技能,具有从事与本专业有关的产品研究、设计、开发以及组织管理的能力;(6)熟悉本专业领域相关的发展方针、政策和法规。
二、基于专业特色的内涵和建设目标,明确课程设置的原则
专业特色是指充分体现学校办学定位,经过长期办学实践逐步积淀形成,优于其他学校相关专业的独特、稳定和具有鲜明个性特点并为社会所承认的专业风格。开展专业特色建设,旨在促进高等学校人才培养工作与社会需求的紧密联系,满足国家经济社会发展对多样化、多类型和紧缺型人才的需求。通过专业特色建设,探索专业建设实践,丰富专业建设理论,形成专业建设、人才培养与经济社会发展紧密结合的专业建设思路与人才培养方案,形成该专业建设内容的相关参考规范,对国内同类型专业建设起到示范和带动作用。
人才培养方案的制订与优化是专业特色建设的核心内容,而课程体系的设计是实现培养目标的基础,是完成特色型人才培养的保证。课程体系构建要根据人才培养目标要求应具备的知识、能力、素质,明确其应具有的知识结构进而设置相应课程,形成结构合理能满足专业特色需要的课程体系。我们认为满足专业特色的课程设置应遵循如下原则:
1.通识教育和专业教育相结合的原则。课程设置上要处理好宽基础与专业特色的关系,注重理学基础教育,既要满足特色的要求,又要为学生未来可持续发展和继续学习打好基础。通识教育和专业教育课程的有机结合,拓宽学生知识和视野,使学生在科学基础、人文素养、专业素质和能力等方面同步提升,促进学生的全面发展。
2.坚持在满足“化学工程与工艺”专业规范要求前提下彰显专业特色的原则。依据专业特色的需要,以知识点为标准,构建融会贯通、有机联系的课程体系。应以学生为本,不但要有与专业特色要求知识结构对应的课程体系,还要通过增加选修课的方式,构建与专业规范完全对应的课程体系,以满足本专业方向学生的自主选修。同时注意设置反映行业与产业形成的新知识、新成果、新技术和学科发展的课程。
3.加强实践教学与创新能力培养的原则。单独设置与实践教学及创新意识培养对应的课程,注重理论课与实验课的衔接与相互补充。增加实验教学比重,及时将教师的相关研究成果转化为实验教学内容,使我校的强势科研力量转化为优质教学资源。并通过设置产学结合与创新类课程等,培养学生运用所学知识解决实际问题的能力及创新意识。
4.促进本科教育国际化的原则。保证学生四年外语不断线。在通识教育阶段基础上,参照国外同类专业课程体系,设置和建设系列化专业教育双语课程,培养学生跨文化交流能力,提高学生的国际竞争力。
三、以满足专业规范基本要求为前提,构建彰显专业特色的课程体系
高等教育大众化的显著特征之一是多样化,但多样化不是随意化,不能没有基本的人才培养质量标准。专业规范就是专业人才培养的总体框架与规定,我们不能背离专业规范中的基本要求去追求所谓的专业特色,遵循专业规范而不拘泥于规范的专业特色才能日益彰显。专业特色总体上呈现多样性特征,而专业规范体现了统一性的特征,专业规范中的人才培养基本规格,核心知识领域等质量要求标准是统一的,这是专业本身具有的特征。要协调好专业规范的统一性与专业特色多样性的关系,以满足专业规范基本要求为前提来彰显专业特色。我们以“化学工程与工艺”专业规范中要求的知识点为标准,围绕“电化学工程”知识结构的需要构建课程体系。基本做法如下:
1.在通识教育方面,强化数理基础,数学类课程278学时、物理课程177学时,人文与社会科学基础课177学时,公共外语课200学时(前两学年完成公共外语课后,大三开设双语课有“化工热力学”、“电化学测量”等,大四开设“表面工程”、“新型化学电源”、“电动车能源系统”双语课,保证四年外语不断线),还设有文化素质讲座、全校任选课等;针对行业、学科发展的需求,在通识教育的基础上,通过知识点不重复介绍来压缩相应课程的学时,设置与电化学工程知识结构对应的学科基础课、专业核心课、专业选修课。为拓宽专业基础,将“工程制图基础”、“化工传递与单元操作”、“化工热力学”、“化工综合实验”、“专业导论课”、“化工安全概论”、“理论力学”、“材料力学”、“电工与电子技术”、“电工与电子技术综合实验”、“高分子材料”、“新能源概论”、“无机材料制备方法”等定为学科基础课。按教学目标重组突出专业特色的主干课程体系,把“无机化学”、“有机化学”、“分析化学”、“物理化学”、“化工传递与单元操作”、“化工热力学”、“电化学原理”、“电化学测量”、“化学电源工艺学”、“电镀工艺学”10门课程作为专业主干课。
