“化工过程分析与合成”课程教学中的几点体会

“化工过程的分析与合成”课程是国内外化学工程与工艺专业学生的主干课程之一,是一门综合性和应用性很强的专业基础课程,因而提高“化工过程分析与合成”课程的教学质量和效果对化学工程与工艺专业的学生的培养至关重要。文章针对目前“化工过程分析与合成”课程的教学特点和现状,结合作者自身的一些教学实践体会,讨论了从课程内容、学习评价、课程思政及教学手段等方面提高课程教学质量并调动学生学习积极性的措施。

专业认证背景下的“化工过程分析与合成”课程教学

“化工过程分析与合成”课程是化学工程与工艺专业学生的一门专业核心课程,然而目前存在“化工过程分析与合成”课程教学内容与化工人才培养目标脱节的问题,为此,本文提出将案例式教学融入化工过程分析与合成的教学内容中,通过对实际工程案例的提出、浓缩,并融合进入课堂教学,实现教学模式的创新,提升教学的深度和广度,培养学生解决复杂工程问题的能力。

化工过程中的电子传递、质子传递和分子传递

随着“绿色化学”和“可持续发展”概念以及“碳达峰、碳中和”(双碳)目标的相继提出与推进,化学工业逐步进入绿色化、高端化、智能化发展新阶段。对于包含反应的化工过程有非常经典的“三传一反”理论,以反应动力学为核心,以动量传递、热量传递与质量传递为基础,揭示了物质、能量传递与化学反应的协同强化规律,对化工领域的发展具有重要和深远意义。近年来,由于光能、电能等清洁能源以及绿色生物制造、光电化学工程等新学科引入化工反应过程中,以电子传递、质子传递和分子传递为代表的三类传递现象得到了广泛关注和大量研究,为“三传一反”理论注入了新的活力。在此背景下,尝试将电子传递、质子传递和分子传递三类现象进行分析和介绍,针对不同化学反应的特点,初步总结了通过电子传递、质子传递和分子传递过程的单独或协同强化,以实现传递过程与化学反应过程的高度匹配,进而实现化学反应效率的显著提升。

化工过程系统韧性研究进展与展望

为推动对化工过程系统韧性的研究,通过文献综述的方法,辨析系统韧性概念,解析化工过程系统韧性概念框架,从定性与定量2方面分析化工过程系统韧性评估研究的进展,探讨目前的研究挑战并展望未来研究方向。研究结果表明:化工过程系统韧性表示系统应对不利事件的预测、吸收、适应、恢复和学习能力;扰动下基于系统性能的概率方法是当前化工过程系统韧性定量评估的热点;韧性定量研究的主要挑战为扰动辨识与韧性建模等;未来研究应更多关注耦合扰动下韧性分析、综合韧性建模、动态韧性评估与韧性设计优化等方向。研究结果可为化工过程系统韧性的研究与应用提供参考。

结构催化剂耦合反应精馏的化工过程强化技术在化工分离工程实验教学中的设计与探索

设计了一个结构催化剂耦合反应精馏技术一步合成乙酸环己酯同时利用精馏过程分离环己烯/环己烷的化工分离工程专业实验。首先,采用浸渍涂敷法合成高效稳定的Nafion-SiO_(2)/SS-fiber结构催化剂。然后,对结构催化剂的物理化学性质进行表征。最后,通过单因素实验和响应面优化分析反应精馏工艺参数对催化剂性能的影响。本实验的开展有助于学生理解和掌握精馏章节的相关理论知识和技术工艺,能够帮助学生正确使用精馏装置,理解精馏计算的基本原理。化工过程强化等化工前沿技术融入化工分离工程实验教学将有助于培养学生的科研素养,拓宽学生知识创新视野。

基于产教深度融合的化工过程模拟教学模式

以化工过程模拟课程教学案例改革为例,通过案例教学法、团结互助法、课堂延伸法、实训仿真法,推行“产学合作协同育人”机制。教师与企业工程师共同调整和完善专业培养目标,培养研究生实践能力及创新能力。通过“校企合作,深度优化”、“虚实结合,共建共享”、“双线混融,知行合一”的方式构建“学创一体”的化工过程模拟教学模式,形成独具特色的一体化、多层次、模块化、重开放的虚拟仿真实验教学新模式,基于实际案例分析将化工过程模拟课程建设成精品资源共享课和精品视频公开课。

