化工工藝學(xué)教學(xué)方法與實(shí)踐

李 偉

(安徽師范大學(xué) 化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院，安徽 蕪湖 241002)

化工工藝學(xué)是研究由原料經(jīng)化學(xué)加工制取化工產(chǎn)品的一門科學(xué)，是高等院?；瘜W(xué)工程與工藝專業(yè)的必修課程。內(nèi)容包括生產(chǎn)方法的評估、過程原理的闡述、工藝流程的組織、設(shè)備的選用和設(shè)計，以及生產(chǎn)過程中的節(jié)能、環(huán)保和安全問題[1]?；すに噷W(xué)是一門綜合性的學(xué)科，內(nèi)容涉及無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、化工原理、化學(xué)反應(yīng)工程、化工熱力學(xué)等學(xué)科內(nèi)容?；すに噷W(xué)教材版本較多，我校選用的教材是朱志慶主編的《化工工藝學(xué)》的第二版，該教材以典型的無機(jī)、有機(jī)、精細(xì)和聚合物化工產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝和過程為主導(dǎo)，著重講述化工工藝學(xué)的一些最基本的理論和知識，并突出典型工藝特色，內(nèi)容精煉，重點(diǎn)突出，編排合理。

化工工藝學(xué)有過程工業(yè)的特點(diǎn)，即生產(chǎn)不同的化學(xué)產(chǎn)品要采用不同的化學(xué)工藝，即使生產(chǎn)相同的產(chǎn)品但原料路線不相同時，也要采用不同的化學(xué)工藝。盡管如此，化學(xué)工藝學(xué)所涉及的內(nèi)容是相同的，一般包括原料的選擇和預(yù)處理；生產(chǎn)方法的選擇級方法原理；設(shè)備的選擇、結(jié)構(gòu)和操作；催化劑的選擇和使用；操作條件的影響和選定；流程組織；生產(chǎn)控制；產(chǎn)品規(guī)格和副產(chǎn)物的分離與利用；對不同工藝路線和流程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價等問題[2]?；すに噷W(xué)涉及的學(xué)科多，介紹的化工產(chǎn)品種類多，因此，如何組織好課堂教學(xué)，提升教學(xué)效果，是化工工藝學(xué)教學(xué)的關(guān)鍵。

1 合理安排教學(xué)內(nèi)容，突出教學(xué)重點(diǎn)

化工工藝學(xué)學(xué)科涉及的內(nèi)容廣泛，介紹的化工產(chǎn)品繁多，各種化工產(chǎn)品有不同的生產(chǎn)方法和工藝流程，以及新工藝的開發(fā)等，因此，學(xué)生學(xué)習(xí)本門課程有一定的難度，但是通過對各章節(jié)內(nèi)容的比較分析發(fā)現(xiàn)，各種化工產(chǎn)品的生產(chǎn)過程既有共性又有個性，組成多種化工產(chǎn)品生產(chǎn)流程的各個單元過程或工序在所起的作用上有共同之處，因此，教學(xué)內(nèi)容的選擇和安排在本門課程的教學(xué)中尤其重要。我們在教學(xué)中對各章節(jié)內(nèi)容做了適當(dāng)調(diào)整。各種化工產(chǎn)品的生產(chǎn)都涉及溫度和壓力條件的選擇，主要由熱力學(xué)和動力學(xué)分析來確定，原理都是相同的，所以在教學(xué)中只對第三章中“合成氨”部分的工藝條件選擇做詳細(xì)介紹，后邊章節(jié)中的這部分內(nèi)容都讓學(xué)生自己分析，得出結(jié)論。在第四章“基本有機(jī)化工產(chǎn)品典型生產(chǎn)工藝”中，一共介紹了五種反應(yīng)類型，分別是選擇性氧化、加氫與脫氫、烷基化、羰基化、氯化，每種反應(yīng)類型分別介紹了二到三種具體產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝，具體內(nèi)容涉及不同反應(yīng)類型的反應(yīng)原理、工藝條件的選擇、催化劑選擇、反應(yīng)器選型、生產(chǎn)工藝流程組織等，內(nèi)容多，學(xué)生不容易掌握。我們在教學(xué)中對這部分內(nèi)容的安排是，先對每種反應(yīng)類型著重介紹一種化工產(chǎn)品的制備，詳細(xì)介紹完整的工藝流程，對其它化工產(chǎn)品的制備，主要以課堂提問和學(xué)生討論的方式學(xué)習(xí)，并把同種反應(yīng)類型不同產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝作比較。

