化学反应流程篇1

[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2016）08-0121-03

化学反应工程是化学工程的一个重要分支和组成部分，以化学反应过程和反应器为研究对象，旨在进行化工反应技术的开发、反应过程的优化和反应器的设计与优化，属于化学工程与工艺专业的核心课程。[1]本课程涉及物理化学、化工热力学、化工传递过程、优化与控制以及数学、物理等多领域的知识，是集综合性、工程性和理论性于一体的交叉性很强的一门学科。学生在学习本课程时，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是大学中最难学习的课程之一。[2]甚至，很多学生在学完本课程之后，其思维仍停留在繁琐的计算公式中，不甚清楚所学知识的内在联系和具体应用。尽管已有很多关于化学反应工程的教学、教改论文，在教学内容、教学方法以及考核方法等方面提出很多有益的建议和措施，但是仍有必要进一步的对化学反应工程的内容进行一个系统的梳理，构建一个明确、系统的知识体系框架，对一些容易混淆的概念、知识点予以廓清，并针对部分知识难点的教学提出一些建设性处理方法。鉴于上述原因，笔者经过多年的教学实践，结合学生的反馈，获得一些体会，希望能与同仁们进行交流，提升本门课程的教学效果。

一、构建课程知识体系框架

由于化学反应工程具有内容多、公式多、计算繁琐的特点，很多大学生在学完本门课程后，留下的印象大多是大量、复杂的公式推导和计算，他们仍十分迷惑从这门课程中究竟学到了什么知识，所学知识有什么用？因此，在课堂教学时要力求避免纯粹的繁琐数学描述，着重进行基本概念、基本理论和工程观点的阐述。这就有必要构建一个清晰、明确的化学反应工程的知识体系，让学生清楚课程的核心目标以及不同章节知识点间的内在联系，并不过多的纠结于复杂的数学计算，方能化繁为简，更好的掌握本课程的知识。

图1画出了化学反应工程课程的知识体系框图，涵盖了课程的核心目标、研究对象及其间相互关系和主要章节内容。学习本课程的核心目标是能对化学反应过程进行正确分析，设计和优化反应器。基于此，还可开发新技术和设备，指导和解决反应过程开发中的放大问题，发展和完善反应工程学的理论和方法。工业化学反应总是在一定的反应器中进行，化学反应的特性（化学过程）和反应器的传递特性（物理过程）共同作用，影响到最终的反应结果。为了便于学习和研究，将反应特性和反应器传递特性分开来进行研究和阐述，在分别研究清楚之后，再进行综合。这就需要研究清楚两方面的内容：（1）化学反应特性，主要研究不考虑传递过程的本征动力学，属于每一个化学反应的个性，是影响反应结果的内因，不同的化学反应体系具有不同的动力学表达式。按照参加反应的物相划分，化学反应可分为均相反应和非均相反应。其中，均相反应的反应速率主要受催化剂、温度、浓度（压力）和溶剂特性的影响，在反应体系确定的情况下，其反应速率则可表示为温度（T）和浓度（C）的函数关系，即：-ri=f（T，C）。而非均相反应总是发生在相界面上，其本征化学反应过程涉及多个界面过程（如：气-固相催化反应包含表面吸附、表面反应和表面脱附三个串联过程），其反应速率除受上述因素影响外，还受到反应界面大小的影响，在催化剂确定的情况下，仍可表示为-ri=f（T，C）。本部分内容主要涉及均相反应动力学基础和非均相反应（多相催化催化）动力学基础两个章节。（2）反应器传递特性，主要是指反应器的热量、质量传递（在压力变化不大的情况下，一般不考虑动量传递）和返混特性，属于反应器的共性问题，是影响反应结果的工程因素――通过影响反应器内温度与浓度分布而改变反应结果。反应器按操作方式可以分为间歇式操作、连续操作和半连续操作。其中间隙式操作的所有流体质点具有同样的停留时间，而不存在返混问题；而连续操作的反应器根据返混的大小程度则可以分为完全不返混的平推流反应器（PFR）、完全返混的全混流反应器（CSTR）以及介于二者之间的实际反应器。PFR和CSTR中的流体流动状态是两种理想的极端情况，称为理想流动；而偏离上述两种理想情况的流体流动（不管是否由返混造成）则为非理想流动，对于非理想流动通常通过停留时间分布函数和停留时间分布密度函数，并借助于一定的流动模型来描述其流动特征。本部分内容主要分为理想流动（部分书也称之为均相反应过程）和非理想流动两个章节。

反应器的传递特性与其中发生何种反应无关，故可以通过冷模实验来研究大型反应器中的传递特征；而化学反应的本征反应动力学特性与反应器的尺寸、形式无关，则可以构建小型热态实验研究反应特性。这样就可以比较容易的分别研究清楚反应器的传递特性和化学反应特性。鉴于反应器的传递特性会改变反应器的温度场、浓度场，从而影响反应器内各质点的反应速率，进而又改变反应器内的温度、浓度分布，二者相互作用、相互影响，影响最终的反应结果。因此，需要综合考虑化学反应特性和反应器传递特性，通过数学模型法，联立物料衡算式、热量衡算式、动力学方程、动量衡算式和参数计算式，进行反应过程的分析（包括反应器的热稳定性），从而设计新的反应器或对现有反应器进行优化。本部分内容主要涉及均相反应器（含反应器热稳定性分析）和非均相反应器（主要包括固定床反应器、流化床反应器及多相流反应器）各章节。考虑到我校的化学反应工程教学课时为48学时，关于多流体相反应过程、聚合反应过程以及生化反应过程等章节的内容则不做课堂教学要求，感兴趣的同学可以自学。

二、注重方法

关于教学方法在很多教学论文[3] [4] [5]中已有较好的阐述，在这里主要针对本门课程一些难点抛砖引玉的介绍几个处理方法，希望有助于大学生学习和掌握相关内容，学会将所学知识进行移植、融会贯通。

（三）在化学反应工程中常常会涉及很多优化问题的求解问题

化学反应工程常常涉及串联反应中间产物为目标产物时的优化操作时间，循环反应器的最优循环比，CSTR串联反应器的优化组合，以及CSTR反应器的热稳定性等问题。优化问题求解实际上就是求解极值，惯用的手段就是推导出关键函数与关联操作变量的函数关系式，通过求导并令导数等于零即可求出最优操作条件。这是纯粹的数学问题，学生往往觉得抽象、难以理解，并容易因抽象的数学公式而产生厌学情绪。这时，将关键函数与关联操作变量在图上示意出其变化趋势，再结合关键函数的数学求导进行讲解就很容易被学生理解、接受了。

三、知识的衔接与应用

化学反应工程是一门集理论知识和工程应用于一身的课程，贯穿化学工程专业的大学三年级及其以后的整个大学生涯。在化工专业的课程设置和能力培养上必须注重知识的衔接和应用。我校的化学反应工程课程安排在大学第六学期，同步开设了化工专业实验，其中与本课程紧密相关的实验主要涉及反应器停留时间分布的测定（包括管式反应器流动特性测定、多釜串联返混性能测定）、多孔物质（催化剂）孔径分布及比表面积的测定、甲基丙烯酸甲酯的本体聚合及其聚合反应速度的测定、活性炭吸附法脱除气体中的有机溶剂蒸汽、煤炭反应性的测定、固体流态化实验（含流化床干燥实验）、超细粉体（碳酸钙）的制备等（上述部分实验属于设计性的选做实验）。通过实验强化学生对非理想流动特征、反应器停留时间分布特征及其测定方法、反应速率测定方法、多孔介质上气体吸附特征及其应用、实际反应器等的认识和理解，并能初步创造性的运用所学理论知识进行反应器的操控和数据的处理。第六学期期末即进行为期3周的化工生产实习，其中2周主要在燕山石化的炼油厂和化工厂进行，现场重温各类实际化工反应器及其操控；1周在校内进行，可在新建的化工仿真实验室进行石油常减压蒸馏和催化裂化工段的仿真实习，熟悉各装置的操控、调节和事故分析、处理，增强工程分析和解决工程问题的能力。每年举办的全国大学生化工设计竞赛（自2007年开始举办，时间为每年的5月-8月）为化工类大学生提供了一个很好的培养和锻炼创新思维、工程设计与实践等多方面技能的实战平台。近五年来，我校化工专业学生均组队参赛，参赛人数比例逐年递增，今年的参赛人数达整个化工专业学生总人数（指化工专业三年级大学生，个别二年级优秀学生参与体验但不组队参赛）的65%。从2014开始，我校开始尝试将本年度的化工设计竞赛题目作为化工专业的专业综合设计题目，一改使用多年设计题目的陈旧感，紧追化工领域的当前热点，师生普遍反映效果良好。在化工设计竞赛中的一大核心即是反应器的设计和模拟，有助于夯实化学反应工程学科相关知识，并学以致用。课堂教学――专业实验――设计竞赛――专业综合设计这一系列教学实践活动保证了化学反应工程知识的强化、吸收和从学到用的衔接。

四、结束语

综上所述，对化学反应工程的教学除了常规的教学方法的改进外，尚需要从课程本身的特点出发，从第一堂课开始即要构建一个清晰、明确的课程知识体系，避免过多的纠结于复杂的数学计算过程。并且，在教和学的过程中巧妙的利用一些处理方法解决知识难点，起到融会贯通的作用。此外，教学院系在化工专业培养体系和课程设置上要适当注意专业知识内容的衔接和运用，力争做到学以致用，学以会用。

[ 注 释 ]

[1] 李宝霞.《化学反应工程》教学改革模式探讨[J].高教研究与实践，2012（4）：33-35.