“化工过程分析与合成”实践教学改革探索

“化工过程分析与合成”是一门实践性很强的课程,将这门课程和实习、毕业设计这些实践类课程充分结合,把实习企业的工程问题或实际生产流程作为真实案例引入课堂进行分析和优化,并作为毕业设计课题用化工模拟软件进行模拟计算,可以高效培养学生使用化工专业知识解决生产一线问题的能力,并有效提高学生兴趣和积极性。

基于工程教育专业认证的课程体系与教学内容的研究与实践--以“化工过程分析与合成”课程为例

新常态下高等工程教育如何进一步深化课程与教学改革,全面提高工程人才的综合素养,是一个极其重要的研究课题。依据工程教育认证标准对大学生毕业要求的关键指标,修订了化工过程分析与合成课程教学大纲,确定了课程目标达成度评价机制,明确了通过课程学习学生应具备的能力,注重课程教学设计,采用以“学生为中心”的新型教学模式,强化教师立德树人的角色,开展培养学生工程素养的工程实际案例教学,构建“以教促竞、以竞促学、以学促改”闭环教学模式,建立科学严谨的考核评价体系,可以为其他工科专业的工程教育专业认证提供很好的参考价值。

以重油加氢实例展示化工过程分析与合成课程中稳态模拟的正、逆问题求解

本文采用了一种基于数值计算的稳态模拟方法,结合实验获取的重质油加氢脱硫实验数据和模型假设,使用数学模型进行“正、逆问题”求解。通过对重油加氢实例的研究,首先实现了重质油加氢脱硫模型的建立,进而基于实验数据求解了稳态模拟的“逆问题”;其次又基于所建立模型及拟合得到的参数完成了稳态模型“正问题”的求解。“正、逆问题”的求解逻辑,不仅是一种有效的科研手段,更是一项脱胎于工程实际案例的教学素材。通过深入探讨重油加氢实例,并结合正、逆问题求解方法,我们可以为学生提供更全面、系统的化工知识和能力培养。

虚拟现实地理信息系统平台在化工厂安全教育中的应用——评《化工过程安全》

虚拟现实技术与地理信息系统的结合构成了VR-GIS平台,这让虚拟现实技术成为三维地理信息系统的数据可视化工具。将其用于化工厂安全教育环节,有利于保障化工生产过程的安全。对操作人员进行安全教育培训,通过平台模拟现实生产的场景,让人们在虚拟环境中体验各种场景,并深刻意识到安全生产的重要性。

统计分析支持下的化工过程稳态检测方法分析

为实现化工过程稳态的快速准确检测,而开展基于统计分析方法的检测技术研究。主要从控制图法、CUSUM累积和法、多变量统计分析等统计方法概述,以及机器学习和深度学习等数据驱动法和模型驱动法对比分析。考察不同方法在检测精度、鲁棒性和计算效率方面的优劣,指出混合检测模型综合考虑先验知识与数据驱动的优点。最后,给出主成分分析判断炼油装置稳态的应用实例,为工业过程监测与控制提供参考。

化工过程安全控制技术与实施

伴随着中国经济的高速增长,化学工业在国民经济中的地位越来越重要,但在发展过程中也遇到了一定的危机和挑战。当前,我国化工生产中存在的一些问题越来越突出,给企业管理者带来了很大的压力。在此基础上,需要提出了一种新的工艺方法,即在保证生产稳定的前提下,提高生产效率。本文通过对化工过程安全控制技术的研究和应用进行分析,旨在为化工企业提高其安全管理水平提供参考。

化工过程安全仪表系统(SIS)的设计原则与实践应用

为提高化工过程安全仪表系统(SIS)的设计效率与安全性能,探讨了SIS的设计原则和实践应用。通过分析化工过程安全的基本概念和风险,结合国际标准与规范,明确了SIS设计的核心原则,包括安全完整性等级(SIL)、冗余性与多样性、故障安全设计等。采用案例分析法,研究了SIS在实际化工企业中的应用,并指出了实施过程中的常见问题及其解决策略。性能评估与验证的案例分析进一步证实了所提出设计原则的有效性。研究还探讨了SIS与工业4.0的融合前景,以及新技术对SIS未来发展的潜在影响。结果表明,遵循文章提出的设计原则与实践策略,能显著提升SIS的安全性和可靠性。