2 以教材內(nèi)容為基礎(chǔ)，適當(dāng)更新教學(xué)內(nèi)容

教材中詳細(xì)介紹了多重化工產(chǎn)品生產(chǎn)的基本理論和應(yīng)用，隨著化學(xué)工業(yè)的發(fā)展和新工藝的不斷開發(fā)，化工工藝學(xué)的知識也在不斷更新，在教學(xué)過程中，適當(dāng)引進(jìn)新工藝和新方法，可以拓寬學(xué)生知識面，適應(yīng)人才培養(yǎng)的需要。在教材第三章介紹了合成氨的生產(chǎn)工藝之后，介紹了合成氨技術(shù)的發(fā)展趨勢，合成氨技術(shù)的發(fā)展將結(jié)合現(xiàn)今的資源儲備情況和社會發(fā)展?fàn)顩r，沿著“低能耗、高效率、零排放”的路線，使合成氨生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性、盈利性和環(huán)境友好性更加和諧統(tǒng)一[3]，具體包括裝置改進(jìn)、原料結(jié)構(gòu)調(diào)整和延長運(yùn)行周期三個方面。為了加強(qiáng)學(xué)生對合成氨新工藝、新方法的了解，適應(yīng)化工專業(yè)未來發(fā)展需要，我們在教學(xué)中補(bǔ)充了以下內(nèi)容：(1)合成氣制備：天然氣自熱轉(zhuǎn)化技術(shù)和非催化部分氧化技術(shù)(ATR)的原理和應(yīng)用；(2)潔凈煤氣化技術(shù)：以Texaco 水煤漿氣化和Shell粉煤氣化為代表的潔凈煤技術(shù)，以及相應(yīng)的合成氣凈化技術(shù)。此外，有些內(nèi)容我們要求學(xué)生查找相關(guān)資料，寫成論文作為課程考核。具體內(nèi)容包括：(1)合成氣凈化技術(shù)：以低溫甲醇洗、低溫液氮洗為代表的低溫凈化技術(shù)；(2)氨合成技術(shù)：以Uhde 公司的“雙壓法氨合成工藝”和 Kelloge 公司的“基于釕基催化劑KAAP工藝”。通過新內(nèi)容的引入以及查找資料，使學(xué)生對教材內(nèi)容理解更深刻，對 合成氨生產(chǎn)“節(jié)能降耗”有更充分的認(rèn)識。

3 理論課教學(xué)與專業(yè)實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)訓(xùn)相結(jié)合

化工工藝學(xué)是一門綜合性的學(xué)科，該課程的目的是培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力，使學(xué)生學(xué)會將已掌握的化學(xué)與化學(xué)工程知識運(yùn)用到產(chǎn)品工程中，解決產(chǎn)品生產(chǎn)過程的組織與優(yōu)化。因此，該門課程理論的學(xué)習(xí)與實(shí)踐的結(jié)合尤為重要?；すに噷W(xué)介紹了很多化工產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝流程圖，由于學(xué)生在以前的學(xué)習(xí)中沒有接觸過工藝流程圖，因此，我們在前面章節(jié)的教學(xué)中，對工藝流程詳細(xì)介紹，使學(xué)生對工藝流程的組織有較清楚的認(rèn)識，強(qiáng)化學(xué)生的化工工藝意識，在后邊的教學(xué)中，對于較復(fù)雜的或特別的工藝流程放在課堂上講解，其它的讓同學(xué)們自學(xué)或以課堂提問的方式學(xué)習(xí)。工藝流程的學(xué)習(xí)可以幫助學(xué)生掌握生產(chǎn)實(shí)訓(xùn)的操作和生產(chǎn)實(shí)習(xí)的實(shí)踐活動。我?；瘜W(xué)工藝學(xué)是在大三下學(xué)期開設(shè)，在這學(xué)期之前大部分專業(yè)課都已上完，已經(jīng)開設(shè)過一些單元操作實(shí)驗(yàn)，在本學(xué)期開設(shè)了化工專業(yè)實(shí)驗(yàn)，這些實(shí)驗(yàn)有的和課程內(nèi)容緊密相關(guān)，如乙苯脫氫制苯乙烯實(shí)驗(yàn)，在教材第四章脫氫反應(yīng)中介紹了乙苯脫氫制苯乙烯的工藝，這部分內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，可以使學(xué)生對理論內(nèi)容有更直觀的認(rèn)識，生產(chǎn)實(shí)訓(xùn)和工業(yè)實(shí)習(xí)涉及到的設(shè)備更多，流程更復(fù)雜，學(xué)生可以將工藝流程圖的知識用于實(shí)際的生產(chǎn)過程。

4 結(jié)語

化工工藝學(xué)課程的特點(diǎn)決定了教學(xué)方法的多樣性和靈活性，我們在教學(xué)過程中針對不同的章節(jié)內(nèi)容采用不同的教學(xué)方法，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性，力求做到引導(dǎo)思維，啟發(fā)創(chuàng)新，強(qiáng)化學(xué)生的化工工藝意識，全面提高學(xué)生的化工專業(yè)綜合素質(zhì)。