[2] 苟建霞，解胜利，贾冬梅.化学反应工程教学与改革[J].广西大学学报（自然科学版），2008（S1）：264-266.

化学反应流程篇2

中图分类号：TP697 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）22-0297-01

一、化工工艺设计概述

1.化工工艺的概念

把化学原材料向化学产品转换的一种方式与方法就是化工工艺，这一实现方式与方法的所有工业流程都包括在化工工艺当中。想要实现化工工艺从生产到产品的转换，涵盖步骤主要由以下几个方面：

第一，处理原材料。初步处理化工原材料，方式有碾碎、提纯、粉磨等等。

第二，进行设计化学反应。达到化学原材料往成品转换的本质为化学反应的设计，此为化工工艺比较关键的一个步，由已作相关处理的原材料提供其化学反应所需环境，在一定程度上提高化学反应的转换率。

第三，化学产品的精处理。把化学反应生成的产品作出一系列的精处理，使得到的化学产品可以满足于实用性的要求。

2.化工工艺设计

化工工艺设计指的为达到化学反应所需的原材料、反应条件和工艺流程的设计过程的目的。化工工艺设计的范畴相对较大，不但拥有工艺流程设计，还包含工艺流程实现的管理方式等。在尚未进行化工工艺设计时，当最先熟知化工工艺设计的原则和安全规程，经由灵活设计化工生产工艺，达到工艺流程精简、安全规范、高效稳定运行的目的。

3.化工工艺设计的特点

1）化工工艺设计具有系统性的特点。化工工艺流程为一项系统而复杂的设计，其中包括了化工生产的各个方面。

2）化工工艺设计规模各异。不一样的化工生产方式，它的化工工艺设计就不一样，包含化学原材料、化学反应和化学成品等等。

3）化学工艺设计的资料具有不全面性。化工工艺本身为一项特别先进的设计项目，它的流程设计没有特别多的参考经验。

二、化工工艺设计中所存在的安全危险问题及控制措施分析

1.化工工艺设计中对原材料安全性能的控制

化工工艺设计是实现化学原材料往化学成品之间的转换过程，将产生多种不同的化学反应与物理反应，某一种物质在某一形态下具有危险性和危害性，所以当对一些可能具有危险性的物质进行掌握与控制，检验此类物质在化工工艺流程中的稳定性，展开安全性评估和识别，有效防止原材料、半成品以及副产品在化工工艺中出现危险的状况。

2.化工工艺设计中存在的安全性问题及控制措施

化工工艺设计是实现化学反应而拟制的工艺路线与流程，在设计时当综合考虑，在有效保障产品质量的条件下，选择一条相对安全或者能够有效保障安全性的路线，把化工工艺设计中的危险度降到最小。所以，进行工艺流程设计期间当遵循以下的几个原则：

第一，工艺路线实现的最简化。化工工艺实现流程的最简化，能够有效减少化工工艺流程中间所存在的化学反应，提高化工工艺反应的安全性。

第二，尽最大程度地选择危险性和危害性相对低的原材料。对于化学工艺设计的安全性降低原则来说，原材料安全性的提高比化工工艺流程的简化具有更重要的意义。

第三，在最大可能的情况下选择新的设备和新技术。新设备以及新技术能够很好的地把化学反应当中产生的危险物质降低，可以将中间生成物的在一定程度上循环利用，进一步的把化工工艺设计的成本降低，从而把经济效益和化工工艺的安全性与环保性提高。

三、化工工艺设计中控制措施分析

化工工艺流程设计中的核心内容就是化学反应，通过化学反应可完成原材料到成品的转化，许多的安全性问题h及于这一过程当中。因而，对于提高化工工艺设计的安全性有着十分重要意义的部分就是选择安全性良好的化学反应设备。对于化学反应种类繁多的化工工艺来讲，控制化学反应的安全性有着很大的难度。除此之外，还有很多不可控因素存在于化学反应的过程中，像是化学反应需要的温度、湿度控制很难达到精确的控制等，通常能够成为化学反应的一种潜在安全隐患。如果想要很好的对化学反应中设备安全性问题进行控制，就要注意以下几个方面：

1）降低进料量，能够准确的控制化学反应所需的加热速度以及冷却速度。化学反应过程当中，对化学反应具备的条件进行精确控制就是为了有效地提升它的反应转化率。这样，就可以很好的降低相关副产品的生成，把化工工艺的安全性提升。

2）化学反应过程中，要对相应的反应参数进行控制，防止反应仪器产生超压、超荷等状况。化学反应的过程中，反应设备的安全性主要依靠对反应本身的控制，如果化学反应过程当中出现一些超压现象，很大程度上就会致使设备状态失灵，导致安全事故。

3）相关废弃物的排放。化学反应一般会致使产生很多副产品与废弃物，将副产品进行合理的利用就能够很好地实现社会经济效益，很大的价值存在于其中。但是，废弃物不同，不止不可以提供价值，处理不合适还会有严重的环境危害与潜在危险。所以，化工工艺流程设计中应考虑如何处理有关废弃物的排放，做到有关废弃物在达到排放标准之后才可以进行排放。不只是能够很好的实现保护环境，同时可以把化工工艺流程设计的安全性提高。

结语

实现化学工业生产的前提就是化工工艺设计，化工工艺设计有着更高的安全性要求的根本原因是化学工业本身的特殊性与限制性。本文分析了目前我们国家化工工艺流程设计当中出现的问题，并以此提出了相对应的措施。化工工艺设计是一种的流程设计，它具有很强的系统性，其设计时应将影响安全性的各个因素都考虑到其中。但是，无论再完美的设计也很难做到兼顾化工工艺过程当中的任何一个细节，对于在化工工艺生产中所存在的缺陷我们应从化工工艺工艺当中进行及时的补救与修改，把任何一个流程都要控制好，绝对不允许发生化工事故。

参考文献

化学反应流程篇3

中图分类号：0657 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）14-0400-01

流动化学是一种新型合成反应技术，其借助泵提供动力，促使反应物在微通道内采取连续流动方式实施化学反应，具有反应参数高度控制等优点，能显著提高药品的质量及安全性[1]。因此该技术应用越来越广泛，发挥的作用也越来越大，详情如下。

一、流动化学概述

流动化学技术下，化学反应场所是一个连续流动的管道网，液流在管道中相互接触并进行化学反应，这种技术的优点主要是：1、流动过程中并没有留出时间进行加料，反应物中的混合组分比例应保持稳定不变，防止未反应试剂聚集；2、热传递会在流动体系中几乎瞬间完成，对此应更加精确地控制好温度；3、显著提升化学反应有效率，以此减少副反应，反应安全性也由此提升，配置一套流动反应器能保证线性、发散与收敛等多级合成反应的完成，并且在每步反应中能将不同溶剂转换、流速控制到起始材料中[2]。但是这种技术使用中的一个突出问题是：液流试剂与产物必须为可溶，沉淀性产物在液流系统中不兼容，微流系统也是这样，因此常常需要使用很稀的溶液。流动化学技术中会用到微反应器，其能对最小量反应试剂进行精确使用，将反应条件更安全、快速地筛选出来。微反应器也会利用液流增加时间或对反应器并联获得合成材料量[3]。流动化学合成技术在短时间内可以制造更多高纯度化合物，也能将微反应器应用其中，以此实现目标物的快速合成，在线提纯经过色谱，然后扩展到流程中开展高通量筛选，整体加速先导物发现与优化过程。