化工过程分析仪表的自动校准技术及其在质量控制中的应用

化工过程分析仪表在化工领域对产品品质具有关键的监测影响力,用于实时监控与深入分析生产过程中的各项数据。文章介绍了化工过程分析仪表的基本职责和其在工业领域的关键作用,自动校准技术在质量控制中的作用与实践分析。自动校准技术通过精细操控设备来优化校准效果,提高检测数据的精准性与可靠性。质量控制领域中的自动校准应用,精确度显著提升,在某特定时刻时间和运维成本大幅降低,成功达到了持续监控和实时监控的目标。自动校准技术具备数据记录与可追溯性特点,解决复杂多变的工艺条件,因此生产效率和产品质量实现关键性突破。

基于改进ResNet-GRU的化工过程故障诊断

为了提高化工过程故障诊断的准确性和可靠性,提出了一种基于改进ResNet-GRU神经网络的化工过程故障诊断方法。首先,采用预激活的方式引入改进的ResNet模型,实现对输入数据的特征提取,从而增强了模型对关键特征的捕捉能力。其次,利用GRU模型对提取的特征进行时序建模,以更好地捕捉故障信号的动态变化。为了评估所提方法的有效性,实验使用TE化工过程数据集,并利用混淆矩阵进行结果分析,改进的ResNet-GRU模型平均故障诊断率可达到95.16%,与其他深度学习方法相比,该方法在故障诊断率和可靠性方面表现出显著的提升。

基于目标问题导向的“石油化工过程概论”课程教学改革与实践

“石油化工过程概论”是化工学院开设的一门公共选修课,主要介绍石油及石油与石化产品的组成、性质和用途,石油加工基本原理、工艺过程及典型设备,并概述了“三烯”“三苯”以及三大合成材料的生产过程。文章以原油蒸馏章节电脱盐主题为例,采用目标问题导向式教学模式进行教学设计,重点阐述了该章节的课程内容、课堂形式和教学成效。石油化工过程概论目标问题导向教学模式改革丰富了课程内容和课堂形式,锻炼了学生的自主学习能力、逻辑思维能力和工程实践能力。

基于工程教育认证的化工过程分析与合成示范课程建设

基于工程教育专业认证的核心要求,在高校开展标准化建设和示范创建工作的背景下,化工过程分析与合成课程进行了教学模式改革,探索以学生为中心的课程教学方法,引导学生从整体上把握化工过程,培养学生应用系统工程的观点和方法研究化工过程系统模拟、分析、优化和合成的基本能力。

面向多学科交叉融合的“化工过程优化设计”课程改革

在化学工业高速发展的背景下,如何培养面向多学科交叉融合的高素质人才,已成为教学改革的重要议题。本文以“化工过程优化设计”课程的教学改革为研究对象,首先分析了化学工业的发展与学科间的交叉融合现状,进而从定位教学目标、教学内容更新、创新教学方式、改革教学评价体系、建设高素质的教师队伍几方面对课程的教学改革进行了讨论。课程教学改革的成效表明,该项研究对人才培养、多学科交叉融合课程建设具有一定的参考价值。

化工过程设计课程的设计和教学实践

工程设计能力以及解决复杂工程问题能力的培养是化工类专业培养目标的重点,也是工程教育认证通用标准的基本要求。实践教学是学生工程设计能力培养的重要途径,化工过程设计课程作为中国石油大学(北京)化工类专业培养学生工程设计能力的实践类课程,在整个工程设计能力培养体系中占有重要地位。文章按照成果导向教育(OBE)的理念,在明确课程对毕业要求指标点支撑作用的基础上,对课程目标进行了设计;按照“突出重点、强化综合能力培养”的原则,确定了课程内容和相应的课程评价方法;详细介绍了中国石油大学(北京)化工过程设计课程的教学设计和实施过程,并对教学实践中的一些经验和体会进行了总结。

化工过程裕量设计与裕量评价

对化工过程的裕量问题进行了总结,介绍了近年来国内外学者对裕量设计和裕量评价的研究进展,讨论了以不确定参数为随机变量的化工过程裕量设计、慢时变化工过程的裕量设计以及无需求解优化问题的裕量设计及裕量评价的研究进展和取得的成果,并对未来进行了展望。