2.以知识点为标准,通过必修与限选课来满足专业规范的基本要求。“电镀车间设计”、“化学电源设计”为实践类必修课,同时设有“化工机械与设备”专业选修课,以此涵盖化工设计的知识点;“化学反应工程”与“电化学反应工程”2门课限定为至少二选一,另外在10门专业主干课程中,包含了电极过程动力学、催化、反应器等内容,满足了反应工程知识点的要求。我们增加了选修课门数,并以知识点不重复介绍为原则压缩每门课程的学时,具体分为三类:第一类是设置了“结构化学”、“化工设计”、“化工仪表及自动化”、“化工分离工程”等化学、化工类课程及“材料分析测试方法”课程,使学生具备专业规范要求的化工知识体系,为有志于在化工行业就业及出国、考取外校研究生的学生打好基础;第二类是设置了“新型化学电源”、“固体电化学基础”、“电动车能源系统”、“绿色能源”、“电极材料结构表征”等课程,供希望从事电池行业的学生选修;第三类是设置了“化工设备腐蚀与防护”、“表面工程”、“电化学加工技术”、“涂装技术”等课程,供准备从事电镀行业的学生选修。从知识点看,既满足了“化学工程与工艺”专业规范的要求,又构建了适合专业特色的电化学工程知识结构体系。同时,不但满足了学生的就业要求,还为学生职业发展和继续学习奠定了基础。
四、发挥学科优势,设置加强实践教学与创新能力培养的课程
本专业依托的哈工大化学工程与技术学科,具有一级学科博士学位授予权,并建有化学工程与技术博士后流动工作站,2012年哈工大的化学工程与技术学科排名进入全国评估前八名。多年来面向国家、国防重大需求,形成了本学科的优势特色。在应用电化学方向上,产学研特色突出,多项原创性成果为企业创造了显著的效益。与本专业建立长期稳定的科研、教学合作关系的企业有十几家,为产学结合的学生培养奠定了良好的基础。我校化工学科在“211工程”、“985工程”的支持下,形成了科研、教学硬件大平台,为学生的科研训练、课程设计、毕业论文(设计)等提供良好的实践平台。在软硬件方面,对电化学工程的专业特色方向建设起到了保障和促进作用。另外,本专业正在逐步加大科研设备和科研实验室等资源向学生开放的力度,创造条件让学生能够较早进入实验室,参与教师的科研工作,在具体的科研活动中培养实践、创新能力。在专业实验内容上,鼓励教师将适合于实验教学的科研成果转化、更新为课程教学内容,有利于将最新的学科知识、技能传授给学生。
在实践教学与创新意识培养方面,对于基本技能、方法类实验,与四大化学相关的实验课为132学时、与化工基础相关实验72学时,与专业方向对应的实验课100学时。特色专业是面向行业培养人才,在产学结合上,设置“国内外专家讲学”学科基础课,还要求讲授专业课的教师要理论联系实际,注重启发科研思路。专业定期从合作企业中邀请高级工程技术人员来校为学生进行课堂教学或讲座,聘请具有教学经验的高级工程师参与本科教学活动;在创新能力培养方面,设置了“大一年度项目”、“创新创业训练计划”、“创新实验课”、“创新研修课”,要求学生在校期间至少完成2个学分,可通过选修创新研修课、创新实验课、参加大一年度项目、大学生创新创业训练计划、学科知识竞赛、发表研究论文、申请专利等方式获得。
自1999年本科专业目录调整后,我们围绕协调专业规范的统一性与专业特色多样性的关系上,进行了各方面的努力与探索,构建了面向国家需求的化学工程与工艺特色专业课程体系。作为特色专业建设,我们今后要为实现培养具有前瞻性、综合素质高、创新能力强和具有国际竞争力的行业人才的目标而继续努力。
参考文献:
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[5] 杨新海,徐宗宁,付保川等. 高校本科特色专业建设的路径探析[J]. 教育理论与实践,2011(12):17-19.