二、药物合成中的流动化学应用

这里我们将具体探讨分析下药物中间体合成中的流动化学应用。

（一）液-液均相反应

这类反应包含多种具体化学反应，下面我们将具体分析下：1、硝化反应，这种化学反应放热较高，而且反应中的中间体隐藏有爆炸危险，很容易出现副反应。流动化学应用在此种反应中具有显著的优点。传统硝化反应中的试剂具有较高腐蚀性，常常还需要配备专业设备。已经生产上市的耐酸流动合成系统能较好地处理硫酸/硝酸混合物。流动硝化反应与常规合成法比较，能有效提升产品选择性，并在高温条件下实施硝化反应。Astra Zeneca公司会使用流动化学法以3-甲基吡唑作为原料合成3-甲基-4-硝基吡唑，并经过控制温度防止双硝化副产物的产生。2、氧化反应，该反应放热较高，并且有很活泼中间体产生反应，通常在零下50到零下78摄氏度实施间歇式合成法，流动化学反应温度条件则比较高一些，在零下10到20摄氏度之间，这流动化学反应能较准确地对反应中间体进行控制，避免出现间歇式合成大批量过程中的低温难控问题。流动化学对Nef氧化反应的优势较多较高，可将高锰酸钾在连续流反应器中作氧化剂，促使氧化硝基烷烃类化合物变成全铜及羟酸。反应器的散热功能很好，也可以对这种高放热反应进行有效控制，在室温下的反应效果会更好[3]。3、格氏反应，格式试剂能应用于流动化学中，可使用烷基格氏试剂及芳基醛进行化学反应制作仲醇，于室温下对反应条件控制以此获取产品，收获率还是比较高的，高达98%，间歇式反应则需要在零下20摄氏度才能获取相似结果。4、叠氮化反应，叠氮酸毒性高、沸点低且热稳定性比较差，因此该试剂使用时应非常小心。进行叠氮酸反应时应对其安全性进行充分评估，特别是放大反应时。

（二）液-固两相反应

金属催化反应中使用流动化学也有很多优点，可以将其中金属催化剂经过固载或溶解方式进行化学反应。钯催化偶联反应中，将催化剂固定在反应器管壁上，在连续流反应器通道上固载钯催化剂，能成功做好一些底物的加氢反应[4]。一些研究者使用原料为芳基卤或苯基三氟甲磺酸酯，它会与芳基硼试剂在Suzuki-Miyaura作用下发生偶联反应，使用连续流动化学法合成了联芳烃化合物。

（三）气-液两相反应

流动化学也适合用于有气体参加的反应，氟化反应在流动化学中会使操作更加简单、安全，流动化学中应对氟气及氮气混合物的亲电氟化反应产生热量控制好。一些研究者使用镊与聚三氟氯乙烯进行连续流反应器的制备，与1、3-二羟基化合物联系结合在一起选择性地进行氟化反应，然后获得2位氟代替的1，3-二羟基化合物[5]。可以使用上述类似氟化方法制备4-氟-3等。

（四）气-液-固三相反应

气-液-固多相催化反应最多的是氢化反应，该反应的主要影响因素为氢气穿过液体达到固体表面的传质效率。氢化反应过程中会放热，还需有效散热，其借助流动化学使用具有更高的安全性。研究者使用连续流动化学法实施催化三相加氢反应，在通道表面使催化剂Pd固定，通道内流动着气相，液相会沿着通道壁进行流动，而反应物之间的接触面积也比较大，对酮、烯等实施催化加氢之后，在室内温度下进行2分钟反应。

三、结语

作为一种新型技术，连续流动化学技术正持续快速发展，并用于多种类型的有机反应中，也用于化学合成药物及天然产物的合成中。流动化学使用、发展过程中还面临一些挑战与问题，但是总体来说其还是具有显著优势的，随着医学技术的进步与发展，流动处理能力也会随之增加，流动化学在制药行业中将会有更好的应用前景。

参考文献

[1] 赵东波.流动化学在药物合成中的最新进展[J].有机化学，2013，33（2）：389-405.

[2] 蔡苇.连续流动化学在药物合成中的应用[J].今日健康，2016，15（6）.

化学反应流程篇4

 一般在第一层次上是按反应系统的“相态”进行划分的，通常分为均相和多相反应器两大类。大部分的教材也是按照该特征进行内容编排的，如浙江大学陈甘棠所编的《化学反应工程》、北京化工大学郭错等所编的《化学反应工程》等，都是遵循这一模式。而多相反应器又可分为两相和三相反应器，其中两相反应器包括气固相和气液相两类，三相主要是气液固三相反应器。   

 第二层次上的划分标准则有多种，例如可以按“固体存在状态”对两相反应器进行划分，如对气固两相反应器可分为气固相固定床反应器和流化床反应器;可以按“反应性质的不同”分为气固相催化反应器和非催化反应器;也可以按“反应器形状的不同”分为管式、塔式和釜式反应器等，诸如此类，不一而定。又如对气液固三相反应器，可以按固体在床层中的形态分为固体固定型和固体悬浮型，前者有气液并流向下的涓流床反应器，液相向下的逆流涓流床反应器和气液并流向上的填料鼓泡塔反应器;后者则有淤浆床反应器和三相流化床反应器。   

化学反应流程篇5

化学工艺流程试题是新课程改革催生的一种新题型，也是近年来中考化学试题的特色之一。化学工艺流程试题就是将化工生产过程中的主要生产阶段，即生产流程，用框图形式表示出来，并根据生产流程中有关的化学知识步步设问，形成与化工生产紧密联系的化工工艺试题。工艺流程题的结构一般分为题头、题干和题尾三部分：题头一般是简单介绍该工艺生产的原材料和工艺生产的目的(包括副产品)，题干部分主要用框图形式将原料到产品的主要生产工艺流程表示出来，题尾主要是根据生产过程中涉及的化学知识设置成系列问题，进而构成一道完整的化学试题。

在近年来的中考中，“化学工艺流程试题”命题内容广泛，密切联系生产、生活实际，设问方式灵活，充分体现了“化学是真实的”的命题指导思想，其主要特征如下：

1.以化工生产为背景，用框图的形式表述生产流程，主题内容广泛，密切联系生产、生活实际，题材丰富。

2.工艺流程所包含的学科知识比较基础，具有一定的代表性和典型性，流程图中可能出现超纲知识，但试题设问时不会涉及。

3.解答流程题不必将图中每一种物质都推出，一般是问什么推什么。试题的设问一般没有“连带效应”，即前后问题之间没有必然的联系，主要考查学生对已学知识的掌握、理解、迁移、转换、重组和应用的能力。

二、解题策略

1.明确目的，提取有用信息。题头一般是简单介绍该工艺生产的原料和工艺生产的目的(包括副产品)，以及提供一些课本上未出现过但题中必须要用到的信息。通过阅读题头，了解流程图以外的文字描述、表格信息、后续设问中的提示性信息，进而明确生产目的――制备什么物质，找到制备物质时所需的原料及所含杂质，提取出所给的相关信息――物质反应的化学方程式、物质稳定性、物质溶解性等。

2.分析流程，弄清各步作用。首先对比分析生产流程示意图中的第一种物质（原料）与最后一种物质（产品），从对比分析中找出原料与产品之间的关系，弄清：生产流程过程中原料转化为产品的过程中依次进行了什么反应？每一步除目标物质外，还产生了什么杂质或副产物？杂质是否要除去？若要除去，采用什么操作方法除去？采取这样的方法，其目的是什么？

3.看清问题，准确规范作答。无论流程如何陌生复杂，最终命题者设置的问题仍然是课本、考纲所要求掌握的知识点。大多数问题用所学知识便可直接回答，但个别地方往往有悖所学知识，这时就要考虑产物、环保、产量、成本等等。所以答题时要看清所问问题，不能答非所问，要注意语言表达的科学性，如化学方程式要配平，分清所问是实验操作名称还是具体操作步骤等等。

三、解题方法

1.首尾分析法。对一些线型流程工艺(从原料到产品为一条龙生产工序)试题，首先对比分析生产流程示意图中的第一种物质（原料）与最后一种物质（产品），从对比分析中找出原料与产品之间的关系，弄清生产流程过程中原料转化为产品的基本原理和除杂、分离、提纯产品的化工工艺，然后再结合题设的问题，逐一推敲解答。

2.截段分析法。对于用同样的原料生产多种(两种或两种以上)产品(包括副产品)的工艺流程题，用截段分析法更容易找到解题的切入点。

3.交叉分析法。有些化工生产选用多组原材料，事先合成一种或几种中间产品，再用这一中间产品与部分其他原料生产所需的主流产品。以这种工艺生产方式设计的流程题，为了便于分析掌握生产流程的原理，方便解题，最简单的方法就是将提供的流程示意图划分成几条生产流水线，上下交叉分析。

4.“瞻前顾后”分析法。有些化工生产，为了充分利用原料，变废为宝，设计的生产流水线除了主要考虑将原料转化为产品外，同时还要考虑将生产过程中的副产品转化为原料的循环生产工艺。解答这类题，可以用“瞻前顾后”分析法。“瞻前顾后”分析法，是指分析工艺生产流程时，主要考虑原料转化为哪种产品(即“瞻前”)，同时也要考虑原料的充分利用和再生产问题(即“顾后”)。

