淺析化工工藝實驗與化工生產實踐的相結合

李崧源（青島大學化工學院，山東 青島 266001）

淺析化工工藝實驗與化工生產實踐的相結合

李崧源（青島大學化工學院，山東 青島 266001）

隨著社會的不斷發展，化工工藝實驗逐漸得到了重視。它是化學工業生產的基礎，其中包括了材料、輕工業、石油業、醫學等多個領域，并在不同的領域都取得了非凡的成就。而從本質上來講，化學工藝生產是一項實踐性非常強的項目，它對質量和過程都體現了極高的要求，并且對科學做出了巨大的貢獻。因此，本文從化學工程與工藝專業實驗的定位出發，對化學工藝實驗與化工生產實踐的結合進行研究。

化學工藝實驗；化工生產實踐；結合

近幾年來，化學工藝實驗在生產中發揮了巨大的作用，并且受到了人們的關注。從技術性來講，化學生產的先進性非常強。它涵蓋了有機化工、石油化工以及精細化工程等多個傳統生產工業，同時也在此基礎上實現了進一步的創新，在不同領域都有了應用性與實踐性。

1 化學工程與工藝專業實驗的定位

1.1 化工專業實驗和基礎化學實驗的區別

化學實驗是化學基礎性研究的一部分。它與傳統的化學實驗相同，都體現了生產的技術性與優化性。但在專業化工實驗卻與基礎化學實驗有著很大的不同。首先，從性質上來講，化學專業實驗強調的是整體性與專業性，它不僅僅是一個單一的操作平臺，對操作者的技術也有著很高的要求。而基礎化學實驗則不同，它只屬于學科中的實驗環節。例如，在基礎化學之中，我們很少使用一些大的設備和儀器進行操作，只在小范圍內研究化學因素之中的變量或者是物質流動過程中的特點。但在化學專業實驗中則不同，我們會制定設備，并根據設備的實際大小進行管理。再如：在化學基礎實驗中的有機物分離。一般我們都會使用到蒸餾水或者是分餾柱儀器，在對不同原料進行劃分的基礎上進行實驗。但在化學專業實驗中，我們還要考慮到化學成本的融合性以及實際過程中生產能力等等。所以，從這幾個方面來講，化學工程與基礎化學實驗有著一定的區別，也預示著結合的重要性與必要性。

1.2 化學工程與工藝專業實驗的目的

在化學工藝實驗與化學生產的相結合的分析中，我們首先要明確化學工程與工藝專業實驗的目的所在。從化學工藝實驗的角度來講，它能夠使操作者在實驗過程中將理論融合進去，并且明確最終的實驗目的，達到真正掌握的目的。第二，在工藝專業實驗的基礎上，操作者要根據相關的流程進行規范性操作，他們會注意到每一步的操作條件，掌握好實驗過程中的化學制品的用量，依照獲得的數據進行結果分析，在專用儀表選擇的基礎上確定演練順序，做到實現故障的及時處理。最重要的是，化學工藝實驗能夠為化學生產操作打下基礎。第三，從化學工程的角度來講，它主要屬于工程建模的過程，能夠使操作者利用實踐中的變量進行結構分析，將一些不確定的因素予以剔除，根據描述的方式組織實驗、建立模型、優化實驗，并得出結果。最終使操作者明確，結果的得出一定要在數據可靠的前提下，否則會產生一定的誤差。第四，化學工程與工藝專業實驗能夠使操作者意識到理論與實踐相結合的重要性，鞏固化學知識。

2 化學工藝試驗內容

2.1 化工工藝的基本內涵

選取適用的材料，指定合理的化學實驗方法，最終通過化學反應得到相應的成品。化學工藝包括實驗中的所有方法。例如：在石油和煤氣的研究之中，操作者可以將石油作為原材料進行提取，觀察化學的合成方式以及基本反應原理。通過化學工藝的選用以及總結，實驗者應該掌握以下內容：首先，針對化工操作中的基本內容，提取適用原理，在觀察化學反應的過程中進行分析。其次，實驗者應該熟悉其中的主要設備，能夠做到靈活性運用。

2.2 化工工藝仿真訓練

化學工藝的仿真訓練往往是實驗中最重要的一個步驟，也是生產實踐的基礎內容。仿真是化學應用的科學技術模擬平臺，它能夠將化學工藝以動態化的過程表現出來。我們也可以將過程仿真視作數字化仿真。在仿真訓練中，實驗者可以利用模型工具進行時時跟蹤，使操作環境更加逼真，實驗過程更加完整。我們主要在模擬器中進行相關的程序控制，選用適當的儀器，模擬實際生產設備。化學工藝的仿真模擬訓練主要是鍛煉操作者的整體把控能力，使他們建立知識點之間的聯系。例如：在流干燥的實驗當中，實驗者可以在仿真平臺處進行干燥固體物的濕化處理，比較真實的看到氣體離開固化物的過程，并且氣體的運動速度、物料轉化過程中的平衡條件以及產生的阻力都能夠以動態的形式呈現出來。實驗者根據以上數據進行分析，并且建立二者之間的關系。