关键词:化工环境保护 教学体系 生态环境
随着人口的逐年增加和生活水平的日益提高,自然资源的消耗速度也在逐步加快,资源的人均占有率逐年下降,加上人们对自然环境保护工作不够重视,导致环境污染加剧,生态环境受到严重的损害。因此,加强环保的教育,普及环保知识,树立环保意识已成为当前环境保护工作的一项重要内容。设置环保课程是一件功在当代,利在千秋的基础教育。
一、明确教学目标,构建教学体系
1.课程特点
《化工环境保护概论》的教学内容丰富,覆盖范围广泛,其中包括生态环境、生态系统、生态平衡、环境污染治理、环境保护法律法规和绿色化工以及化工清洁生产与可持续发展等内容。随着我国经济和技术的迅猛发展,环境污染也越来越严重,污染源越来越大,涉及面越来越广,因此,环保学科已经由单一学科拓展成为覆盖化学、物理学、等多种科目的综合性学科,使得课程的教学内容存在交叉性。其次是要求污染物处理技术更具综合性和实用性。如化工、食品、医药、日用化学品、生物工程和生物技术等各个领域所产生的废物,污染物成分是不一样的,因此,单一的处理方法已经不能满足处理其废物的需要,综合处理技术逐渐占有重要地位。
2.教学目标
保护我们的环境是每个公民应尽的义务,化学化工建设是我国国民经济的支柱产业,也是污染性最高的行业,对学习化学化工类专业学生进行环保教育势在必行,必不可缺的,而且对社会发展和经济建设也是意义重大。学习本学科的目标主要有两个:一是不断更新学生的思想观念,使其树立良好的环境保护意识;二是要求学生理解化工生产与保护环境的辩证关系,要在保护自然资源和环境质量前提下发展化工经济,从而使我国经济建设获得最大的净收益。
3.教学内容
本课程的教学内容十分丰富,学科范围也很广泛。根据教学内容特点和课程属性,我们确定了本课程的教学内容体系,包括人与环境( 绪论) 、环境问题( 环境污染与生态平衡) 、环境治理( 三废治理与化工三废处理) 和环境保护可持续发展( 环境法、环境监测、化工清洁生产和可持续发展) 四个大部分。
二、开设化工环境保护概论的必要性
环保问题是人类生活和生产活动中必须存在的,是人们周围的环境发生的环境质量变化以及这种变化对人类的生产生活和身体健康产生的不良影响。由于社会生产力的提高和科学技术的发展,人们认识和改造自然的能力不断加强,而导致了严重的环境问题,而这些问题又随着社会生产力的发展而加剧,使得自然界的自我修复能力逐渐下降,严重影响人们的生存环境和生活质量。以至于危机人的生命。我们的衣食住行都离不开化学工业,而化工产品的生产又会有污染产生;因此,对于化学化工专业在人才培养的过程中,要加强环保教育,使学生端正思想,转变观念,养成良好的环保意识,走向工作岗位后把环境保护的可持续发展观点运用到科研和化工生产中来,意识到环境保护的提升到与化工工艺同样重要,在保护人类生存环境前提下去发展化工经济。
三、化工环境保护概论课程教学改革措施
1.更新教学观念,强化环保意识
教学观念是改革的引擎,是效果的重要保障。如果没有先进的教学观念,就没有科学的改革思路,也就没有突出的教学效果。因此要提高课堂的教学效果,首先教师要有科学先进的教学观念,从教学思想上意识到环境保护的重要性,重视环保的社会意义和环境价值,树立起良好的环保意识。同时将这个观念传递给学生,使学生养成良好的环保意识。
2.深化课堂教学改革,提高环保教育效果
2.1 创造情景教学,提升教学效果
要求教师在教材基础内容上,增加对教学内容有关的图片资料,特别是能够反映环境保护现状的图片资料,创造教学情景,增强内容的直观性。通过这种图片对比教学,改变学生的观念,使其在以后的工作中,规范自己的行为,增强对社会、对人类、对环境的责任感和使命感。
2.2 融合环境保护法,强化法律意识
在教学过程中,教师要结合教学内容给学生灌输环境保护法律法规,将这些法律法规融于课堂教学中,使学生熟悉环境保护法律的基本内容,加强学生的环境法律意识,使学生尊重和善待自然,了解人和自然的互相作用的关系,养成“天人合一”的环境伦理道德观;节约资源,优化环境,让自然资源“细水长流、永续于后人”。
2.3 把新技术和科研成果融入教学中
