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化學(xué)反應(yīng)工程原理范文第1篇

關(guān)鍵詞：化學(xué)反應(yīng)工程；教學(xué)改革；實踐

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.08.200

化學(xué)反應(yīng)工程是化工類專業(yè)的一門核心課程。該課程以物理化學(xué)、化工原理、化工熱力學(xué)等化工專業(yè)基礎(chǔ)課為先修課程，其主要研究物料從進(jìn)入反應(yīng)器到離開為止的全過程，主要解決過程中的反應(yīng)動力學(xué)和反應(yīng)器分析與設(shè)計兩個基本問題?；瘜W(xué)反應(yīng)工程內(nèi)容涉及多學(xué)科，理論較抽象，數(shù)學(xué)模型多，計算復(fù)雜繁瑣，有些方程只能通過數(shù)值計算求解。因此有不少學(xué)生把化學(xué)反應(yīng)工程認(rèn)為是大學(xué)中最難學(xué)的課程之一[1-3]。

重慶三峽學(xué)院是一所普通本科院校，學(xué)校人才培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)應(yīng)用型技術(shù)人才。在化學(xué)反應(yīng)工程的教學(xué)中，結(jié)合學(xué)生的實際情況，讓學(xué)生能系統(tǒng)掌握本課程的內(nèi)容，使教學(xué)內(nèi)容達(dá)到較為合理的程度，力求把化學(xué)反應(yīng)工程基本觀點與相關(guān)基礎(chǔ)知識緊密聯(lián)系起來，著重培養(yǎng)寬口徑、厚基礎(chǔ)、應(yīng)用型化工高級人才。為此，以培養(yǎng)學(xué)生綜合運用基礎(chǔ)知識分析、解決實際問題的能力為目標(biāo)，把課程的理論研究與教學(xué)方法、手段等方面研究相結(jié)合，積極地進(jìn)行教學(xué)改革探索與實踐[4-6]。

1 教材的選擇和教學(xué)內(nèi)容的精選

優(yōu)秀的教材是課程教學(xué)的基本保證。有關(guān)化學(xué)反應(yīng)工程的教材版本很多，體系編排差別較大，所涉及到的內(nèi)容大都符合教學(xué)大綱的規(guī)定，因此合理選擇教材對于教學(xué)和學(xué)習(xí)非常重要。根據(jù)我校的實際情況，在研究多個版本教材的基礎(chǔ)上，認(rèn)為普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材、由陳甘棠教授主編的《化學(xué)反應(yīng)工程》（第三版）符合教學(xué)內(nèi)容及授課體系，該書定為我?；瘜W(xué)反應(yīng)工程課程教材。該書內(nèi)容經(jīng)典系統(tǒng)，覆蓋面大，循序漸進(jìn)，篇幅較短，易于學(xué)生掌握。其它版本的教材當(dāng)中，朱炳辰教授主編的《化學(xué)反應(yīng)工程》更注重反應(yīng)工程研究方法介紹，并在相應(yīng)章節(jié)中論述了反應(yīng)工程學(xué)科的新進(jìn)展，便于讀者深入鉆研。兩本教材各有特色，可互為補充。另外選取優(yōu)秀的外文版教材譯本作為學(xué)生的參考書，讓學(xué)生涉獵到化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)科的前沿知識，開拓視野。

課程教學(xué)內(nèi)容要力求體現(xiàn)本學(xué)科的科學(xué)性、先進(jìn)性和適用性。教師只有掌握了該課程的知識結(jié)構(gòu)特點，才能夠抓住教學(xué)重、難點，精心選擇教學(xué)內(nèi)容?；瘜W(xué)反應(yīng)工程課程的基本內(nèi)容包括反應(yīng)動力學(xué)和反應(yīng)器設(shè)計與分析兩個方面，依據(jù)化工過程中的化學(xué)反應(yīng)與反應(yīng)過程中的動量、熱量和質(zhì)量傳遞關(guān)系來講解，并對反應(yīng)器進(jìn)行設(shè)計與分析，闡明反應(yīng)動力學(xué)基本原理。在實際的教學(xué)中，教師應(yīng)清楚課程各部分知識的結(jié)構(gòu)層次與相互關(guān)系，緊緊圍繞反應(yīng)工程學(xué)科的兩個基本問題，把基本觀點與基礎(chǔ)知識聯(lián)系起來，從工程分析的角度討論化學(xué)反應(yīng)工程中的重要概念。因此任課教師備課時必須認(rèn)真鉆研教材，了解本學(xué)科發(fā)展動態(tài)及前沿，精心組織講課內(nèi)容，合理安排，突出重難點，內(nèi)容詳實。重點講授氣-固相催化反應(yīng)本征動力學(xué)與宏觀動力學(xué)、理想流動反應(yīng)器、反應(yīng)器中的混合及對反應(yīng)的影響等章節(jié)，突出工程意識，增強學(xué)生分析問題和解決問題的能力。對于氣-液反應(yīng)及反應(yīng)器、氣-液-固三相反應(yīng)工程和多流體相的反應(yīng)過程等內(nèi)容，進(jìn)行適當(dāng)講解。同時努力拓寬教學(xué)內(nèi)容信息，把學(xué)科研究的最新工業(yè)化成果向?qū)W生介紹，激發(fā)他們的創(chuàng)新意識和工程意識。對于本課程與其他學(xué)科領(lǐng)域交叉形成的一些新的分支，如聚合反應(yīng)過程、生物反應(yīng)工程、電化學(xué)等，以學(xué)生自學(xué)為主，達(dá)到開拓學(xué)生的視野和培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造力的目的。

2 采用靈活多樣化的課堂教學(xué)模式

課堂教學(xué)是化學(xué)反應(yīng)工程理論教學(xué)的主要環(huán)節(jié)。本課程涉及較多工程數(shù)學(xué)知識，且要求有一定的邏輯思維能力，由于學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)比較薄弱，專業(yè)基礎(chǔ)知識面也不寬，課堂講授的內(nèi)容和方法必須適當(dāng)，才能收到較好的教學(xué)效果。在化學(xué)反應(yīng)工程課程的教學(xué)過程中，采用多種多樣的n堂教學(xué)方法，改變完全以教師為中心的講授式教學(xué)為多種教學(xué)方法并用， 以達(dá)到提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，提高課堂教學(xué)效果。下面介紹主要采用的幾種教學(xué)方法。

2.1 講授式教學(xué)

教師系統(tǒng)地向?qū)W生傳授學(xué)科知識。教師在講授每一章時都可先用幾分鐘的時間，采用圖示的方法，概括本章主要內(nèi)容和基本理論結(jié)構(gòu)框架，讓學(xué)生領(lǐng)會教學(xué)目標(biāo)，明確教學(xué)思路和重、難點以及具體應(yīng)用實例，特別要聯(lián)系實際和知道如何應(yīng)用到相應(yīng)的具體計算當(dāng)中。在每一堂課開始時，都應(yīng)該有承上啟下的對上一節(jié)課的內(nèi)容相應(yīng)的總結(jié)，使學(xué)生能夠?qū)⒅R有機(jī)地結(jié)合起來。教師在講授過程中要詳細(xì)講解典型內(nèi)容，并要突出重、難點。如氣-固催化反應(yīng)和氣-液反應(yīng)過程，可以根據(jù)反應(yīng)物分子必須接觸碰撞才能進(jìn)行反應(yīng)的共同特點入手，講解其最基本的反應(yīng)步驟。讓學(xué)生了解其共性后，能夠舉一反三，推導(dǎo)出相應(yīng)的液-液、液-固反應(yīng)過程，既調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，又能使學(xué)生牢固掌握基本理論。