四、真题解读

1.考查生产硫酸的工艺流程。

例1(安徽)以黄铁矿(主要成分是FeS2)为原料，生产硫酸的简要流程图如下：

(1)写出流程图中一种氧化物的名称：。

(2)将黄铁矿粉碎，目的是。

(3)流程中SO2转化为SO3的化学方程式为。

(4)实验室稀释浓硫酸时应注意什么？。

(5)炉渣(Fe2O3)在工业上可用来。

解析：本题主要考查工业上生产硫酸的工艺流程。(1)氧化物是指由两种元素组成，其中一种元素是氧元素的化合物，流程图中出现了三种氧化物，即二氧化硫(SO2)、三氧化硫(SO3)、三氧化二铁(或氧化铁)(Fe2O3)。(2)将黄铁矿粉碎，其主要目的是增大反应物的接触面积，使黄铁矿反应更加充分，提高原料的利用率。(3)流程中SO2是在加热和有催化剂存在的条件下被氧气氧化为SO3，书写化学方程式时要特别注意反应条件的标注。(4)实验室稀释浓硫酸时，应将浓硫酸沿着烧杯壁缓慢注入水中，并用玻璃棒不断搅拌，使浓硫酸溶于水放出的热量尽快散失，以免酸液沸腾，溅出伤人，切不可将水注入浓硫酸中。(5)炉渣(Fe2O3)中含有丰富的铁元素，在工业上可以用来炼铁。

答案：(1)二氧化硫(或三氧化硫或氧化铁)

(2)使黄铁矿与空气(或氧气)充分接触(3)2SO2+O2催化剂2SO3(4)将浓硫酸沿着烧杯壁慢慢倒入水中，不断搅拌(意思相近即可)

(5)炼铁(合理即可)

2.考查合成尿素的工艺流程。

例2(南京)以天然气为原料合成尿素的主要步骤如下图所示(图中某些转化步骤及生成物未列出)：

(1)尿素与熟石灰混合研磨(填“有”或“无”)刺激性气味。

(2)甲烷和水蒸气在高温及催化剂的条件下反应，生成CO和H2，该反应的化学方程式为。

(3)分离出氨后，可循环利用的两种物质是、。

解析：本题主要考查工业上合成尿素的工艺流程。(1)铵盐与熟石灰研磨会放出氨气，而尿素不属于铵盐，与熟石灰研磨不会放出氨气。(2)书写此类信息型化学方程式，关键是准确找到反应物、生成物和反应条件。(3)从氨气的合成塔出来的气体是氮气(N2)、氢气(H2)和氨气(NH3)的混合气体，氨气被分离后，剩余的两种气体为氮气(N2)和氢气(H2)，这两种物质可以循环利用。

答案：(1)无(2)CH4+H2O催化剂高温CO+3H2(3)氮气(或N2)氢气(或H2)(顺序可颠倒)

3.考查联合制碱法的工艺流程。

例3(梅州)我国化学家侯德榜发明了联合制碱法，其生产产品纯碱和副产品氯化铵的工艺流程如下图所示：

(1)NH3溶于水得到氨水，将无色酚酞溶液滴入氨水中，溶液呈色。

(2)写出反应Ⅰ的化学方程式：，该反应的基本类型为。

(3)操作a的过程是蒸发浓缩、、过滤。

(4)上述工艺流程中可循环利用的物质是。

解析：本题主要考查侯德榜的联合制碱工艺。(1)NH3溶于水得到氨水，氨水显碱性，可使无色酚酞溶液变红色。(2)纯碱是碳酸钠，碳酸氢钠在加热条件下生成碳酸钠、二氧化碳和水，该反应特征是“一变多”，属于分解反应。(3)操作a的过程是蒸发浓缩、冷却结晶和过滤。(4)由工艺流程可知，上述生产中反应物需要通入二氧化碳，生成物中也有二氧化碳，所以二氧化碳可以循环利用。

答案：(1)红(2)2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2分解反应(3)冷却结晶

(4)CO2

4.考查制备新型净水剂氯化铁的工艺流程。

例4(潍坊)潍坊市继续实施农村集中供水工程，集中供水覆盖人口已达到90%以上。自来水厂常用氯气杀毒，用明矾、氯化铁等絮凝剂净化水。以硫铁矿(主要成分为FeS2)为原料制备氯化铁晶体(FeCl3・6H2O)的工艺流程如下：

回答下列问题。

(1)流程中需用30%的盐酸“酸溶”焙烧后的残渣(主要成分是氧化铁)，写出反应的化学方程式：。

(2)二氧化硫能形成酸雨，危害环境。常用下列方法除去：

方法1：将含二氧化硫的废气通入氨水中吸收二氧化硫。氨水的pH(填“大于”、“等于”或“小于”)7。

方法2：将含有二氧化硫的废气通入石灰石悬浊液中，在空气作用下生成硫酸钙和二氧化碳，从而除去二氧化硫，写出反应的化学方程式：。

(3)自来水厂通常用电解饱和食盐水制备Cl2，反应的化学方程式为：2NaCl+2H2O通电2NaOH+Cl2+H2。现需要71t氯气用于自来水消毒，理论上需要含杂质10%的粗盐多少吨？同时生成烧碱多少吨？

解析：本题主要考查新型净水剂氯化铁的制备流程。(1)盐酸与氧化铁反应生成氯化铁和水。(2)氨水是一种弱碱，因此氨水的pH大于7；将含二氧化硫的废气通入石灰石悬浊液中，在空气作用下反应的化学方程式为：2CaCO3+2SO2+O2=2CaSO4+2CO2。(3)根据需要的71t氯气，通过化学方程式可以计算出需要的氯化钠的质量和生成的氢氧化钠的质量，然后根据氯化钠的质量可计算出粗盐的质量。

答案：(1)Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O

(2)大于2CaCO3+2SO2+O2=2CaSO4+2CO2

（3）设电解的氯化钠的质量为x，生成烧碱的质量为y。

2NaCl+2H2O通电2NaOH+Cl2+H2

11780 71

xy71t

11771=x71tx=117t

需要含杂质10%的粗盐的质量为：117t1-10%=130t

8071=y71ty=80t

答：略。

5.考查从海水中获取化工产品的工艺流程。

例5(内江)海水是巨大的资源宝库。下图所示为利用海水为原料获得许多化工产品的流程图：

(1)要鉴别海水是硬水还是软水，可选用的试剂是。

(2)步骤①中选用蒸发结晶法而不用降温结晶法的理由是。

(3)制纯碱过程中，过滤操作所需要的玻璃仪器有烧杯、漏斗和。

(4)步骤②发生反应的化学方程式是，其基本反应类型为。用镁制造的一种镁铝合金，常用作生产飞机外壳的材料，该材料具有的优良性能有(任答一点)。

化学反应流程篇6

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。

化学反应流程篇7

Abstract: In the analysis of the chemical production pollution source, the chemical industry production process is divided into unit process, from a single process beginning understanding, analyzes checkmate, in order to understand the chemical production pollutant emission characteristics.

Key words: chemical production; process flow; pollutant emission; general characteristics

中图分类号：TU3文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

一般来说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。但有一点是不变的，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、物流输送流程、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中产排污一般特征的认识，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。在认识化工生产产排污一般特征时，从单个流程开始认识，逐个分析击破，最后再将污染源汇总，达到了解化工生产产排污特征的目的。

1 化工生产工艺流程的组成

化工生产工艺流程可分割成物料输送、传热工艺、化学反应工艺、物料分离工艺以及物料计量、包装工艺等单元式组成部分，需要强调的是将化工生产工艺分割成单元式工艺流程只不过是为了便于认识工艺流程产排污特征的一种理想化设想，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，它们都是有机融合在一起的。

1.1物料输送工艺流程

物料输送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，也将需要将物料在各设备之间转移的工序。由管路、储罐和输送设备组成的工艺流程即为化工生产过程中的物料输送工艺流程。物料输送工艺流程是化工生产工艺流程中的纽带，是将各生产设备联系在一起的生命线，它的作用就好像生活中汽车、公路及桥梁，能及时将人们生产、学习、生活所需要的物资运送到目的地。合理的输送工艺流程不仅能提高生产效率而且能降低能耗，反之亦然。

1.2传热工艺流程

传热工艺是在化工生产工艺过程中控制温度、压力工序安排的程序。化学反应和反应物料的分离都是在一定的温度、压力下进行的，用来控制化工生产过程中温度、压力下进行的，用来控制化工生产过程中温度、压力的工艺流程即为能量传递工艺流程。能量传递工艺流程包括热量传递工艺流程和冷量传递工艺流程，能量传递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。合理的能量传递工艺流程能大大地提高生产效率而且能极大地减少能耗，降低生产成本，提高经济效益，它也是衡量该生产工艺水平的一个重要指标。