为了确保理论教学内容的更新,在课堂教学中,应结合化工环境保护的实际情况,及时更新反映现代科技水平的科研成果,把环境保护方面的新技术、新材料、新方法和新设备都融于课堂教学中。由此使教学内容与实际的应用不至于脱轨。
3.改革课堂教学手段,把网络信息技术融入到学习中
实现教学目标的一个重要方法是改革教学手段。在《化工环境保护概论》的教学过程中,要想使教学内容更直观,教师要充分利用学校图书馆的网络资源收集资料,并将现代教育技术融入到课堂教学中。要利用多媒体课件,图文并茂,抓住重点,在图片上加入教学内容的关键词和一些关键性概念。教师结合图片和关键词句进行讲解,以便更直观的反映教学内容。因此,教师要不断的学习与化学和环境以及邻近学科相关的新知识、新技术和新设备,课前要认真备课,熟悉掌握全部教学内容,只有这样才能随心所欲的驾驭整个课堂,使课堂教学效果达到最好。
参考文献
[1]贾志谦.精细化学品化学课程的教学改革和实践[J].高等理科教育,2008,(3):134-136.
[2]阮玉林.化工企业生产运营优化管理策略分析[J].现代商贸工业,2009,(10) :43-44.
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关键词:AES 磺化 反应器 AEO
中图分类号:TQ64 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2016)11(b)-0069-02
Abstract: The design for sulfonated section of 55,000 tons/a fatty alcohol polyoxyethylene sodium (AES) was described. Sulfur after atomization by nitrogen and air after compression, cooling, silica gel adsorption were mixed to produce sulfur dioxide. In conditions of high temperatures and catalyst sulfur dioxide changed into sulfur trioxide, Then sulfur trioxide diluted by air conditioning concentration into the sulfur reactor with AEO to produce alcohol ether sulfate, by the alkali neutralization reaction, the production concentration was about 70%.
Key Words: AES; Sulfonation; Reactor; AEO
脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐(简称AES)是醇醚表面活性剂中最重要的阴离子表面活性剂,可用来制备各种工业与民用洗涤剂,如:洗发香波、复合皂、液体皂、硬表面清洗剂等。另外,还广泛用于农业、纺织、医药、石油、采矿、燃料、皮革、机械等各领域。到20世纪80年代后期,国际表面活性剂工业中,醇醚的产量已出现了超过传统产量最大的阴离子表面活性剂烷基苯磺酸钠的发展势头。
AES在洗发香波、洗浴液、洗手液中用量最大是毋庸置疑的,它的用量多少可以预测人们生活水平的提高。由于其生物降解性好,因此对环境友好,无污染,符合当今环保的要求,具有广阔的市场前景。
1 工艺原理
液体硫磺经氮气雾化后,与经过压缩、冷却、硅胶吸附的露点可达到-60 ℃左右的空气,燃烧生成二氧化硫,高温下,在钒触媒的催化作用下SO2转化成SO3,经稀释空气调节SO3浓度后进入磺化反应器与醇醚(AEO3)在磺化器中反应生成醇醚硫酸酯,与碱中和反应,生成醇醚硫酸盐。磺化/硫酸化产生的尾气中含有少量的SO2、SO3气体和有机酸雾,通过静电除雾器和酸碱洗涤塔二级净化处理,达到排放指标。