2.2 互動式教學(xué)

即授課過程中教學(xué)雙方經(jīng)常進(jìn)行交流互動。教師可以選出教材中較為典型的章節(jié)或例題，首先提出問題，由學(xué)生自行閱讀課本，讓學(xué)生帶著問題自主學(xué)習(xí)，以學(xué)習(xí)課程知識為重點，讓學(xué)生自行討論閱讀的內(nèi)容后，全班討論或小組討論，最后教師強調(diào)并總結(jié)該部分內(nèi)容中的關(guān)鍵概念和原理等。每次課程結(jié)束時，教師可以給學(xué)生布置總結(jié)本次課程內(nèi)容的任務(wù)，下次課上隨機(jī)抽出幾位學(xué)生對前一次課的內(nèi)容進(jìn)行提綱挈領(lǐng)式的回顧，由此達(dá)到督促學(xué)生課后自主復(fù)習(xí)，及時消化，保證知識的連貫性，達(dá)到溫故而知新的目的。互動式教學(xué)方法能夠促使學(xué)生自主學(xué)習(xí)，新問題的提出，又能刺激學(xué)生主動想法獲取問題答案，學(xué)生上課的積極性很快提高，取得了良好的教學(xué)效果。

2.3 歸納對比法教學(xué)

化學(xué)反應(yīng)工程教材中的概念抽象，公式繁多，教學(xué)推導(dǎo)過程復(fù)雜。歸納對比法在化學(xué)反應(yīng)工程的教學(xué)過程和指導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)鞏固知識過程中起著重要的作用，可以把零散的、不成系統(tǒng)的基本概念知識系統(tǒng)化、理論化。例如，將理想反應(yīng)器和非理想反應(yīng)器，連續(xù)反應(yīng)器和間歇反應(yīng)器，平推流反應(yīng)器和全混流反應(yīng)器，等溫恒容反應(yīng)與等溫變?nèi)莘磻?yīng)，流化床反應(yīng)器和固定床反應(yīng)器等基本概念進(jìn)行對比。通過比較，找出概念的相同點和不同點，把相近的概念區(qū)別開來，從而達(dá)到簡化、概括和記憶的目的。除了本學(xué)科之內(nèi)的概念比較外，也可以不同學(xué)科進(jìn)行比較。如把反應(yīng)器中三傳問題與化工原理中的單元操作相比較，把宏觀動力學(xué)與物理化學(xué)課程的本征動力學(xué)相比較，有意將化學(xué)反應(yīng)工程和已經(jīng)學(xué)過的課程進(jìn)行聯(lián)系，以加深學(xué)生對該課程學(xué)習(xí)的興趣。將復(fù)雜的概念用列表、提綱等簡單明了的形式表達(dá)出來，使學(xué)生在“識同辨異”中增進(jìn)學(xué)習(xí)興趣，在“歸納”中滲透，在“對比”中鞏固，最終達(dá)到提高學(xué)習(xí)效率的目的。

2.4 案例教學(xué)法[7]

化學(xué)反應(yīng)工程教材中的很多化工案例，內(nèi)容過于簡略，學(xué)生很難從中真正領(lǐng)會到案例的作用。對于教學(xué)過程中選用的一些能夠反映技術(shù)發(fā)展前沿和創(chuàng)新科研的工業(yè)實例，可采用案例教學(xué)法。從化工實踐中選取合適的案例，進(jìn)行專題討論，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，發(fā)揮學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體作用，使他們通過積極的思維后主動獲取知識。在案例教學(xué)的討論中要注意教材中前后章節(jié)內(nèi)容的連貫性，不孤立分割每一章節(jié)內(nèi)容，要讓同學(xué)意識到，所學(xué)的知識不是獨力的而是共同為解決實際問題服務(wù)的。例如在講授固定床氣-固相催化反應(yīng)時，選擇學(xué)校實習(xí)基地宜化化工集團(tuán)公司合成氨多段絕熱固定床反應(yīng)器的案例，結(jié)合生產(chǎn)實習(xí)認(rèn)識，對固體催化劑的裝載具體要求，反應(yīng)器的具體實際類型和操作條件、操作方式等進(jìn)行詳細(xì)講解和討論，讓學(xué)生深刻體會氣-固相反應(yīng)的過程、固定床催化器的特點、使用情況和選型原則等，初步掌握化工生產(chǎn)過程分析問題和解決問題的方法，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際能力。案例教學(xué)可以給學(xué)生留下深刻的印象，從而激發(fā)他們的創(chuàng)造欲，使他們成為推動學(xué)科發(fā)展與技術(shù)進(jìn)步的新生力量。

3 理論教學(xué)與實踐教學(xué)充分融合

在教學(xué)過程中，化學(xué)反應(yīng)工程課程組教師充分認(rèn)識到理論教學(xué)與化工專業(yè)實驗和化工設(shè)計的統(tǒng)一性，理論知識能指導(dǎo)實踐，科學(xué)實踐又能幫助將感性認(rèn)識上升為理性認(rèn)識后，再應(yīng)用到實踐中去。抓住各實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的機(jī)會，將本課程中的理論融入實踐教學(xué)之中。

由于校院兩級投入的加大，實驗條件和實踐教學(xué)條件有了較大的發(fā)展。針對本課程所設(shè)置的教學(xué)實驗有多釜串聯(lián)反應(yīng)器停留時間分布測定實驗、管式反應(yīng)器烴類裂解反應(yīng)實驗、苯酐合成實驗、固定床與流化床的流動特性測定實驗和乙苯脫氫制苯乙烯實驗?，F(xiàn)在開設(shè)的化工專業(yè)實驗中，有很多實驗是和理論課程緊密相連的，只要科學(xué)合理安排理論教學(xué)和實驗教學(xué)，就能使二者有機(jī)結(jié)合，為本課程的實踐教學(xué)提供良好的支撐。進(jìn)行相關(guān)實驗?zāi)軌蜻M(jìn)一步強化學(xué)生所學(xué)的理論知識，讓學(xué)生在實驗過程中認(rèn)識真正的反應(yīng)器，并將所學(xué)理論知識運用到反應(yīng)器的操控和數(shù)據(jù)的處理。改變那種老師“抱著走”的單一教學(xué)方法，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主觀能動性。

課程設(shè)計是完成課程教學(xué)后對該課程基本知識和技能進(jìn)行綜合應(yīng)用的一個教學(xué)環(huán)節(jié)，通過課程設(shè)計培養(yǎng)學(xué)生解決生產(chǎn)實際問題的能力和知識的綜合應(yīng)用能力。為了進(jìn)一步深化學(xué)生對化工反應(yīng)器的認(rèn)識，建成了仿真計算實驗室，仿真實驗室安裝有化工設(shè)計模擬軟件，為學(xué)生化工設(shè)計實踐提供了良好條件?；瘜W(xué)反應(yīng)工程課程的主講教師也是化工設(shè)計指導(dǎo)老師，學(xué)生以小組為單位，教師提出設(shè)計課題，學(xué)生查閱工程手冊等資料，采用CAD 繪制設(shè)計圖紙，并通過答辯完成課題設(shè)計。通過反應(yīng)工程的課程設(shè)計，初步培養(yǎng)學(xué)生的工程理念。