1.3化学反应工艺流程

化学反应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，它的先进与否直接关系到该生产工艺技术水平。很明显，在化工生产过程中肯定会发生一个或多个化学反应，只有发生化学反应的生产过程才是化工生产过程。

1.4物料分离工艺流程

物料分离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。原料在发生化学反应时会同时发生很多副反应，也就会产生很多副产物。而化工生产是要根据工艺要求得到较纯物质，因此，在化工生产过程中就必须将发生化学反应得到的混合物进行分离从而得到较纯的物质。实际上，之所以认为化工生产过程复杂，主要表现在反应混合物的分离过程复杂。一个产品的分离可能包含吸收、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、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、萃取、结晶、干燥等比较简单的单元式物料分离工艺流程。化工生产物料分离工艺流程是化工生产工艺流程的主要部分，它的优良与否直接关系到该产品的收率情况，也是衡量该生产工艺水平的主要指标。

1.5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或缺的一部分。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，有着非常密切的关系和重要作用。

2 产排污一般特征分析

分析化工生产中的产排污通过将化工生产工艺流程分割成单元式的工艺流程，从单个流程开始逐个分析认识，将复杂的流程分段梳理，达到了解掌握整个生产流程产排污情况的目的。笔者以某公司天然气制亚氨基二乙腈生产工艺为例，将化工生产根据单元式工艺流程分段划分对其产排污一般特征进行分析。

2.1物料输送过程的产排污

物料输送过程中的产排污主要指生产中所使用的易挥发原辅料，在生产过程中贮存、使用等环节，不可避免地产生挥发气体，排放废气主要发生在两部分：生产系统和储运系统，包括无组织逸散和有组织排放。将产生的挥发性气体通过管道集中收集处理后排放可转变为有组织排放。

天然气制亚氨基二乙腈项目生产系统排放集中在氢氰酸装置液氨净化工序、氢氰酸反应工序、甲醛装置甲醛合成工序、羟基乙腈装置羟基乙腈合成工序产生的NH3、甲醇、甲醛等挥发性气体，主要发生的节点在反应釜阀门的泄漏及原料液输送转移过程。储运系统排放集中在氨罐区、甲醇罐区、甲醛罐区等，主要污染物为NH3、甲醇、甲醛等挥发性气体。

2.2传热工艺过程的产排污

传热工艺过程中的产排污主要指生产中的集中供热、供汽系统所排放的污染物，天然气制亚氨基二乙腈项目具体是指废热锅炉（包括尾气燃烧炉和有机废液焚烧装置）产生的锅炉废气和锅炉排污水。

2.3化学反应过程的产排污

化学反应过程通常是一个密闭的工艺系统，产排污一般特性为工艺过程产生的不凝气体和反应废催化剂。天然气制亚氨基二乙腈项目具体是指反应装置产生的尾气和废催化剂，其中尾气成分以CH4、HCN、CO为主，属可燃性气体，处置手段为尾气吸收后燃烧排放，主要污染因子包括烟尘、SO2、NOx等；废催化剂包括氢氰酸装置氢氰酸反应器产生的废催化剂、甲醛装置甲醛合成产生的废银催化剂等。

2.4物料分离过程的产排污

物料分离过程由于化学反应过程副反应众多，反应混合物成分复杂，为得到较纯物质使得分离过程复杂，产排污点众多。天然气制亚氨基二乙腈项目废气污染环节包括亚氨基二乙腈装置多次离心母液焚烧产生的焚烧废气、亚氨基二乙腈装置晶体干燥、硫酸铵装置晶体振动干燥过程中产生粉尘，以及硫酸铵装置硫铵液浓缩结晶过程产生浓缩蒸汽；废水污染环节包括氢氰酸装置天然气预处理过程产生的水洗脱硫废水、亚氨基二乙腈装置原液结晶过程产生的分离废水、亚氨基二乙腈装置反应液急冷、蒸发过程产生的急冷废水；固废污染环节包括原辅料天然气、液氨过滤净化产生的废活性炭、有机废液焚烧装置产生的炉渣等。

2.5物料计量、包装过程的产排污

物料计量、包装过程中的产排污主要指生产的产品在计量包装过程中排放的污染物，所排放的污染因子产品中所含成分为主，以气态、粉尘的形式排出。

3 结论

通过将化工生产工艺流程分割成单元式的工艺流程，分析化工生产工艺流程产排污一般特征如下：

3.1 可将复杂的化工生产工艺流程分割成物料输送流程、化学反应、物料分离、热量传递及物料的计量包装等单元式的工艺流程；

3.2 物料输送过程中的产排污一般为生产中所使用的易挥发原辅料，在生产过程中贮存、使用等环节产生挥发性气体；

3.3 传热工艺过程中的产排污主要指生产中的集中供热、供汽系统所排放的污染物，通常以锅炉污染物为主；

3.4 化学反应过程通常是一个密闭的工艺系统，产排污一般特性为工艺过程产生的不凝气体和反应废催化剂；

3.5 物料分离过程由于化学反应过程副反应众多，反应混合物成分复杂，为得到较纯物质使得分离过程复杂，产排污点众多；

3.6 物料计量、包装过程中所排放的污染因子产品中所含成分为主，以气态、粉尘的形式排出。

参考文献：

化学反应流程篇8

化学反应这一要素，被划归成化学生产特有的侧重点。化学反应预设的流程，从实验室更替至产出车间，就形成批量态势下的化工行业。化工范畴以内的技术，对平日的产出流程，带有明晰的影响。只有明辨了应用技术，才能延展原有的产出规模，提快反应的速率。除此以外，化工行业表征出来的环境干扰，还是偏大的。化工技术预设的运用中，应当审慎查验潜藏着的这种污染，采纳经济特性的化解方式，妥善归整这些废弃物。

1 反应流程特有的技术属性

1.1 化工行业表征出来的技术价值

化学范畴内的关联工业，能满足多层级的社会需求。例如：科学家经由审慎的实验，发觉了聚乙烯制备出来的塑料物品，便利了平日以内的居民生活。平日之内的购物中，人们替换掉了竹子编制出来的物品，换成了带有轻巧特性的塑料袋。再如，反应流程制备出来的氧气，促动了航天事业的延展，创设了反应依托的根基。制备出来的化学制剂，在食品产出这一市场范畴内，得以延展并被接纳。

化学反应依凭的化工技术，散布于平日以内的生活生产：饮食及平常出行、其他范畴内的生活层面，都不能脱离特有的化工技术。现今时段内，化工技术凸显出普遍适用这一特性，成为不可更替的生活方式。

1.2 技术潜藏着的污染疑难

化学技术的延展，带来平日之内的生存便利，也添加了常常提到的环境疑难。例如：聚乙烯调制得来的塑料物品，表征着很稳固的分子架构；若把废弃了的塑料埋设于地下，那么经由偏长的时段，塑料也没能腐烂。这就造成规模偏大的白色污染，损毁了区域以内的地下生态。

工厂排放过来的废弃水体，对加工得来的饮用水、带有自燃特性的各类资源，都带来偏重的污染，某些地段发觉了生物不能存留的死水。电镀产出依托的厂家，常常把产出这一流程的偏多废水，直接排放直至区域以内的天然湖泊。由此可见，化工技术创设出来的便利，也携带了偏多的环境灾害。有必要审慎查验化学反应依凭的流程，保障持续特性的化工进展，并着力去缩减附带着的各类污染。

2 审慎选取原料

2.1 应被注重的事宜

化工产出特有的流程以内，选出来的制备原料，密切关联着本源的反应需求。实验室制备得来的化学物质，常用于接续的反应进程。若要制备某规格下的制剂，可选出来的制备途径，能够分出多种。例如：若要经由反应，制备某规格下的氧气，可选取出来的路径涵盖多种。实验室以内的制备流程，并没能带有偏多的约束；但真实情形以下的化工生产，就应审慎考量各类制约。化工技术依凭的制备流程，应着力缩减经济耗费；应尽量节省特有的制备原料，用最小范畴以内的产出代价，换回最大范畴之内的收益。除此以外，应被侧重查验的要点，还包含制备流程特有的环保属性。

化工产出依托的总流程，涵盖特有的节能难题，以及关联着的环保疑难。带有过滤特性及电镀特性的产出行业，经由处理得来的废弃水体，会夹带着危险特性的重金属。重金属附带着的成分，带有毒害的特性，会污染这一区域经由的水源，产生恶劣态势下的生态干扰。为此，选出来的反应原料，应被审慎考量。