2 生产工艺方法
主要反应为磺化反应,醇醚(AEO3)c磺化剂作用可生成醇醚硫酸酯,磺化剂分别为发烟硫酸和SO3等。
主要化学反应方程式:
S+O2SO2+Q
SO2+1/2O2SO3+Q
R-(OCH2CH2)+SO3R(CH2CH2O)nOSO3H
R(CH2CH2O)nOSO3H+NaOHR(CH2CH2O)nOSO3
Na+H2O
尾气吸收反应:
SO2+NaOHNa2SO3+H2O
SO3+NaOHNa2SO4+H2O
3 物量衡算和热量衡算
磺化工段物料遵守质量守恒和能量守恒,进入系统的物料量=流出系统的物料量+系统内累计的物料量。对于连续生产过程,∑累计=0,此时∑进=∑出。5.5 万吨AES磺化工段主生产装置所需物料量[1-2]如表1所示。
热量平衡关系式为:
式中,为物料带入设备的热量;
为加热或冷却剂和系统交换的热量;
为化学反应热;
为物料离开设备带走的热量;
为加热设备各部件所消耗的热量;
为设备向周围散失的热量。
4 磺化反应器的设计
双膜式磺化器是目前使用最多的一种膜式磺化器。膜式反应器的原理如下:反应物料在圆管表面形成薄膜,自上而下流动,三氧化硫-空气混合物则沿薄膜表面顺流而下,在并流中,两者进行接触反应,反应热由管壁外的冷却水带走[3]。
计算年产5.5万吨AES磺化器主要工艺尺寸:
内径:d1=1.5424 m
外径:d0=1.6224 m
反应高度:H=3.1162 m
5 原料换热器设计
冷却醇醚采用板式换热器[4]。
通过计算选择换热器型号:。
6 泵的设计
通过计算得到所选的泵为Y型油泵(旋转活塞泵),泵的选型为:50Y-60B。
7 结语
该设计参考了国内外生产AES的工艺方法,采用三氧化硫磺化来生产AES。设计生产能力为5.5万吨的磺化装置,主要进行了醇醚磺化反应工段的设计。设计过程中使用的磺化反应器为双膜反应器,二氧化硫转化时以五氧化二钒作为催化剂,生成的醇醚磺酸酯通过与碱中和得到产品AES(脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠)溶液,其含量约为70%,并对醇醚输送泵和换热器进行了选型。
参考文献
[1] 贾绍义,柴诚敬.化工原理课程设计[M].天津:天津大学出版社,2006.
[2] 黄文换.化工设计概论[M].长春:吉林科学技术出版社,2008.
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>>2013年10月山西自考答案
2013年10月山西自考科目(自学考试各个专业的考试科目不同,具体点击查看:自学考试科目)
专业 层次 学制 主要课程 音乐教育 专科 两年 大学语文、基础乐理、视唱练耳、基础声乐、基础和声、合唱与指挥基础、基础钢琴、艺术概论、民族民间音乐、音乐欣赏、中学音乐教学法、计算机应用基础、计算机应用基础实践、基础钢琴实践、基础声乐实践、 本科 两年 英语(二)、中外音乐史、中外音乐欣赏、和声学、音乐作品分析、歌曲写作、音乐教育学、音乐美学、简明配器法、歌曲钢琴伴奏、声乐实践、歌曲钢琴伴奏、声乐实践、歌曲钢琴伴奏实践、视唱练耳实践、毕业论文 经济法 专科 两年 大学语文、法理学、宪法学、民法学、民事诉讼法学、公司法、经济法概论、刑法学、合同法、税法、国际经济法概论、劳动法、计算机基础、人力资源管理 本科 两年 英语(二)、行政处罚法、行政复议法学、国家赔偿法、经济法学原理、企业与公司法、行政法学、劳动法、金融法概论、房地产法、环境法学、税法原理、行政诉讼法、财务管理学(辅修) 市场营销 专科 两年 政治经济学(财经类)、高等数学(一)、基础会计学、经济法概论(财经类)、大学语文(专)、国民经济统计概论、消费心理学、谈判与推销技巧、企业管理概论、公共关系学、广告学(一)、市场营销学、市场调查与预测、计算机应用基础(含实践) 本科 两年 英语(二)、高等数学(二)、市场营销策划、金融理论与实务、商品流通概论、消费经济学、国际商务谈判、国际贸易理论与实务、企业会计学、国际市场营销学、管理系统中计算机应用(含实践) 