化學(xué)工程與工藝專業(yè)的學(xué)生都必須要經(jīng)歷認(rèn)識實習(xí)和生產(chǎn)實習(xí)等實踐環(huán)節(jié)?；瘜W(xué)反應(yīng)工程課程組教師充分利用這些實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生把課程理論知識與現(xiàn)場生產(chǎn)實踐相結(jié)合。例如在實習(xí)中，給學(xué)生下達(dá)任務(wù)，了解相關(guān)工業(yè)反應(yīng)器的形式和特點，其中所發(fā)生反應(yīng)的類型和特點，記錄反應(yīng)器進(jìn)出物料組成和流量等數(shù)據(jù)，利用該數(shù)據(jù)進(jìn)行物料衡算，計算主產(chǎn)物的收率、選擇性等，使學(xué)生利用所學(xué)知識，體會到所學(xué)知識在實際工作中的作用，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，實現(xiàn)理論與工程實際的緊密結(jié)合。

4 改革考核方式

考試具有測評教師教學(xué)水平和學(xué)生學(xué)習(xí)效果的功能，還有引導(dǎo)學(xué)生積極學(xué)習(xí)的“無形指揮棒”作用?？荚囍贫鹊母母锟梢酝瑫r有效促進(jìn)教學(xué)內(nèi)容、方法和手段的改革。考試通常有開卷和閉卷兩種，各有特點。本課程采用平時成績（占20 %）和期末考試成績（占80 %）相結(jié)合的考核方法。化學(xué)反應(yīng)工程課程試題多年來一直堅持教考分離，每次考試試卷由其他教師按基本要求從試題庫出70%的考題，主講教師根據(jù)各自的講課特點出30%的考題組合而成。這種命題方式既考慮了課程的基本要求，實施教考分離，又能充分發(fā)揮各主講教師自己的講課特色，要求學(xué)生體會課堂教學(xué)的內(nèi)容。

平時成績按照學(xué)生平時出勤、作業(yè)、課堂回答問題及課堂練習(xí)考核、寫小論文、寫專題報告等情況綜合評定給出。平時學(xué)生可以上學(xué)校化學(xué)反應(yīng)工程精品課程網(wǎng)站，自主學(xué)習(xí)，使學(xué)生的綜合素質(zhì)得以提高。

期末筆試考核學(xué)生必須掌握和熟記的基本理論、數(shù)學(xué)模型與計算方法等，按照期末筆試答題情況給出期末成績。這種綜合評定成績方式督促學(xué)生注重綜合素質(zhì)的提高，對學(xué)生良好的學(xué)風(fēng)建設(shè)起到了促進(jìn)作用。任課教師在每次考試后，要求必須對試卷進(jìn)行詳細(xì)分析和課程總結(jié)，找出試卷中學(xué)生存在的共性問題和薄弱環(huán)節(jié)，為下一輪教學(xué)起到借鑒和促進(jìn)作用，并注意在教學(xué)過程中不斷改進(jìn)和完善，實現(xiàn)教與學(xué)兩方面共同提高。

5 結(jié)束語

在當(dāng)今實施素質(zhì)教育、培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的社會大背景下，化學(xué)反應(yīng)工程作為一門工程學(xué)科，要求學(xué)生系統(tǒng)掌握反應(yīng)工程課程的內(nèi)容，能夠把反應(yīng)工程基本觀點與工程知識緊密聯(lián)系起來，從工程應(yīng)用分析的角度來討論重要的工程概念。通過課堂教學(xué)與專業(yè)實驗、生產(chǎn)實習(xí)相結(jié)合以及創(chuàng)建課外實踐教學(xué)活動平臺和考試形式等多方面的教學(xué)改革，并比較了改進(jìn)前后的教學(xué)方法對教學(xué)效果的影響進(jìn)行，發(fā)現(xiàn)不同的內(nèi)容采取相應(yīng)的教學(xué)方法，學(xué)生更便于理解掌握教學(xué)內(nèi)容，收到了良好的教學(xué)效果。化學(xué)反應(yīng)工程的教學(xué)改革還只做了初步的改革探索與實踐，每個學(xué)校具體情況都不一樣，應(yīng)根據(jù)自己的專業(yè)方向和辦學(xué)特色做進(jìn)一步的探討。

參考文獻(xiàn)：

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化學(xué)反應(yīng)工程原理范文第2篇

    化學(xué)反應(yīng)器中的肥料制造過程中往往是不能夠達(dá)到反應(yīng)溫度,因為反應(yīng)不充分,往往產(chǎn)生較多的廢物和氣體。這樣的生產(chǎn)方式不能滿足生產(chǎn)和生活的需要,化學(xué)反應(yīng)是不充分的,引起最大的化學(xué)產(chǎn)品的生產(chǎn)問題,以及較低的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)率。因為反應(yīng)不完全嚴(yán)重使化學(xué)品的生產(chǎn)效率降低,造成能源和資源的巨大浪費?；瘜W(xué)工程在化工生產(chǎn)過程中,整個項目的連續(xù)性較差,因此,可能會影響處理正在進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)進(jìn)展,所以化學(xué)工程生產(chǎn)鏈的整體,是一個很大的整體生產(chǎn)工程。

    目前的化學(xué)品制造工序中,不適合的化學(xué)品的制造過程,其中有一些生產(chǎn)的主要問題是非常明顯的?；瘜W(xué)制造過程中,有必要對這些問題采取合理的解決措施,以改善化工生產(chǎn)。最新生產(chǎn)的化學(xué)品,需要有效提高化學(xué)生產(chǎn)過程的完全反應(yīng)率,以減少生產(chǎn)過程中所造成的污染。首先,化學(xué)品的制造方法中,可提高反應(yīng)的環(huán)境和反應(yīng)條件進(jìn)行。為了減少廢物的產(chǎn)生,提高了生產(chǎn)效率,實現(xiàn)高效率的生產(chǎn),化學(xué)反應(yīng)的條件是最重要的生產(chǎn)條件。因此,提高化學(xué)品生產(chǎn)的效率,在制造過程中要滿足化學(xué)反應(yīng)條件。必須有足夠的催化劑和反應(yīng)條件下,要達(dá)到化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn),以確保生產(chǎn)化學(xué)品的制造進(jìn)一步的提高生產(chǎn)效率,并減少化工生產(chǎn)中產(chǎn)出的廢物?；瘜W(xué)廢物包括廢水,廢渣和廢氣。確保這些廢物直接排入環(huán)境不形成污染,可以選擇相對綠色安全的化學(xué)品。其次,化學(xué)品制造過程中,盡可能的改善生產(chǎn)環(huán)境,并提供一個管理系統(tǒng)和廢物的處理程序。