3 化工工藝與化工生產實踐相結合

3.1 引進仿真實驗，進行內容整合

引進仿真實驗，將化學工藝與生產相統一是結合過程中最主要的一個部分。第一，將化工工藝實驗在化工企業中進行，引入化學設備仿真建模，使實驗者能夠更好的了解到生產的全部過程。例如：在許多化工企業中，都有著全反應過程的模型演示器，對不同的實驗生產方式進行分析。如下圖所示，該圖是化學轉爐吹揀過程的仿真模擬實驗。從圖中可以看出，仿真平臺可以設定轉爐的尺寸，根據設備制定系統參數。實驗者根據爐內的鐵水溫度與成分進行流程模擬，仿真平臺會參考系統中輸入的標準數據進行全程分析，將鐵與氧化液的反映過程呈現出來，并分析鐵渣的成分與剛液變化溫度，實現化學工藝與生產的結合。另外，在化學生產中，比較具有代表性的模擬實驗就是合成氨裝置，實驗者在化學單元劃分的前提下進行過程控制，有效利用合成氨催化劑在裝置的融合順序，實現冷凝液在氣壓中的提取，達到堿液回收的效果。在仿真中，實驗者可以對整體過程進行合理組織，了解化學生產中的難點與重點，體現理論與實踐相結合。

圖一化學轉爐吹揀過程的仿真模擬

3.2 增加實驗機會，踐行化工生產

增加實驗機會，也能夠體現工藝與生產相結合的目的。首先，化學工藝實驗是生產的前提。只有在實驗過程中進行精確的練習，才能夠使實驗者踐行到工業生產之中。例如：在精餾實驗裝置設計下，實驗者可以進行“車間打造”，將相關儀器相結合，進行實驗過程的整理。第一，建立完整的平面布局。利用原材料完善獨立的精餾蒸汽發生系統。第二，收集回流罐、冷凝器等器件，進行生產實驗。在大多數情況下，實驗者都無法置身于化工生產的真實環境之中。所以，操作人員可以按照一般工廠的實驗空間設置進行小型安裝，改善化學實驗室的設備管理平臺，也使得實驗就會有所增加，踐行了化工生產的基本條件。第三，在實驗過程中，有時會出現裝置利用方式不得當的情況。而化學工藝實驗與化學生產的結合能夠體現出化工方式的踐行。實驗者可以在化工裝置上進行組織串聯，利用工藝中的基礎原理確定參數標準。如：我們可以通過預熱、原材料制定、儀表的選擇來控制水泵的啟動、能量的調節以及溫度的控制等等。以這種方式加深化學工藝在工業生產中的重要性與可行性。

3.3 構造實驗情境，實現化工生產

在實驗情境的構造下，化工生產也能夠發揮其應有的作用。化學工藝實驗中的過程一般比較復雜，操作者很難將整體條件都予以掌握。因此，要學會化學工藝實驗的串聯與信息的整合。例如：以“氨基酸工藝設計”的學習為例，進行綜合性學習。首先，我們以“染料中間體”作為實驗情境載體，將染料放在硝溶液之中，通過二者的合成進行還原實驗[7]。它的設計包括硝化、還原兩個部分。學習者可以在產品設定的基礎上進行工藝技術優化，從而將化工分析測驗結果予以分析。在建立化學設計方案的前提下將每個環節都貫穿進去，使化學生產技能得到優化，鞏固專業水平。再如：在阿司匹林化學工業的實驗當中，只進行工藝作業是無法使具體特征體現出來的。所以，我們不能將教學實驗進行簡單的復制。首先，應該規范化工生產的基本流程，將材料提取出來。其中的主要材料包括水楊酸以及苯酚胺。利用純凈水將甲醇溶液進行調和，當甲醇溶液達到一定的稀釋狀態時加入苯酚胺，將反映生成后的制劑進行提取。最后，將水楊酸放入到其中，將溶劑脫除的時間予以剔除，保證脫水過程的真空性。在此過程中，我們即實現了化學工藝實驗與化工生產的結合，也避免了乙酸溶液的引入，方便了實驗中的預備過程。

4 結語

綜上所述，本文針對化學工程與工藝實驗的定位作為出發點，對工藝實驗內容進行分析，進而提出其與化學生產的結合措施。從而得出：實驗者應該以實際的操作條件為主，引進仿真實驗，在實際的實驗情境下實現化工生產，提升學習能力與技術整合技術，以實驗的中心環節為主，加強規范性與直觀性，為化工生產的良好發展奠定良好基礎。

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