公共关系 本科 两年 人际关系学、公共关系口才、现代谈判学、公共关系案例、国际公共关系、公关政策、企业文化、创新思维理论与方法、领导科学、人力资源管理(一)、现代资源管理(一)、广告运作策略 行政管理 专科 两年 大学语文(专)、政治学概论、法学概论、现代管理学、行政管理学、市政学、人力资源管理(一)、公文写作与处理、管理心理学、公共关系学、社会研究方法、秘书工作 、计算机应用基础(含实践) 本科 两年 英语(二)、当代中国政治制度、西方政治制度、公共政策、领导科学、国家公务员制度、行政组织理论、行政法与行政诉讼法(一)、社会学概论、中国行政史、中国文化概论、普通逻辑、财务管理学、秘书学概论、企业管理概论 汉语言文学 专科 两年 文学概论、中国现代文学作品选、中国当代文学作品选、中国古代文学作品选(一、二)、外国文学作品选、现代汉语、古代汉语、写作等 本科 两年 美学、中国现代文学史、中国古代文学史(一、二)、外国文学史、语言学概论、英语(二)、两门选修课、毕业论文 涉外秘书学 专科 两年 英语(一)、大学语文(专)、公共关系、外国秘书工作概况、涉外秘书实务、涉外法概要、 本科 两年 英语(二)、中外文学作品导读、国际贸易理论与实务、经济法概论、秘书语言研究、公关礼仪、交际语言学、国际商务谈判、中外秘书比较、口译与听力等 对外汉语 本科 两年 现代汉语、实用英语、中国古代文学、中国现当代文学、外国文学、外国文化概论、对外汉语教学概论、英语表达与沟通(实践环节)毕业论文等 英语翻译 专科 两年 英语写作基础、综合英语(一二)、英语阅读(一)、英语国家概况、英语笔译基础、初级英语笔译、初级英语口译、英语听力 本科 两年 中级笔译、高级笔译、中级口译、同声传译、英汉语言文化比较、第二外语(日/ 法)、高级英语、英美文学选读、毕业论文 日语 专科 两年 基础日语(一二)、日语语法、日本国概况、日语阅读(一二)、经贸日语、日语听力、日语口语 本科 两年 高级日语(一二)、日语句法篇章法、日本文学选读、日汉翻译、第二外语(英/法)、现代汉语、计算机应用基础、日语口译与听力、毕业论文 英语 专科 两年 综合英语(一二)、英语阅读(一二)、英语写作基础、英语国家概况、英语听力,口语等 本科 两年 英语写作、高级英语、英美文学选读、英语翻译、经贸知识英语、口译与听力、二外(日语)等 外贸英语 专科 两年 综合英语(一二)、英语阅读(一)、英语写作基础、英语国家概况、国际贸易理论与实务、英语听力、口语、外贸英语阅读等 本科 两年 英语写作、高级英语、英美文学选读、英语翻译、经贸知识英语、外贸口译与听力、二外(日语)等 公共事业管理 专科 两年 计算机应用基础、公共事业管理概论、社会学概论、管理学原理、人力资源开发与管理、公共关系、社会调查与方法、行政管理学、文教事业管理、计划生育管理、秘书学概论、计算机应用基础(实践)等 本科 两年 英语(二)、公共管理学、公共政策、公共事业管理、公共经济学、非政府组织管理、行政法学、人力资源管理(一)、管理信息系统、毕业论文等 工商企业管理 专科 两年 计算机应用基础、基础会计学、经济法概论、国民经济统计概论、企业管理概论、生产与作业管理、市场营销学、中国税制、企业会计学、人力资源管理、企业经济法(辅修)、民法学(辅修); 本科 两年 英语(二)、高等数学、管理系统中计算机应用、国际贸易管理与实务、管理学原理、财务管理、金融理论与实务、企业经营战略、组织行为学、质量原理、企业管理咨询、合同法(辅修)、行政法学(辅修)。 