    目前,化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中形成的廢物直接排放到自然環(huán)境絕對含有重金屬和有毒物質(zhì)。此外,在許多情況下,包含應(yīng)被視為需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)膹U氣處理。廢水排放,是一般使用化學(xué)合成的化學(xué)過程所形成的。減輕其廢水的有害影響,主要是通過使用沉淀這一種化學(xué)反應(yīng),最基本的原則,原理是用沉淀的方法在廢水中得到重金屬。此外,廢氣處理裝置的一個裝置,例如,為了確保釋放到空氣中的安全,廢氣通過除塵過濾器和有毒氣體,進(jìn)行廢氣處理中,應(yīng)嚴(yán)格按照國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)實施。最后,對化學(xué)生產(chǎn)過程中的反應(yīng)機(jī)理與反應(yīng)條件進(jìn)行了分析,化學(xué)工程實踐中,在化學(xué)制造工藝技術(shù)方面的技術(shù)進(jìn)行討論,是一種有效的方式。化學(xué)制造是最簡單的環(huán)節(jié),因為它更適合于化學(xué)品生產(chǎn)。當(dāng)然,在不同的環(huán)境中,化學(xué)反應(yīng)是隨機(jī)變化的,化學(xué)生產(chǎn)方法與制造原料不同會導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)的不同。采用好的化學(xué)原料與好的化學(xué)反應(yīng)方法能夠有效的提高生產(chǎn)效率,實現(xiàn)綠色的生產(chǎn)。總之,對化工生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行改進(jìn),能夠進(jìn)一步的開發(fā)出非常積極的化學(xué)生產(chǎn),完善當(dāng)前化學(xué)生產(chǎn)鏈。

    上述分析是化學(xué)化工生產(chǎn)率提高的探索問題,化學(xué)工程和化學(xué)品制造過程。注重環(huán)境保護(hù)和節(jié)能減排的要求下,必須增加化學(xué)生產(chǎn)過程中,生產(chǎn)的化學(xué)品生產(chǎn)效率。不能夠以犧牲的自然環(huán)境為代價,進(jìn)行大量的化學(xué)品生產(chǎn)?；r(nóng)是中國的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè),環(huán)境是農(nóng)業(yè)發(fā)展和人類生存的基礎(chǔ),化工環(huán)保在化工整體行業(yè)的發(fā)展起到非常重要的作用,目前已經(jīng)產(chǎn)生了較為合理的綠色生產(chǎn),進(jìn)一步實現(xiàn)化工生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。在化工生產(chǎn)過程中,旨在改善生產(chǎn)效率,提高生產(chǎn)技術(shù)得到高產(chǎn)率的化學(xué)物質(zhì),符合要求的節(jié)能環(huán)保理念在化學(xué)品的制造過程中得到充分的重視。優(yōu)化化工生產(chǎn)技術(shù),以真實的達(dá)到保護(hù)環(huán)境和能源節(jié)約目標(biāo)的,開發(fā)一種化學(xué)品后處理的綠色工藝。從根本上解決了合理的化工產(chǎn)品的生產(chǎn)問題,以最大限度地提高化學(xué)品的制造過程中的生產(chǎn)效率。

化學(xué)反應(yīng)工程原理范文第3篇

關(guān)鍵詞 化工反應(yīng)工程實驗；教學(xué)改革；實驗技能

中圖分類號：G642.423 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1671-489X(2012)12-0117-03

Reform and Practice in Teaching Chemical Reaction Engineering Experiment//Yang Yaping1, Chen Ruijie1, Lu Chun’e2

Abstract By means of the course status analysis, this article describes specific practices of reform on equipment development and improvement, teaching content, teaching methods, assessment methods of Chemical Reaction Engineering experiment in Southeast University Chengxian College. Practice shows that the reform will help improve the skills in organic synthesis experiments and overall quality of students, ensure the improvement of teaching quality.

Key words chemical reaction engineering experiment; teaching reform; skills in experiment

Author’s address

1 Department of Chemical and Pharmaceutical Engineering of Southeast University, Chengxian College,

Nanjing, China 210088

2 School of Chemistry and Chemical Engineering of Southeast University, Nanjing, China 211189

化學(xué)反應(yīng)工程是化學(xué)工程的一個分支，簡稱反應(yīng)工程，于20世紀(jì)50年代才開始逐漸形成?；瘜W(xué)反應(yīng)工程課程是一門綜合性、工程性和理論性都很強的課程，既有工程問題的共性特點，又有工藝過程的個性特征。本課程要求學(xué)生有較為扎實的物理化學(xué)、化工原理、化工熱力學(xué)、工程數(shù)學(xué)和計算機(jī)基礎(chǔ)。化學(xué)反應(yīng)工程課程教學(xué)內(nèi)容覆蓋基本理論、實驗教學(xué)兩個教學(xué)環(huán)節(jié)，與化學(xué)反應(yīng)工程理論課程相配套的實驗課程化工反應(yīng)工程實驗，是一門化學(xué)工程與工藝專業(yè)高年級化工類專業(yè)實驗的必修課[1-3]。本實驗課程根據(jù)化學(xué)工業(yè)的生產(chǎn)特點，以動力學(xué)為基礎(chǔ)，通過定量計算、實驗技能和設(shè)計能力的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生牢固的工程觀點，使學(xué)生對化工生產(chǎn)中常用的反應(yīng)器有一個深層次的了解。通過該課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)了學(xué)生運用基礎(chǔ)理論分析解決各種實際工程問題的能力，為化工行業(yè)培養(yǎng)具有科研、設(shè)計和生產(chǎn)實踐等方面需要的專業(yè)人才。

1 化工反應(yīng)工程實驗課程的現(xiàn)狀與分析

東南大學(xué)成賢學(xué)院是一所以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)的獨立學(xué)院，化工與制藥工程系自2007年建系以來，化工反應(yīng)工程實驗一直作為化學(xué)工程與工藝專業(yè)高年級學(xué)生的必修課，是有機(jī)化學(xué)、無機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)和化工原理四大化學(xué)課程的一個延伸與拓展。目前，化工與制藥工程系化工反應(yīng)工程實驗引進(jìn)6套實驗裝置，主要開設(shè)了與設(shè)備相對應(yīng)的6個實驗，分別是乙苯脫氫制苯乙烯、甲苯氧化制苯甲酸、變壓吸附制富氧、非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱系數(shù)的測定、單多釜提留時間分布及萃取精餾實驗。所有的實驗設(shè)備和儀器全部采購于某高校，每臺實驗設(shè)備對應(yīng)一個固定的實驗內(nèi)容，受儀器設(shè)備臺數(shù)條件的限制，同時設(shè)備中存在部分設(shè)計的局限性，使得反應(yīng)工程實驗始終停留在原有的實驗教學(xué)模式和教學(xué)內(nèi)容上，在實驗大綱和內(nèi)容上基本沿用了該高校的教學(xué)大綱和教學(xué)管理模式，沒有任何突破和改進(jìn)。

考慮到學(xué)校人才培養(yǎng)模式和定位與該高校有較大的差異，化工與制藥工程系專業(yè)設(shè)置和學(xué)生生源質(zhì)量等諸多方面與該高校也有相當(dāng)大的差異，如果完全照搬該高校實驗課程的設(shè)備和教學(xué)內(nèi)容，就會缺乏該系化學(xué)反應(yīng)工程實驗自己的課程特色，缺乏實驗內(nèi)容的創(chuàng)新性，在人才培養(yǎng)上就會顯得定位不明確，不能完全體現(xiàn)學(xué)院自己的辦學(xué)特色。

2 優(yōu)化和擴(kuò)展實驗內(nèi)容

考慮到以上因素，結(jié)合目前化工反應(yīng)工程在化工行業(yè)的發(fā)展要求，針對原有實驗教學(xué)內(nèi)容上的缺點和不足，化工與制藥工程系先后進(jìn)行一系列的教學(xué)改革和實踐，主要從以下幾個方面進(jìn)行優(yōu)化和擴(kuò)展。