2.2 纳米特性的材料选取

有着纳米特性的制备原料，变更了旧有的化工技术。纳米技术被划归成高端范畴内的技术，很接近微观特性的新颖技术。最近几年，纳米关涉的化工技术，正渐渐被接纳。纳米固有的优良属性、内部架构及表征出来的表层结构，都凸显出不可更替的独有优势。添加上去的防护涂层，可以缩减材料本体的溶解特性，阻隔住了紫外线。除此以外，纳米制备出来的各类原料，还凸显了抵挡辐射这一倾向。纳米技术的延展前景最优，它助推了复合态势下的材料进展。

2.3 助推反应的试剂选取

化学反应依凭的催化剂，能有序管控预设的反应时间，密切关联着反应速率及特有的成效性。纳米材料被划归成这一范畴的催化剂，它替换掉了惯常采纳的制剂类别。若采纳常常见到的催化剂，则没能获取期待中的催化实效，还耗费掉了偏多的制剂资源，添加了区域以内的污染。加工流程依托的纳米材料，能缩减原有的催化时间，凸显了高层级的催化实效。

3 后续时段的废物处理

3.1 深层级的处理实效

化工反应依凭的流程，包含前期时段的制备及加工，也包含接续的废弃处理。在这之中，带有环保疑难的废物处理，被看成现今时段的环保疑难。化学反应接续的废物处理，应当经由审慎的比对解析，明辨最优条件，创设最佳情形下的反应率、关联着的反应时段等。废物处理范畴以内的疑难，主要表征在化工场累积着的废物处理。只有变更旧有的处理路径，才能获取预设的处理成效。

3.2 处理废物依托的流程

废物处理依凭的程序，也带有复杂的特性；带有毒害特性的各类物质，应当经由重组及分离，被变更成无毒特性的物质，才能审慎予以排放。通常来看，人们没能提升既有的环保认知，为了缩减这一时段的处理经费，而不愿接纳新颖的技术路径。

化工厂存留着的污水，凸显出最大态势下的危害特性。这是因为，废水夹带着金属特性的物质、没能溶解的偏多毒物。为此，对排放出来的废弃水体，应当经由专家解析，经由前期时段的抽取样本，来明辨废水存留着的毒害物质。在这以后，再依循化学流程的本源机理，把带有毒害特性的废弃水体予以沉淀。这就缩减了污染层级，保障预设的无害排放。

4 明辨微化工技术

比对常常用到的化工技术，微化工技术独有的新颖流程，表征在体系尺度这一范畴的精细化、原料固有的性能提升。例如：化工制备出来的各类流体，会延展原有的传热特性、关联着的传质特性。除此以外，系统经由微型化这一处理，也会提快原有的反应速率。化学反应凭借着的微化工技术，应注重如下层级的侧重点：

4.1 选取合规的反应器

化学反应流程篇9

此类试题的背景材料对学生来说常常是陌生的，一般涉及生产、生活实际及后续（如高中）学习内容；试题呈现形式主要包括生产流程、操作流程、物质变化流程、装置流程、实验流程等，常以物质的制备流程、工业生产流程、废物处理流程、实验操作流程等为主线给题。一个完整的物质制备的化工生产流程，一般具有以下特点： [生产原料][对原料的预处理][核心化学反应][产品的提纯与分离][目标产物] [图1]

熟悉流程中的背景资料、工艺设计原理、生产原理、相关思想及操作目的，明确原始生产原料、目标产物、生产过程、核心反应及相关知识等，是解答此类试题的前提和保障。

二、解题策略与步骤

（1）阅读题头提取信息明确目的。

工艺流程型试题常以学生未知的知识或方法作为题源背景，并将生产或实验目的置于引题信息中。因此，解题时要认真阅读题头资料，找准关键字，获取有用信息，明确生产目的和工艺设计思路。

（2）精读流程对比分析理解原理。

工艺流程图主要包括三部分，即三线（进线、出线、循环线或可逆线），核心反应，框图文字（表明主要原料及产品）。箭头进入框图的是反应物（原料），离开框图的是生成物（常指副产物），箭头最终指向的常是目标产物。解题时应首先关注流程图中的起始物与目标产物，其次关注每一个箭头的指向（进或出），每一个框图内的中转物及副产品，每一条可逆线、循环线上的提示或说明等，从而明确核心反应及生产原理，找到解题线索。另外，审题时要注意查看生产过程中的副产品及环境污染问题，对污染物是怎么处理的，有没有可循环利用的物质等；明确生产过程，尽可能节能减排、避免浪费；明确一切反应或操作都是为了获得产品。

（3）浏览设问纵观全局分析解答。

该类试题常以独立设问或关联设问的形式将要解答的问题置于题尾，每一个设问都可以从框图信息中找出答案。因此，关注题尾设问，沿主线探寻答案及线索，关注核心反应及箭头提示，及时检索并灵活应用所学知识与方法进行分析，是解答问题的关键。

三、中考题型例析

题型1 物质的制备流程

该类试题常以生产、生活实际为背景，主要考查物质的制备与合成，如侯氏制碱、合成氨、合成化肥等，解题时应明确生产原理、生产目的及生产主线，根据箭头指向寻找转化关系，生产原料有时不止一种，常见于流程图的开始，目标产物常现于图末。

【例1】（2015年安徽省）我国制碱工业先驱侯德榜发明了“侯氏制碱法”。其模拟流程如图2： [贝壳

主要成分为

CaCO3][煅烧][反应①][饱和食盐水][H2][NH3][N2][CO2][操作a][NaHCO3

固体][NH4Cl

溶液][反应②][纯碱、CO2、

H2O][一定条件][图2]

（1）反应①的化学方程式是 ，反应②的基本反应类型为 。

（2）工业上用分离液态空气的方法制取氮气，属于 （填“物理”或“化学”） 变化。

（3）操作a的名称是 ，实验室进行此操作所需的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、 。

（4）写出NH4Cl的一种用途： 。

【解析】（1）反应①是高温煅烧贝壳（主要成分为碳酸钙），生成物是氧化钙和二氧化碳。反应②是2NaHCO3[]Na2CO3+CO2+H2O，属于分解反应。（2）工业上分离液态空气制取氮气时没有生成新物质，属于物理变化。（3）过滤是分离固体和液体的操作，操作a是为了分离NaHCO3固体和NH4Cl溶液，属于过滤操作。（4）NH4Cl中含有氮元素，可用作氮肥。

【答案】（1）CaCO3[高温]CaO+CO2 分解反应 （2）物理 （3）过滤 漏斗 （4）用作化肥（合理即可）

【思路点拨】由“侯氏制碱法”的模拟流程图可知，该生产流程的原料是贝壳、氮气、饱和食盐水，它们在一定条件下反应生成碳酸氢钠，碳酸氢钠受热分解可得到最终产物――纯碱。读懂流程图，熟悉二氧化碳的工业制法，化学反应基本类型，物质的变化与用途，过滤操作的适用范围和主要仪器等知识，这些是解答此类题的得分关键。

题型2 金属的提炼流程

该类试题常以金属矿物的冶炼、废旧金属的回收及利用等为背景给题，主要考查金属的性质，金属活动性顺序，有关实验操作及化学方程式的书写等问题。理解主线中提炼金属或其盐类的主要反应原理，弄清生产过程中添加试剂的目的等是解题的关键。

【例2】（2015年北京市）生物浸出技术在金属冶炼中应用广泛。嗜热细菌在65～80 ℃酸性水溶液及氧气存在下，能氧化黄铜矿（主要成分CuFeS2）产生硫酸盐，进而生产铜和绿矾。主要流程如图3： [黄铜

矿粉][试剂a、

氧气、

嗜热细菌][65～80 ℃][含硫酸铜和硫酸铁

的溶液][矿渣][硫酸铜

溶液][氢氧化

铁沉淀][试剂b][反应①][试剂a][反应②][铜][硫酸铁

溶液][绿矾][图3]

（1）分离出矿渣的操作是 。

（2）若试剂b为Fe粉，反应①的化学方程式为 。

（3）氢氧化铁与试剂a发生中和反应，反应②的化学方程式为 。

【解析】（1）分离固体和液体的操作是过滤。（2）试剂b为Fe粉， b与硫酸铜溶液反应可得到铜，因此，反应①为铁与硫酸铜溶液的置换反应。（3）中和反应的反应物为酸和碱，氢氧化铁与试剂a发生中和反应生成硫酸铁，可推知试剂a一定是硫酸，由此可写出反应②的化学方程式。

【答案】（1）过滤 （2）Fe+CuSO4=FeSO4+Cu （3）3H2SO4+2Fe（OH）3=Fe2（SO4）3+6H2O

【思路点拨】本题的生产原料是黄铜矿粉，目标产物是铜和绿矾两种物质（绿矾即 FeSO4・7H2O）。生产过程比较复杂，框图出现“断崖”，具有跳跃性，但题目中要解答的问题比较简单。解题时，弄清生产目的和生产原理，联系问题中的信息提示，可推知试剂a和试剂b。理解置换反应和中和反应的原理，掌握有关化学方程式的正确书写等是得分关键。