国际贸易 专科 两年 高等数学、法律基础、计算机应用基础、英语、国际贸易实务、国际金融、国际商法、中国对外贸易、WTO知识概论、市场营销学等 本科 两年 国际市场营销学、世界市场行情、国际商务谈判、企业会计学、国际运输与保险、西方经济学、外国经贸知识选读、涉外经济法、经贸知识英语等 金融管理 专科 两年 证券投资分析、保险学原理、银行会计学、商业银行业务与管理、货币银行学、财政学、经济法概论、基础会计学、管理学原理等 本科 两年 管理会计实务、国际财务管理、公司法律制度研究、英语(二)、电子商务概论、组织行为学、风险管理、高级财务管理、审计学、政府政策与经济学等 会计(电算化) 专科 两年 英语(一)、大学语文、高等数学(一)、基础会计学、国民经济统计概论、数据库及应用、财政与金融、会计电算化、成本会计、财务管理学、计算机应用基础、经济法概论(财经类) 本科 两年 高等数学(二)、、英语(二)、数据结构、审计学、管理学原理、通用财务软件、计算机网络基础、财务报表分析(一)、金融理论与实务、高级财务软件、操作系统。加考课程:会计电算化、财务管理学、成本会计、基础会计学、政治经济学(财经类) 人力资源管理 专科 两年 管理学原理、组织行为学、人力资源管理学、人力资源经济学、企业劳动工资管理、劳动就业论、社会保障、劳动与社会保障法、公共关系学、应用文写作等 本科 两年 企业战略管理、人力资源战略与规划、人力资源培训、人事测评理论与方法、人力资源薪酬管理、绩效管理、人力资源开发管理理论与策略、管理信息系统等 文化事业管理 专科 两年 英语(一)、写作、中国文化概论、文化管理学、文化行政学、文化政策与法规、文化经济学、文化策划与营销、艺术概论、社会学概论、民间文学、计算机 文化产业 本科 两年 英语(二)、中国文化导论、文化产业与管理、文化产业创意与策划、文化市场与营销、外国文化导论、媒介经营与管理、文化服务与贸易 经济信息管理 专科 两年 高等数学、计算机网络基础、计算机应用技术、计算机软件基础、计算机组成原理、经济信息导论、计算机信息基础、信息经济学等 本科 两年 英语(二)、应用数学、中级财务会计、计算机网络技术、社会研究方法、网络经济与企业管理、数据库及应用、电子商务概论、高级语言程序设计、应用数理统计、经济预测方法。 游戏软件开发技术 专科 两年 英语(一)、高等数学、计算机游戏概论、高级语言程序设计、游戏作品赏析、计算机网络技术、游戏软件开发基础、市场营销、动画设计基础等 本科 两年 英语(二)、游戏创意与设计概论、可视化程序设计、艺术设计基础、多媒体应用技术、DirectX、Java语言程序设计、游戏开发流程与引擎原理、游戏架构导论、软件工程、游戏心理学等 电子商务 专科 两年 电子商务英语、经济学(二)、计算机与网络技术基础、市场营销(三)、基础会计学、市场信息学、国际贸易实务(三)、电子商务概论、商务交流(二)、网页设计与制作、互联网软件应用与开发、电子商务案例分析、综合作业 本科 两年 英语(二)、数量方法(二)、电子商务法概论、电子商务与金融、电子商务网站设计原理、电子商务与现代物流、互联网数据库、网络营销与策划、电子商务安全导论、网络经济与企业管理、商法(二) 信息技术教育 本科 两年 英语(二)、物理(工)、数据库原理、数据结构、计算机网络与通信、计算机系统结构、软件工程、数值分析、面向对象程序设计、计算机辅助教育、高级语言程序设计、数字逻辑、中学信息技术教学与实践研究 计算机及应用 专科 两年 大学语文、高等数学、英语(一)、模拟电路与数字电路、计算机应用技术、汇编语言程序设计、数据结构导论、计算机组成原理、微型计算机及其接口技术、高级语言程序设计(一)、操作系统概论、数据库及其应用、计算机网络技术 本科 两年 英语(二)、高等数学、物理(工)、离散数学、操作系统、数据结构、面向对象程序设计、软件工程、数据库原理、计算机系统结构、计算机网络与通信 电子政务 专科 两年 行政管理学、公文写作与处理、公共事业管理、行政法学、经济管理概论、办公自动化原理及应用、政府信息资源管理、电子政务概论、管理信息系统、计算机应用技术 本科 两年 英语(二)、公共管理学、电子政务理论与技术、政府经济学、信息化理论与实践、网站建设与管理、计算机网络与通信、电子政务案例分析、信息与网络安全管理 电子技术 专科 两年 英语 (一)、电工原理 、高等数学、线性代数、线性电子电路、非线性电子电路、数字电路、计算机基础与程序设计、电子测量、音响技术、微型计算机原理 及应用 、办公自动化 设备、 电子工程 本科 两年 英语(二)、高等数学(工本) 