2.1 開發(fā)和改進(jìn)實驗設(shè)備

目前，化工行業(yè)發(fā)展迅猛，尤其是新工藝新設(shè)備更新?lián)Q代迅速，原有的很多化工操作單元已經(jīng)不能完全適應(yīng)化工行業(yè)的發(fā)展需求。例如，化工產(chǎn)品的分離提純是化工行業(yè)最普遍操作單元，主要包括減壓蒸餾、萃取精餾、加壓精餾和加鹽精餾等。而該系化學(xué)反應(yīng)工程實驗中只有一套精餾萃取裝置，而在減壓精餾、加壓精餾、加鹽精餾等提純分離方面，學(xué)生只是停留在課堂理論的基礎(chǔ)上，缺乏對這些化工分離操作的實踐認(rèn)知和操作過程訓(xùn)練。

為了適應(yīng)這一化工行業(yè)的發(fā)展需求，學(xué)院特別針對化工反應(yīng)工程實驗進(jìn)行了教學(xué)改革，方案中專門對化工反應(yīng)工程實驗的裝置進(jìn)行了設(shè)計和改造，在院大學(xué)生實踐創(chuàng)新活動中，組織專門的教師和學(xué)生進(jìn)行實驗裝置的設(shè)計與改造。學(xué)生在此次創(chuàng)新活動中，對化工原理、化工熱力學(xué)、機(jī)械制圖等方面的知識進(jìn)行了系統(tǒng)的鞏固和綜合提高。經(jīng)過一年的努力，利用實驗室現(xiàn)有的場地，自行設(shè)計了精餾實驗裝置和氣液反應(yīng)實驗裝置等兩套設(shè)備裝置，設(shè)計的裝置在材質(zhì)和儀表控制上都做了改進(jìn)，改變了以往玻璃材質(zhì)耐壓和耐高溫性能差、儀表和輸液泵不夠精確的特點。新設(shè)計的精餾實驗裝置能夠?qū)崿F(xiàn)萃取精餾、加壓精餾、加鹽精餾等多種分離提純操作，新設(shè)計的氣液反應(yīng)實驗裝置能夠?qū)芏嗟湫偷臍庖悍磻?yīng)實驗進(jìn)行操作。

另外，還改進(jìn)了化工反應(yīng)工程實驗現(xiàn)有設(shè)備中的一些設(shè)計缺陷和不足。如在甲苯氧化實驗中冷凝效果不佳，于是增加二級空氣冷凝管使冷卻效果大大改善；在乙苯脫氫制苯乙烯實驗中，原料必須先校正流量配比后方可輸入反應(yīng)釜中，但由于反應(yīng)位置與校正位置高度相差較大，導(dǎo)致原料進(jìn)料配比與校正進(jìn)料配比相差，于是通過改變輸液泵類型、液位槽位置等手段，使得反應(yīng)配比更加準(zhǔn)確，使反應(yīng)收到很好的效果。

2.2 豐富實驗教學(xué)大綱的內(nèi)容

為了豐富和擴(kuò)展化工反應(yīng)過程實驗教學(xué)大綱的內(nèi)容，提高教學(xué)質(zhì)量，不僅利用現(xiàn)有的設(shè)備開發(fā)出了新的實驗內(nèi)容，提高了現(xiàn)有設(shè)備的利用率，同時利用自行設(shè)計的實驗裝置，增加了新的實驗內(nèi)容。如新增了化工產(chǎn)品分離提純實驗和氣液分離實驗的內(nèi)容，主要包括減壓精餾、加壓精餾、加鹽精餾、氣液反應(yīng)等實驗操作內(nèi)容，如丙醛脫水實驗屬于加壓精餾實驗，對二異丙苯氧化反應(yīng)實驗屬于氣液反應(yīng)實驗。另外，利用現(xiàn)有的設(shè)備開發(fā)出更多的實驗內(nèi)容。例如，利用乙苯脫氫的實驗裝置，增加了化工反應(yīng)過程中典型的流化床反應(yīng)器的操作內(nèi)容。通過增設(shè)這些化工反應(yīng)過程中典型的操作單元實驗內(nèi)容，豐富了化工反應(yīng)工程教學(xué)大綱[4]，使化工反應(yīng)工程實驗操作過程和方法緊跟化工行業(yè)發(fā)展的腳步，體現(xiàn)了學(xué)院對應(yīng)用型人才培養(yǎng)的特點。

2.3 建立化工反應(yīng)工程實驗工作站和仿真實驗平臺

為了模擬和優(yōu)化化學(xué)反應(yīng)工程實驗的實驗條件、工藝參數(shù)，同時克服現(xiàn)有實驗設(shè)備數(shù)量的局限性，對現(xiàn)有的幾個化工反應(yīng)工程實驗建立了的工作站和仿真實驗平臺。通過工作站處理軟件對實驗數(shù)據(jù)的現(xiàn)場采集，可以快速地進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，及時有效直觀地對實驗結(jié)果進(jìn)行評價，同時減少人為因素處理數(shù)據(jù)的誤差和繁瑣，提高了實驗教學(xué)效率[5]。另外，通過建立仿真實驗平臺，可以模擬不同條件下化工反應(yīng)的控制過程，特別是一些受設(shè)備條件限制（如高溫高壓條件）的實驗過程，對實驗操作過程具有一定的理論依據(jù)和指導(dǎo)意義。

2.4 實驗內(nèi)容中增加產(chǎn)物表征操作

化學(xué)反應(yīng)工程實驗中，在數(shù)據(jù)分析與處理中有的設(shè)備配備有專門的數(shù)據(jù)處理軟件，直接對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，學(xué)生實際動手操作的機(jī)會就相對較少。為了改變這種狀況，在實驗內(nèi)容中加強實驗反應(yīng)過程的監(jiān)測、實驗結(jié)果表征方面的實驗內(nèi)容。如利用氣相色譜儀監(jiān)測反應(yīng)過程中反應(yīng)液的含量來判斷反應(yīng)進(jìn)程，通過熱導(dǎo)檢測器來分析精餾萃取液中水分的含量來確定最佳工藝條件，利用碘量法測定過氧化物的含量，等等。學(xué)生不僅在整個實驗過程中操作技能得到鍛煉和提高，同時對數(shù)據(jù)的處理分析、產(chǎn)物的表征、譜圖的解析等方面都得到了學(xué)習(xí)和提高。

3 加強過程管理，改進(jìn)實驗教學(xué)方法

實驗過程管理是實驗教學(xué)內(nèi)容的重要組成部分，是保障實驗教學(xué)質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)?；瘜W(xué)反應(yīng)工程實驗屬于大型設(shè)備實驗，是一門操作少而理論性相對較強的實驗教學(xué)，加強過程管理，形成化工反應(yīng)工程實驗教學(xué)的學(xué)科特色，提高實驗教學(xué)質(zhì)量和水平十分重要。

3.1 加強實驗過程控制

化工反應(yīng)工程實驗學(xué)時數(shù)相對較長，學(xué)生等待和空閑的時間較多。為了充分利用實驗過程中的等待時間，使實驗學(xué)時數(shù)更加飽滿，實驗過程中加強巡視，強調(diào)實驗過程中實驗現(xiàn)象的觀察、數(shù)據(jù)的采集整理和分析。在整個實驗過程中，學(xué)生的實驗操作能力、數(shù)據(jù)分析、譜圖解析、結(jié)果的分析與討論等各方面的能力都得到全面的鍛煉和提高。