题型3 废物的转化流程

该题型主要考查将废旧物品、物质转化与利用的问题，涉及工业“三废”（废水、废气和废渣）的处理等。题中常呈现多种设备及原理，涉及多种物质或方法。解题时注意箭头的指向：箭头指向设备，表明是添加的反应物；箭头离开设备，表明是生成物。设备中的排出物不会对环境造成污染，如H2O、O2、CO2等。

【例3】（2015年北京市）某烟气脱硫的工艺不仅能消除SO2，还能将其转化为石膏 （CaSO4・2H2O）等产品，实现“变废为宝”。主要物质转化关系如图4： [O2、CO2][H2O][H2O][O2][CaCO3][烟气（O2、CO2、SO2）][H2SO3][设备1][设备2][设备3][设备4][CaSO4][CaSO3][石膏][图4]

（1）设备1中，通过喷淋水脱去烟气中的SO2，该反应的化学方程式为 。

（2）设备2中，加入CaCO3的目的是将H2SO3转化为 。

（3）设备3中，反应前后化合价发生改变的元素是 。

【解析】（1）设备1中，烟气中的SO2与H2O反应生成H2SO3（亚硫酸），O2和CO2释放到空气中。（2）设备2中发生的核心反应为CaCO3+H2SO3=CaSO3+H2O+CO2，加入CaCO3的目的是将H2SO3转化为CaSO3。（3）设备3中发生的核心反应为2CaSO3+O2=2CaSO4，CaSO3中硫元素为+4价，CaSO4中硫元素为+6价，O2中氧元素的化合价为0，变为化合物后化合价为-2，可见，反应前后化合价发生改变的元素是氧和硫。

【答案】（1）H2O+SO2=H2SO3 （2）CaSO3 （3）氧、硫

【思路点拨】本题以烟气转化――脱硫技术的流程图为载体，考查了工业废气中二氧化硫的去除与转化过程。解题时要注意每个设备中临时添加或转化的物质及所发生的核心化学反应。根据箭头指向可推知除了烟气外，设备中临时添加的H2O、O2、CaCO3等物质也是反应原料，石膏是终极产品。

题型4 海水的综合利用流程

该题型主要以海水淡化，海水中某种金属的提取，海水晒盐及粗盐中可溶性杂质的去除，海洋中贝壳类资源的利用等为背景，以工艺流程图的形式给题，考查海水资源的综合利用，综合性较强，涉及知识面较广，对学生能力要求较高，看懂流程图是正确解题的关键。

【例4】（2015年烟台市）海洋中蕴含丰富的资源。

（1）海水淡化是解决淡水资源不足的重要方法。下列方法中，可以使海水变为淡水的是 （填字母）。

A.滤纸过滤 B.吸附

C.沉降 D.蒸馏

（2）从海水中提炼出来的重水（D2O）可作原子能反应堆的中子减速剂和传热介质。重水中重氢原子（D）的相对原子质量是2，则重水中氧元素的质量分数为 。

（3）从海水中制备纯碱和金属镁的流程如图5所示： [海水][粗盐][母液][精盐水][吸氨、酸化][加热][Ⅵ][Ⅰ][Ⅲ][Ⅳ][Ⅴ][Ⅱ][Mg（OH2）][MgCl2][电解][Mg][石灰乳][CaO][贝壳

（主要含碳酸钙）][NaHCO3][Na2CO3][图5]

回答下列问题。

①步骤Ⅴ中所加试剂是 。

②粗盐水中主要含有CaCl2、MgSO4等可溶性杂质，可加入下列物质，利用过滤等操作进行除杂。则加入下列三种物质的先后顺序为 （填字母）。

a.适量的盐酸

b.稍过量的Na2CO3溶液

c.稍过量的Ba（OH）2溶液

③第Ⅲ步反应的化学方程式是 。

④在海边用贝壳作原料制生石灰，优于用石灰石作原料的原因是 （写一条）。

化学反应流程篇10

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。

化学反应流程篇11

龚克指出,[5]大学教育区别于基础教育的标志之一,应是从以教为主转变为以学为主。改进以“管灌”为主的培养模式,激发学生的主动求知欲是真正提高教育质量的关键。在化学反应工程课程的双语教学中,我们也在逐渐转变观念,采用多种多样的课堂教学方法,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,以提高学生学习的主动性为目的,着力提高课堂教学效果。下面拟对主要采用的几种教学方法进行介绍。

1•讲授式教学:即教师系统地向学生传授科学知识。由于本课程采用双语教学,学生在学习中往往花费较大精力在理解语言、语法上,反而忽视了课程知识,导致学习效果不够理想。[6]针对这一问题,我们在教学中改变传统的灌输式教学,采用多种形象、生动的手段,如大量的图示、动画,以图文并茂的方式进行讲解,避开学生在语言方面的障碍,使其注意力转移到课程知识的学习,引导学生不要过多关注语言、语法,强调英语语言以“用”为目的,提高学生对知识的接受效果。课堂上经常设问,激发学生克服语言障碍从课本中寻找答案的兴趣。教学中重视双语应用实效,根据学生接受知识的程度,逐渐提高英文讲授和表述的比例;鼓励学生多运用英文,从看例题、做习题开始,到逐渐习惯用英文写作业和考试答卷。

2•互动式教学:即授课过程中教学双方经常进行交流互动。例如在教学中,教师提供工业反应器范例,由学生自行发现反应器的设计特点并主动质疑,然后全班讨论或小组讨论,继而选出学生代表,用英语表达自己对该反应器设计特点的认识和分析原理,最后教师作总结或纠正要点。教师经常选出教材中较为生动的典型章节或例题,提出问题,由学生自行阅读课本,让学生带着兴趣学习,引导学生猜读不熟悉的单词;以学习课程知识为重点,让学生自行讨论阅读的内容,最后教师强调这部分内容中的关键概念和原理。每次课结束,教师都布置任务给学生,要求学生总结本次课程的内容。下次课上首先抽出几位同学对前一次课的内容进行提纲挈领的回顾,由此督促学生课下自主复习,及时回顾,保证知识的连贯性,达到温故而知新的目的。这些互动式教学方法促使学生自主阅读教材,并运用英语语言表达自己对课程内容认知,取得了很好的教学效果。

3•感知式教学:教学中利用各种方式让学生直接感知实际的反应器。我们认为,仅给学生讲授理论知识,往往很难达到预想的效果,而直接感知对化学反应工程教学具有非常重要的作用。由于反应器是化工工艺过程的核心设备,我校有大量的科研力量投入在反应器设计中,已开发的反应器包括催化裂化、催化裂解两段提升管反应器及渣油加氢裂化悬浮床反应器等。此外,各科研组用于科学研究的反应器多种多样,如固定床反应器、流化床反应器、釜式反应器等。在教学过程中,课程组教师创造各种条件,让学生进入实验室参观实际反应装置,不能参观实物的,则以生动的照片、图片来展示,将反应器的特点直观地展示给学生,让学生将抽象的理论与实物建立起联系,显著提高教学的实效。

4•训练式教学:即教学注重学生对所学知识的反复实际训练。目前推进的“卓越工程师培养计划”中,很注重培养学生的工程设计能力,在化学工程与工艺专业随后的课程中有专门培养工程设计能力的化工设计课程,其中不可避免地涉及化学反应器的设计。由此,在课堂教学中,我们除了让学生就每个知识点进行反复训练,还设计题目,让学生就多个知识点甚至整个知识体系进行训练;并设法找到工业实际反应器的数据,例如石油化工过程中涉及的油品催化裂化流化床反应器、乙苯脱氢制苯乙烯固定床反应器、邻二甲苯制苯酐反应器等,让学生身临其境地进行反应器计算或设计的训练。在教学中,针对具体的教学内容,我们分别采用不同的教学方法,激励学生充分发挥主动性,并尽力使课程理论与工程实际相结合,取得了较为满意的教学效果。

二、理论教学与实践教学充分融合

近年来由于校院两级投入的加大,我们的实验和实践教学条件取得了较大的发展。化学反应工程课程组教师,充分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。

目前,针对本课程所设置的教学实验有五个,包括:多釜串联反应器停留时间分布测定实验、固定床及流化床的流动特性实验、管式反应器内的烃类裂解反应实验、苯酐合成反应过程实验以及乙苯脱氢制苯乙烯实验,以强化学生对非理想流动、流体流动示踪方法、停留时间分布、实际反应器形式以及转化率、选择性、反应器换热方式等的认识。这些教学实验,为本课程的实践性教学提供了良好的支撑。进行相关实验时,我们进一步强化学生所学的理论知识,重温重要的概念,使学生在实验过程中切实认识真正的反应器,并运用所学理论知识进行反应器的操控和数据的处理。