、物理(工) 、复变函数与积分变换、概率论与数理统计(二)、工程经济、信号与系统、计算机软件基础(二)、数字信号处理、单片机原理与应用、自动控制理论(二)、声视频技术 服装设计 专科 两年 构成艺术、服装工艺、服装结构设计、服装款式设计、服装纸样设计、服装市场营销等 本科 两年 服装设计、服装纸样设计、服装图形设计、服装计算机辅助设计、服装立体剪裁、展示工艺、企业形象设计、服装饰品设计等 数控技术 专科 两年 机械设计基础、公差配合与技术测量、数控编程与操作、CAD/CAM、电工学等 本科 两年 模拟数字及电力电子技术、传感器与监测技术、微型计算机原理与接口技术、机床数控原理、CAD/CAM软件应用、模具与现代加工技术等 视觉传达设计 专科 两年 构成艺术、插图艺术设计、包装结构与包装装潢设计、平面广告设计、机构形象设计( VI )、商品摄影、POP与DM广告设计等 本科 两年 书籍装帧设计、包装工艺与设计、创意网页设计、影视广告、方案与脚本、室内设计、景观设计、展示设计、家具设计 动漫设计 专科 两年 构成艺术、字体设计、动画基础、动画运动、电脑图像设计、动画概论 本科 两年 漫画设计、动画场景设计、动画分镜头、二维动画制作、三维动画制作动画特效合成、动画创作 生物技术 专科 两年 普通生物学、食品分析与检验、发酵工艺学、生物制药技术、生物化学、微生物学、细胞工程、基因工程、酶学、病毒学、现代生物技术导论等 生物工程 本科 两年 英语、工程制图、化工原理、生物工艺学、微生物遗传与育种、生化工程、生物制药学、生化分离工程、高等数学等 食品工程 专科 两年 基础化学、食品化学、食品微生物学、食品工艺学、食品分析 本科 两年 食品工程原理、食品营养、食品加工技术、酿造食品加工、食品法规、食品包装与设计、农产品储藏运销学、计算机应用基础 景观园林 本科 两年 英语、园林工程制图、园林艺术原理、景观生态学、园林建筑学、园林CAD、园林规划设计、园林工程学、3DMAX、园林植物保护学、园林美学 新闻 专科 两年 计算机应用基础(含实践)、汉语基础、社会学概论、中国现代文学作品选、新闻学概论、中国新闻事业史、新闻采访写作、报纸编辑、广播新闻与电视新闻、广告学、新闻心理学 本科 两年 英语(二)、新闻评论写作、新闻摄影、外国新闻事业史、中外新闻作品研究、传播学概论、公共关系学、新闻事业管理、文学概论 应用心理学 专科 两年 大学语文、实验心理学、生理心理学、发展心理学、教育心理学、心理与教育统计学、社会心理学、管理心理学、医学心理学、心理测量、普通心理学(含实践)、计算机应用基础(含实践) 本科 两年 英语(二)、认知心理、心理学研究方法、心理学史、变态心理学、学习心理学、心理咨询原理与技术(含实践)、学校心理学、心理诊断、行为改变技术(含实践) 小学教育 专科 两年 大学语文、教育原理、科学技术社会、小学教育心理学、小学科学教育、小学教育科学研究、小学语文教学论、小学数学教学论、小学班主任、素质教育导论 本科 两年 英语(二)、心理卫生与心理辅导、课程与教学论、发展与教育心理学、中外教育简史、中小学教育管理、比较教育、小学艺术教育、现代教育测量与评价、中小学教育信息技术、学校管理心理学、教学设计、德育原理、基础教育课程改革研究、毕业实习、毕业论文 学前教育学 专科 两年 学前教育学、学前发展心理学、学前卫生学、儿童文学、学前教育心理学、幼儿园组织与管理、学前儿童数学教育、学前儿童语言教育、学前儿童科学教育、科学技术社会 本科 两年 英语(二)、教育学原理、学前游戏论、幼儿园课程论、学前比较教育、中外学前教育史、幼儿园活动设计、学前教育科学研究、家庭教育学 教育技术学 本科 两年 英语(二)、教学设计、教育电视系统、教育电视节目制作、计算机辅助教育、多媒体教学系统、高级语言程序设计、教与学的基础原理、教育传播方法研究、教育电声系统及软件制作、信息技术课程教学论、 教育管理 本科 两年 英语(二)、教育管理原理、教育评估与督导、教育经济学、教育统计与测量、教育法学、教育预测与规划、中外教育管理史、管理心理学、高等教育管理