3.2 合理分配循環(huán)實驗時間

化學(xué)反應(yīng)工程實驗由于受到實驗特點和臺件數(shù)的限制，目前大都采用循環(huán)方式安排實驗，這就存在多個學(xué)生操作同一臺儀器設(shè)備的情況，使得有些學(xué)生得不到操作和鍛煉的機(jī)會。為了改善這種狀況，采用分組細(xì)化的方法，即同一臺儀器操作過程中，按照實驗學(xué)生數(shù)量來改變工藝條件參數(shù)進(jìn)行分組實驗，盡可能地讓每個學(xué)生都有動手操作的機(jī)會。同時，由于工藝條件參數(shù)的不一樣，使得學(xué)生實驗操作過程、實驗數(shù)據(jù)處理及結(jié)論也不完全一致。這樣既讓更多的學(xué)生得到了訓(xùn)練和提高，也改善了大量實驗數(shù)據(jù)重復(fù)，同組間學(xué)生實驗報告抄襲雷同的現(xiàn)象。

3.3 樹立牢固工程觀念，培養(yǎng)工程分析能力

化工生產(chǎn)過程錯綜復(fù)雜，為了讓學(xué)生更好地掌握化工反應(yīng)實驗過程理論知識和實踐水平，透過現(xiàn)象看本質(zhì)。在實驗教學(xué)過程中，教師應(yīng)從分析工程因素的本質(zhì)及反應(yīng)特征入手，突出強調(diào)過程速率及其變化規(guī)律、傳遞規(guī)律及其對化學(xué)反應(yīng)的影響。如通過實驗中工藝條件及參數(shù)的變化來分析實驗結(jié)果的影響，讓學(xué)生通過實驗來分析化工反應(yīng)過程的基本規(guī)律，引導(dǎo)學(xué)生掌握化工反應(yīng)工程研究的基本方法，使學(xué)生樹立牢固的工程觀念，培養(yǎng)學(xué)生采用工程分析方法來分析和解決工程實際問題的能力。

4 改革實驗考核方法，綜合評定學(xué)生成績

綜合評定學(xué)生的實驗成績是考察實驗教學(xué)效果的一個重要途徑，化工反應(yīng)工程實驗以往主要從預(yù)習(xí)報告和實驗報告等方面進(jìn)行考評。由于化工反應(yīng)工程實驗主要是以工業(yè)反應(yīng)過程為主要研究對象，研究過程速率及其變化規(guī)律、傳遞規(guī)律及其對化學(xué)反應(yīng)的影響，因此，考慮到化工反應(yīng)工程實驗課程的特殊性，在學(xué)生成績評定中，應(yīng)適當(dāng)增加學(xué)生實驗操作技能、實驗數(shù)據(jù)處理、實驗結(jié)果分析與討論等方面的評分比例，同時對學(xué)生的出勤、預(yù)習(xí)報告、實驗報告完成情況、實驗態(tài)度及衛(wèi)生等劃分不同的權(quán)重進(jìn)行考評，多方面綜合評定學(xué)生的實驗成績，而不再把實驗結(jié)果的好壞作為衡量實驗成績的唯一標(biāo)準(zhǔn)。即便學(xué)生的實驗結(jié)果不理想，但在實驗報告中能做好實驗數(shù)據(jù)的處理、實驗結(jié)果的分析與討論，從而找到失敗的原因，就可以獲得較好的實驗成績。通過這些考核制度的改革，培養(yǎng)了學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度，同時，學(xué)生的實驗技能、數(shù)據(jù)處理和分析能力等綜合能力都得到很大的提高。

5 結(jié)束語

雖然實施化學(xué)反應(yīng)工程實驗教學(xué)改革與實踐時間不長，但已經(jīng)收到了較好的成效。例如，化工與制藥工程系在金陵石化、揚子石化認(rèn)識實習(xí)和下場實習(xí)過程中，學(xué)生表現(xiàn)出比較強的動手操作能力和工程實踐能力；在畢業(yè)設(shè)計階段，學(xué)生表現(xiàn)出較強的操作技能、獨立工作能力和綜合實驗?zāi)芰?；另外，有相?dāng)一部分學(xué)生在揚子總控工和高級工的培訓(xùn)中順利通過考試，取得了總控工和高級工的資格證書。然而也清醒地看到，實驗教學(xué)改革與實踐是一個持續(xù)的過程，

化工與制藥工程系應(yīng)順應(yīng)化工行業(yè)變化的形勢和發(fā)展要求，不斷深化教學(xué)改革，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，不斷優(yōu)化和完善教學(xué)模式和管理水平，突出專業(yè)內(nèi)涵建設(shè)，不斷提高教學(xué)水平，加強實驗室建設(shè)，著力提高實驗教學(xué)水平。尤其在化學(xué)反應(yīng)工程實驗中增設(shè)創(chuàng)新性、開放性實驗內(nèi)容，還有待進(jìn)一步的探索和研究。

參考文獻(xiàn)

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化學(xué)反應(yīng)工程原理范文第4篇

【關(guān)鍵詞】壓力容器；腐蝕分類；意義；原因；防護(hù)措施

中圖分類號：C35文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

一、壓力容器腐蝕的特點及分類

在壓力容器的使用過程中，金屬腐蝕是最常見的腐蝕形式，但是金屬腐蝕的原理和腐蝕狀況極為復(fù)雜，這也是困擾壓力容器安全生產(chǎn)的一項重大難題。目前，我們根據(jù)金屬腐蝕現(xiàn)象主要從金屬腐蝕的過程、溫度和破壞形式三方面將其分類，值得注意的是，這幾種分類方式存在共通點和重疊點。下面具體介紹這幾種分類方式：

1、根據(jù)金屬腐蝕的過程分類。根據(jù)金屬腐蝕的大致過程，我們將其分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕兩個過程。（1）化學(xué)腐蝕?；瘜W(xué)腐蝕是金屬與離子溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的一種腐蝕，腐蝕過程是一種置換反應(yīng)過程，沒有電流的產(chǎn)生，只有元素化合價的變化。化學(xué)腐蝕還可以分為氣體腐蝕和溶液腐蝕，氣體腐蝕是指的是金屬表面在高溫氣體下的腐蝕，而溶液腐蝕指的是金屬在不導(dǎo)電的非電解質(zhì)溶液中發(fā)生化學(xué)腐蝕。（2）電化學(xué)腐蝕。電化學(xué)腐蝕與化學(xué)腐蝕相比，最重要的不同在于它存在電子的轉(zhuǎn)移和電流的產(chǎn)生，這種原理與原電池的工作原理類似，是化工生產(chǎn)中一種最常見的化學(xué)腐蝕形式。金屬在通電的電解質(zhì)溶液的反應(yīng)都屬于電化學(xué)腐蝕。

2、根據(jù)反應(yīng)的溫度分類。影響化學(xué)反應(yīng)的重要的因素除了反應(yīng)物的濃度和催化劑等，最不可忽略的就是溫度的變化對于化學(xué)反應(yīng)速率的影響。溫度升高對于任何化學(xué)反應(yīng)都會產(chǎn)生加快反應(yīng)的效果。根據(jù)反應(yīng)的溫度可以將腐蝕分為常溫腐蝕和高溫腐蝕。（1）常溫腐蝕。常溫腐蝕就是在常溫條件下發(fā)生的金屬腐蝕現(xiàn)象的化學(xué)反應(yīng)。我們常見的常溫腐蝕現(xiàn)象包括鐵制品在大氣中的生銹腐蝕，建筑物在水中發(fā)生腐蝕等。金屬制品在酸堿溶液中發(fā)生的腐蝕既屬于常溫腐蝕也屬于電化學(xué)腐蝕。（2）高溫腐蝕。顧名思義，高溫腐蝕指的就是化學(xué)反應(yīng)發(fā)生在溫度較高的條件下的腐蝕，當(dāng)然其中也包含化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。為了更好地區(qū)分常溫腐蝕和高溫腐蝕，我們將溫度在100攝氏度以上的反應(yīng)歸為高溫腐蝕。高溫腐蝕常見于工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是電鍍行業(yè)。例如電鍍過程中的高溫熔鋅溶液與鍍鋅容器壁間的反應(yīng)就是高溫腐蝕的一個典型代表。