我校拥有良好的实践和实习教学条件。化学工程与工艺专业的学生均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环节,引导学生把课程的相关理论知识与现场实践相结合。例如在实习中,我们给学生下达任务,了解相关工业反应器的形式,认识其特点,了解其中所发生反应的类型和特点,调研并取得反应器进出物料组成和流量数据,以此进行物料衡算,计算目的产物的收率、选择性等,使学生对反应工程所学内容有一个回顾,体会到本门课程所学知识在实际工作中的作用,激发学习兴趣,实现理论与工程实际的紧密结合。

我校专为化工专业建成了一个仿真计算实验室,安装了常减压、催化裂化、加氢精制等典型的炼油装置仿真软件。在配合实习教学的同时,它们可以进一步深化学生对化工反应器的认识。仿真实验室还安装了化工设计模拟软件,为化工设计实践提供了良好条件。承担化学反应工程课程的教师,也参与化工设计实践的指导,从中进一步强化有关反应器设计理论的应用,使抽象的理论体现于具体的工程设计中,让学生体会到学有所用。很多学生在化工设计总结中感慨地表示:以前学了那么多理论,不知道有什么用,通过化工设计,又将以前的理论知识回顾了一遍,设计出一套实际的装置,收获很大,很有成就感!目前,我国推进的“卓越工程师培养计划”注重提升学生的工程实践能力和创新能力,[5]本课程理论教学与实践教学充分融合的教学方案无疑正好吻合了“卓越工程师培养计划”的总体思路,也是我们进一步努力的方向。

三、教学与科研相结合

科研在高等教育中具有十分重要的地位,要培养创新型人才,建设一支合格的教师队伍,必须把科学研究作为提高教师素质的关键环节。教学工作是教师的天职,而科研对教师学术水平的提高有着积极的促进作用。国内外经验证明,没有高质量的科学研究,就不可能建立一支高水平的师资队伍。没有高水平的师资队伍,同样也不可能有高水平的教学质量和科学研究。科研是提高教师综合素质和教学能力的第一促进力。

我校化学反应工程课程组教师均具有较强的科研背景,在炼油工艺和催化领域取得了大量的研究成果,掌握着该领域的最新进展,所承担的科研任务大多与化学反应工程课程知识有着紧密的联系。例如,催化裂化两段提升管反应器就是利用化学反应工程的知识所开发出的新型反应器。已开发的多产丙烯(TMP)技术的中心环节也与非均相催化反应动力学和反应器设计直接相关。教师在科学研究中进行自我完善与发展,通过科研工作促进自我知识结构的更新、知识体系的充实、对知识前沿的把握和对学科知识的理解,为教学内容和教学方法的改革奠定了“能动性”基础。

有深厚的科研背景,可以保证教师授课中知识传授的准确性与知识重点的掌握,同时教学中教师会自然而然地把科研中获取的生动案例结合进来,实现将科研成果向教学内容的转化。将科研成果融入课堂教学,一方面能有力促使学生掌握较宽的化学反应工程基础知识,学习化学反应工程的研究方法与思路,了解化学反应工程最新进展及发展方向,另一方面也激励学生提高创新思维的能力,加强工程观点、提高分析工程问题和解决工程问题的能力。以下即是科研成果向教学转化的两个实例:

实例1,利用两段提升管催化裂化技术的科研成果,课上给学生讲授两段提升管反应器的设计思路,从反应动力学特性、反应器流动特性等多角度进行案例剖析讲解,使学生在理解理论知识的同时,接触到工业实际反应器设计案例,抓住学生的兴趣点,大大提高教学效果。

实例2,我们利用科研中对反应器流动行为示踪研究的经验,生动形象地将非常抽象、难懂的非理想流动现象和概念介绍给学生,并利用图片、动画给学生演示非理想流动示踪研究的过程,使学生产生浓厚的学习兴趣。

化学反应流程篇12

无机化工流程题解题能够以真实的工业生产过程为背景，以体现能力立意的命题为指导思想，能够综合考查学生各方面的基础知识及将已有知识灵活运用在生产实际中解决问题的能力，所以这类题成为近年高考的必考题型。笔者从以下几个方面对无机化工流程题进行了探索：

1.这类题常呈现的形式：流程图、表格、图像

2.高考热点：

（1）碱金属及其矿物的开发利用（2）镁、铝及其矿物的开发利用

（3）铁、铜及其矿物的开发利用（4）海水资源的开发利用

3.工业生产流程主线：原料预处理分离提纯获得产品

（1）规律：主线主产品、分支副产品、回头为循环

（2）核心考点：物质的分离操作、除杂试剂的选择、生产条件的控制

4.无机化工流程题考查的知识点如下：

（1）反应速率与平衡理论的运用；

①反应物颗粒大小：反应速率、原料的利用率等

②温度：反应速率、物质的稳定性、物质的结晶等

（2）氧化还原反应的判断、化学方程式或离子方程式的书写；

（3）利用控制pH分离除杂；

（4）化学反应的能量变化；

（5）实验基本操作：除杂、分离、检验、洗涤、干燥等；

（6）流程中的物质转化和循环，资源的回收和利用；

（7）环境保护与绿色化学评价。

5.化工流程题的常见考点：

（1）原料处理阶段的常见考点与常见名词：

①加快反应速率；

②溶解：浸出、浸出率、酸浸；

③灼烧、焙烧、煅烧；

④控制反应条件的方法：

a、温度、浓度、压强、接触面积（粉粹、喷雾、搅拌、逆流）、催化剂等；

b、改变反应速率、促进了平衡的移动：提高了原料的利用率和反应物的转化率；

c、控制酸性或碱性条件的目的和方法：抑制离子水解：通过加酸或加碱；促进离子水解：加入物质与酸或碱反应，不引入杂质；

d、常加的氧化剂：氯水、KMnO4、H2O2、HNO3 、NaClO

（2）分离提纯阶段的常见考点

①调pH值除杂：控制溶液的酸碱性使其某些金属离子形成氢氧化物沉淀

②试剂除杂：

a、在化工生产中水洗的目的一般是除去原料和产品中的可溶性杂质；

b、用酸溶解样品一般是溶解不易溶于水但可溶于酸的盐、金属氧化物和氢氧化物，生成可溶性盐。

c、用碱溶解样品一般是溶解不易溶于水但可溶于碱的非金属氧化物、两性氧化物和两性氢氧化物等，生成可溶性盐。

d、溶解样品过程中通入空气或加入强氧化剂的目的是将原料中有还原性的低价元素氧化为高价元素，生成可溶性物质。

③加热：加快反应速率或促进平衡向某个方向移动（如果在制备过程中出现一些受热易分解的物质或产物，则要注意对温度的控制）。

④降温：防止某物质在高温时会溶解（或分解）、为使化学平衡向着题目要求的方向移动

⑤萃取

（3）获得产品阶段的常见考点：

①洗涤（冰水、热水）洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗。

②蒸发、反应时的气体氛围抑制水解；

③蒸发浓缩、冷却结晶；

④蒸发结晶、趁热过滤；

⑤重结晶

（4）其他常见考点：①化学方程式；②实验仪器；③计算；④信息

6、解答无机化工流程试题的程序：

（1）从题干中获取有用信息，了解生产的产品。

（2）整体浏览一下流程，基本辨别出预处理、反应、提纯、分离等阶段。

（3）分析流程中的每一步骤，从几个方面了解流程：

a、反应物是什么

b、发生了什么反应

c、该反应造成了什么后果，对制造产品有什么作用；

（4）从问题中获取信息，帮助解题。

7.解题策略：

（1）解答流程题首先要找出核心反应步骤，正确理解每一步；

（2）仔细审题，根据小题问题进一步理解题干知识，以便准确回答问题。

（3）解答书写反应方程式的题目时注意配平和标明反应条件；

（4）注重答案的文字叙述规范：

①注意化学仪器、操作步骤中的错别字。

②洗涤沉淀：重复操作2～3次。

③从溶液中得到晶体：蒸发浓缩-冷却结晶-过滤-洗涤-干燥。

④在写某一步骤是为了除杂时，应该注明“是为了除去XX杂质”，只写“除杂”等一类万金油式的回答是不给分的。

⑤看清楚是写化学反应方程式还是离子方程式，注意配平。

⑥解答计算问题时，注意计算结果应带单位和有效数值处理。

8、答题要点：

（1）找出相应的化学原理（化学方程式、相关理论等）。

（2）用化学学科观点来解决和分析。

（3）绿色化学（原子利用率百分之百）。