化工工藝學教學方法與實踐

李 偉

(安徽師范大學 化學與材料科學學院，安徽 蕪湖 241002)

化工工藝學是研究由原料經化學加工制取化工產品的一門科學，是高等院校化學工程與工藝專業的必修課程。內容包括生產方法的評估、過程原理的闡述、工藝流程的組織、設備的選用和設計，以及生產過程中的節能、環保和安全問題[1]。化工工藝學是一門綜合性的學科，內容涉及無機化學、有機化學、物理化學、化工原理、化學反應工程、化工熱力學等學科內容。化工工藝學教材版本較多，我校選用的教材是朱志慶主編的《化工工藝學》的第二版，該教材以典型的無機、有機、精細和聚合物化工產品的生產工藝和過程為主導，著重講述化工工藝學的一些最基本的理論和知識，并突出典型工藝特色，內容精煉，重點突出，編排合理。

化工工藝學有過程工業的特點，即生產不同的化學產品要采用不同的化學工藝，即使生產相同的產品但原料路線不相同時，也要采用不同的化學工藝。盡管如此，化學工藝學所涉及的內容是相同的，一般包括原料的選擇和預處理；生產方法的選擇級方法原理；設備的選擇、結構和操作；催化劑的選擇和使用；操作條件的影響和選定；流程組織；生產控制；產品規格和副產物的分離與利用；對不同工藝路線和流程的技術經濟評價等問題[2]。化工工藝學涉及的學科多，介紹的化工產品種類多，因此，如何組織好課堂教學，提升教學效果，是化工工藝學教學的關鍵。

1 合理安排教學內容，突出教學重點

化工工藝學學科涉及的內容廣泛，介紹的化工產品繁多，各種化工產品有不同的生產方法和工藝流程，以及新工藝的開發等，因此，學生學習本門課程有一定的難度，但是通過對各章節內容的比較分析發現，各種化工產品的生產過程既有共性又有個性，組成多種化工產品生產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，教學內容的選擇和安排在本門課程的教學中尤其重要。我們在教學中對各章節內容做了適當調整。各種化工產品的生產都涉及溫度和壓力條件的選擇，主要由熱力學和動力學分析來確定，原理都是相同的，所以在教學中只對第三章中“合成氨”部分的工藝條件選擇做詳細介紹，后邊章節中的這部分內容都讓學生自己分析，得出結論。在第四章“基本有機化工產品典型生產工藝”中，一共介紹了五種反應類型，分別是選擇性氧化、加氫與脫氫、烷基化、羰基化、氯化，每種反應類型分別介紹了二到三種具體產品的生產工藝，具體內容涉及不同反應類型的反應原理、工藝條件的選擇、催化劑選擇、反應器選型、生產工藝流程組織等，內容多，學生不容易掌握。我們在教學中對這部分內容的安排是，先對每種反應類型著重介紹一種化工產品的制備，詳細介紹完整的工藝流程，對其它化工產品的制備，主要以課堂提問和學生討論的方式學習，并把同種反應類型不同產品的生產工藝作比較。

2 以教材內容為基礎，適當更新教學內容

教材中詳細介紹了多重化工產品生產的基本理論和應用，隨著化學工業的發展和新工藝的不斷開發，化工工藝學的知識也在不斷更新，在教學過程中，適當引進新工藝和新方法，可以拓寬學生知識面，適應人才培養的需要。在教材第三章介紹了合成氨的生產工藝之后，介紹了合成氨技術的發展趨勢，合成氨技術的發展將結合現今的資源儲備情況和社會發展狀況，沿著“低能耗、高效率、零排放”的路線，使合成氨生產的經濟性、盈利性和環境友好性更加和諧統一[3]，具體包括裝置改進、原料結構調整和延長運行周期三個方面。為了加強學生對合成氨新工藝、新方法的了解，適應化工專業未來發展需要，我們在教學中補充了以下內容：(1)合成氣制備：天然氣自熱轉化技術和非催化部分氧化技術(ATR)的原理和應用；(2)潔凈煤氣化技術：以Texaco 水煤漿氣化和Shell粉煤氣化為代表的潔凈煤技術，以及相應的合成氣凈化技術。此外，有些內容我們要求學生查找相關資料，寫成論文作為課程考核。具體內容包括：(1)合成氣凈化技術：以低溫甲醇洗、低溫液氮洗為代表的低溫凈化技術；(2)氨合成技術：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”。通過新內容的引入以及查找資料，使學生對教材內容理解更深刻，對 合成氨生產“節能降耗”有更充分的認識。

3 理論課教學與專業實驗和生產實訓相結合

化工工藝學是一門綜合性的學科，該課程的目的是培養學生理論聯系實際的能力，使學生學會將已掌握的化學與化學工程知識運用到產品工程中，解決產品生產過程的組織與優化。因此，該門課程理論的學習與實踐的結合尤為重要。化工工藝學介紹了很多化工產品的生產工藝流程圖，由于學生在以前的學習中沒有接觸過工藝流程圖，因此，我們在前面章節的教學中，對工藝流程詳細介紹，使學生對工藝流程的組織有較清楚的認識，強化學生的化工工藝意識，在后邊的教學中，對于較復雜的或特別的工藝流程放在課堂上講解，其它的讓同學們自學或以課堂提問的方式學習。工藝流程的學習可以幫助學生掌握生產實訓的操作和生產實習的實踐活動。我校化學工藝學是在大三下學期開設，在這學期之前大部分專業課都已上完，已經開設過一些單元操作實驗，在本學期開設了化工專業實驗，這些實驗有的和課程內容緊密相關，如乙苯脫氫制苯乙烯實驗，在教材第四章脫氫反應中介紹了乙苯脫氫制苯乙烯的工藝，這部分內容和實驗相結合，可以使學生對理論內容有更直觀的認識，生產實訓和工業實習涉及到的設備更多，流程更復雜，學生可以將工藝流程圖的知識用于實際的生產過程。

4 結語

化工工藝學課程的特點決定了教學方法的多樣性和靈活性，我們在教學過程中針對不同的章節內容采用不同的教學方法，調動學生的學習積極性和主動性，力求做到引導思維，啟發創新，強化學生的化工工藝意識，全面提高學生的化工專業綜合素質。