3、根據(jù)腐蝕的破壞形式分類。根據(jù)腐蝕的破壞形式一般都為金屬腐蝕。根據(jù)腐蝕破壞情況又將金屬腐蝕分為全面腐蝕、局部腐蝕和結(jié)構(gòu)環(huán)境腐蝕三類。金屬腐蝕一般從壓力容器的表面開始反應(yīng)，逐漸向容器壁的內(nèi)部深入腐蝕，最終引起容器的外部或內(nèi)部結(jié)構(gòu)的破壞，這是金屬腐蝕的一大特點。全面腐蝕是金屬腐蝕發(fā)生在壓力容器的整個金屬表面，腐蝕時破壞連成一片。這種腐蝕一般情況下是不均勻腐蝕，當(dāng)然，也存在各種細(xì)微條件的相同出現(xiàn)的均勻腐蝕現(xiàn)象。與全面腐蝕相比，局部腐蝕是僅限于容器壁的一小部分發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕而表面其他地方基本沒有損壞或者沒有損壞的現(xiàn)象。從安全角度考慮，局部腐蝕往往比全面腐蝕更加危險。這是因為全面腐蝕的特征明顯，并且由于腐蝕的速度相差不大，我們可以很容易的推算腐蝕的速度，進(jìn)而估算破壞所帶來的損失和更換設(shè)備的時間，達(dá)到設(shè)備利用的最大化。相反的，局部腐蝕是設(shè)備的局部發(fā)生破壞，這種破壞往往是隱秘的，不容易發(fā)現(xiàn)，極易造成突發(fā)爆炸，造成重大的人員傷亡。此外，局部腐蝕的反應(yīng)機(jī)理和反應(yīng)條件更加復(fù)雜，所以無法確定其反應(yīng)速率，這樣就會容易出現(xiàn)設(shè)備的突然損壞和事故的發(fā)生。

二、腐蝕的危害和防護(hù)的意義

腐蝕具有突發(fā)性和災(zāi)難性等特點，極易造成重大的經(jīng)濟(jì)損失，造成重大的人員傷亡。此外，腐蝕會影響設(shè)備的外觀，還可能會造成生產(chǎn)出的產(chǎn)品不合格，影響產(chǎn)品的聲譽和銷路，更可能會造成環(huán)境污染，破壞生態(tài)環(huán)境。還有可能造成其他貴重產(chǎn)品的損壞。

腐蝕產(chǎn)生破壞時高度集中，并且蝕孔的破壞很不均勻，由于應(yīng)力結(jié)構(gòu)等的影響，蝕孔是向重力方向發(fā)展，蝕孔口徑很小，并且表面往往覆蓋有固體沉積物，因此極其不容易被發(fā)現(xiàn)，隱藏危害巨大，蝕孔的出現(xiàn)是沒有任何預(yù)見性的，時間或長或短，這就使得腐蝕變得更加難以治理。所以，防止壓力容器的腐蝕能夠避免重大事發(fā)生、避免經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。

三、影響腐蝕的主要原因

腐蝕是化學(xué)反應(yīng)和電化學(xué)反應(yīng)的集合，所以影響化學(xué)反應(yīng)的主要因素就是影響腐蝕的主要因素，包括金屬材料、溫度、PH值、電解質(zhì)溶液的流動狀態(tài)等。能夠發(fā)生鈍化的金屬更容易發(fā)生腐蝕，所以，與碳鋼相比，不銹鋼更加敏感。所以，腐蝕更容易發(fā)生在鈍態(tài)不穩(wěn)定的金屬表面，鈍態(tài)越穩(wěn)定的金屬，發(fā)生腐蝕的幾率就越低。溫度是影響腐蝕的另一個重要的因素，溫度越高，化學(xué)反應(yīng)越快，腐蝕的速度就越快，設(shè)備破損就越快。PH值是影響腐蝕的另一個重要的原因，一般情況下，酸性溶液比堿性溶液更加容易腐蝕金屬，而中性溶液對于金屬設(shè)備來說無疑使最理想的。電解質(zhì)溶液的流動速度也會影響腐蝕的速度，越是穩(wěn)定的條件就越容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這是因為在不穩(wěn)定的介質(zhì)流動可以消除溶液間的差別，消除溶液間的不均勻性，減緩腐蝕的速率，避免腐蝕的發(fā)生。

四、防止壓力容器腐蝕的措施

1、涂層保護(hù)。涂層保護(hù)是避免腐蝕的一項最簡單易行的方法，原理是用有機(jī)涂料或者無機(jī)物的陶瓷將發(fā)生反應(yīng)的金屬和溶液分隔開，成本較低，工藝簡單，適應(yīng)性廣，見效明顯。但是這種方法要在設(shè)備投入使用前進(jìn)行，并且維護(hù)時間短，所以后期二次維護(hù)和勞動量大。

2、電化學(xué)保護(hù)。電化學(xué)保護(hù)是非常適應(yīng)于水下保護(hù)的一種防腐蝕方法，其原理是利用電化學(xué)反應(yīng)的原理，用一種金屬保護(hù)壓力容器壁金屬和溶液進(jìn)行反應(yīng)，達(dá)到保護(hù)容器壁的效果。這種防護(hù)方法周期適中，但要耗費一定的電能，成本較高。電化學(xué)保護(hù)包括金屬鍍層、陽極保護(hù)、陰極保護(hù)和緩蝕劑保護(hù)四種。金屬鍍層就是在壓力容器金屬表面鍍一層別的金屬作為保護(hù)層，這種方法的保護(hù)周期較長，維護(hù)工作量小，但是施工工藝較為復(fù)雜，并且成本極高，所以，這種方法適用于面積較小并且環(huán)境惡劣的設(shè)備保護(hù)。陽極保護(hù)是應(yīng)用很廣的一類保護(hù)方法，是利用微弱電流使得作為陽極反應(yīng)的金屬鈍化，減緩反應(yīng)的進(jìn)行和金屬的消耗。陰極保護(hù)就是使得金屬達(dá)到陰極極化，當(dāng)陰極電勢足夠負(fù)的時候，金屬就可以避免氧化溶解，從而得到完全保護(hù)。主要包括外加電流法和犧牲陽極法。緩蝕劑保護(hù)就是在溶液中加入一定的能夠明顯減少金屬和溶液反應(yīng)的一種物質(zhì)，緩蝕劑可以有效地減緩金屬的腐蝕，并且操作簡便，可以避免產(chǎn)品污染，防止脆裂事故的發(fā)生，但是現(xiàn)在的技術(shù)還不夠純熟，不能夠保證保護(hù)的實效性。

3、合理的管理保護(hù)。除了采用以上敘述的方法避免金屬的腐蝕之外，在設(shè)備的管理上還要進(jìn)行加強，避免事故的發(fā)生，防患于未然。

結(jié)束語

在化工生產(chǎn)中，壓力容器是一種不可替代的重要的設(shè)備。在壓力容器的運行和使用過程中，長期處于高溫和高壓的條件下，使得壓力容器極易發(fā)生腐蝕和破損，進(jìn)而影響壓力容器的正常使用，甚至出現(xiàn)重大工業(yè)事故，造成人員傷亡。因此，研究壓力容器的腐蝕和防護(hù)對于工業(yè)生產(chǎn)安全的意義十分重大。

【參考文獻(xiàn)】

[1]施利炳.金屬的腐蝕與防護(hù)[J].物理測試，2003（03）.

化學(xué)反應(yīng)工程原理范文第5篇

現(xiàn)代有機(jī)合成工業(yè)不斷的發(fā)展，其化工產(chǎn)品制造過程中的催化劑種類也不斷增多。其中非金屬有機(jī)催化劑是有機(jī)化學(xué)反應(yīng)中十分重要的一種催化劑，其工藝的成熟引起了有機(jī)化學(xué)的一場重要的變革。由于非金屬有機(jī)催化劑的催化性能比較好，逐漸取代了其他的催化劑，成為有機(jī)化學(xué)反應(yīng)中催化劑的主流。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，不同種類的非金屬有機(jī)催化劑也不斷被研發(fā)出來，不斷地革新有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的催化劑使用，成為了現(xiàn)代有機(jī)化學(xué)的前沿研究領(lǐng)域。

一、非金屬有機(jī)催化劑

非金屬有機(jī)催化劑指的是具有催化劑的基本性能，但元素中不含有金屬離子的有機(jī)化合物。其催化的原理是通過分子中含有的氮、磷等元素與被反應(yīng)物的化學(xué)鍵結(jié)合從而形成活化的中間體，隨后利用自身的結(jié)構(gòu)來控制形成不同產(chǎn)物。目前非金屬有機(jī)催化劑主要有三大類，一類是有機(jī)胺類、一類是有機(jī)磷類、一類是手性醇類質(zhì)子催化劑。相比較于金屬有機(jī)催化劑，非金屬有機(jī)催化劑有更好的催化性，在尤其是當(dāng)應(yīng)用與不對稱合成的時候，經(jīng)其催化的反應(yīng)大都有很好的收率和對映選擇性。另一方面，非金屬有機(jī)催化劑具有成本比較低廉、更容易制造、更容易保存等優(yōu)勢，使得其不斷替代金屬有機(jī)催化劑，成為有機(jī)催化劑的主流。目前，我國對于非金屬有機(jī)催化劑的利用還是剛剛起步階段，對于非金屬有機(jī)催化劑的理論研究比較多，但在實際應(yīng)用中仍然不多，許多化學(xué)反應(yīng)還仍然未找到合適的非金屬有機(jī)催化劑，只能夠使用金屬有機(jī)催化劑，因此，對于非金屬有機(jī)催化劑的各個方面的研究實驗還是十分必要的。本文就目前已經(jīng)有的非金屬有機(jī)催化劑的利用原理做一個簡單的匯總，對于一些新的非金屬有機(jī)催化劑的利用做一個簡單的展望。

二、非金屬有機(jī)催化劑在有機(jī)化學(xué)反應(yīng)中的應(yīng)用

1、重新排列分子結(jié)構(gòu)反應(yīng)

重新排列分子結(jié)構(gòu)指的是對于分子中的碳骨架進(jìn)行重新排列，從而發(fā)生結(jié)構(gòu)的異化，其模式是一個取代基從一個原子轉(zhuǎn)移到另一個原子中，在非金屬有機(jī)催化劑的催化過程中，使用的是類似的原理，使用有機(jī)叔磷作為催化劑，在化學(xué)反應(yīng)過程中使得叔磷和三建發(fā)生加成反應(yīng)，三苯基膦脫除后又與三苯基膦進(jìn)行加成，從而生成共軛二烯酮。一個催化反應(yīng)就完成了，這樣一個反應(yīng)的效率比較高，而且比較簡單，在大生產(chǎn)中能夠直接用于生成中間體。

2、環(huán)加成反應(yīng)

環(huán)加成反應(yīng)指的是兩個共軛體系的分子結(jié)合成一個環(huán)狀分子的反應(yīng)，是使得兩個小分子結(jié)合形成一個比較大的環(huán)狀分子的過程。像是利用丁二烯酸酯和貧電子烯烴在非金屬有機(jī)催化劑的催化作用下發(fā)生環(huán)加成反應(yīng)，形成了環(huán)戊烯，或者是通過非金屬有機(jī)催化劑的催化作用，使得丁二烯酸甲酯和芳環(huán)發(fā)生環(huán)加成反應(yīng)生成相應(yīng)的環(huán)加成產(chǎn)物，兩種反應(yīng)都是通過原有物質(zhì)中的烯的結(jié)構(gòu)，在非金屬有機(jī)催化劑的催化作用下，生成偶極子，再通過加成的方式形成了大型環(huán)狀分子；另外一種環(huán)加成的方式是利用反應(yīng)的過程中生成的中間體，利用非金屬有機(jī)催化劑的催化作用使得醛逐漸加成形成環(huán)加成的產(chǎn)物，像是乙烯酮和三氯乙醛的加成反應(yīng)；此外，環(huán)加成的原理還包括不對稱的環(huán)加成反應(yīng)，Diels-Alder反應(yīng)等等不同的方式。

3、縮合反應(yīng)

縮合反應(yīng)是指一個以上的有機(jī)分子在催化劑的作用下形成一個大分子的反應(yīng)，在這一過程中往往會失去比較小的分子像是水分子或者是一些結(jié)構(gòu)比較簡單的分子。在有機(jī)化學(xué)反應(yīng)中，縮合反應(yīng)包括羥醛縮合反應(yīng)即烯胺上的氮原子與羧基上的氧原子以及醛羰基上的氧原子共享同一個氫原子從而發(fā)生縮合反應(yīng)，也包括米希爾加成、羅賓森環(huán)化反應(yīng)等等。

4、共軛加成

共軛加成是指共軛體系的兩側(cè)或者是中間的原子發(fā)生加成從而形成共軛加成反應(yīng)體。共軛加成包括硫醇的共軛加成、多氮化合物的共軛加成。其原理都是在非金屬有機(jī)催化劑的作用下，共軛體系中的兩個原子發(fā)生了加成反應(yīng)形成新的物質(zhì)，其反應(yīng)的對映選擇性比較高，因此反應(yīng)的效果比較好。5、氫氰化反應(yīng)氫氰化反應(yīng)通過醛和氰化氫在非金屬有機(jī)催化劑的催化作用下生成手性氰醇，作為一種十分重要的反應(yīng)中間體。原本手性氰醇的生成比較復(fù)雜需要使用氰酶進(jìn)行催化，但由于非金屬有機(jī)催化劑的使用，同樣能實現(xiàn)反應(yīng)過程中的高轉(zhuǎn)化率和高對映性，因此極大的提高了手性氰醇的生產(chǎn)效率。另外一種是亞胺的氫氰化，其原理與手性氰醇生成的原理是類似的。

6、烷基化反應(yīng)

烷基化反應(yīng)是指有機(jī)化合物中的碳氮氧中的氫原子被烷基替代，從而形成新的烷基化產(chǎn)物。其包括了不飽和雙鍵烯丙基化等不同種類的烷基化反應(yīng)。

三、結(jié)語