發(fā)布時間：2023-10-11 16:23:38
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的化學反應工程原理樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
由于攪拌槽內(nèi)的流場的流動具有復雜性，目前對攪拌槽等混合設備的設計和經(jīng)驗成分也采用理論計算的方式，在化工領域中，化工工業(yè)規(guī)模的反應器存在不均勻性等特點，不均勻性隨規(guī)模擴大而加重，因此，對攪拌槽內(nèi)部流場進行研究是非常有必要的。雖然許多化學家對化工領域中的攪拌機槽內(nèi)的流場進行了分析研究，如Harvey等人采用二維模擬計算攪拌槽內(nèi)流場的流體，但隨著技術的不斷改革與發(fā)展，計算流體力學的引進，改變了以二維模擬的計算方式，計算流體力學的方法不僅可以節(jié)約化工研究成本，采用實驗手段不能獲得的數(shù)據(jù)，計算流體力學方法也可以獲得。Sun等人利用計算流體力學中的湍流模型計算了攪拌槽內(nèi)的氣液兩相流動，并且對其進行了三維模擬，通過實驗研究表明，計算流體力學的數(shù)值模擬能有效的計算攪拌器上部的氣體部分，但是，CFD數(shù)值模擬也存在一定的缺陷，不能有效模擬攪拌器底部區(qū)域。計算流體力學CFD與多普勒激光測速儀LDV有效結合，可以對攪拌裝置能更深入的研究，其主要原因是多普勒激光測速儀測量的數(shù)據(jù)可以準確驗證計算流體力學CFD計算的結果，同時多普勒激光測速儀測定特定點的速度也可以作為計算流體力學計算的參考條件。
2.CFD在化學工程換熱器中的應用分析
換熱器是化學工程中使用最多的設備，通過計算流體力學的計算方式，不僅可以精確、詳細的測量換熱設備內(nèi)流場的流動，也可以預測換熱器的性能，經(jīng)濟可靠的換熱器對化工工業(yè)具有重要作用。對于化工中的管殼式換熱設備，其內(nèi)部的幾何形狀設備結構復雜，利用計算流體力學模擬管殼式換熱設備的殼側流場，進而充分了解管殼式換熱設備的殼側在瞬間變化中的溫度場、速度場，CFD的應用有利于分析研究換熱器的基本原理和結構構造。
在我們以前普通的化學反應來看，對于反應后的副產(chǎn)物的處理是相當困難的，并且如果想處理，其治理成本是相當?shù)母?，所以以前那種普通的反應無法從根本上剔除化學工業(yè)中所帶來的一系列危害。而我們所提到的綠色化學工程，就從根本上解決了上述問題。
1.1選擇有益材料對于化學反應來說，最重要的還是選料的環(huán)節(jié)，它的好與壞直接影響著化學反應是否友好是否有益。有效的防范，以達到在過程以及結果的一種良性局面。
1.2采用高效高選擇性的反應原料對于化學工業(yè)來說，化學反應是決定化學工業(yè)生產(chǎn)過程中生產(chǎn)成本和生產(chǎn)難度、充分利用化學資源等各方面的重要性因素。可以降低工業(yè)生產(chǎn)的成本，而且能夠提高產(chǎn)物純度，減少無效反應產(chǎn)物的排放，節(jié)約化學資源，在化學工業(yè)中，有機物的反應復雜，研究機制不確定，所以選擇合適的反應原料，不斷提高工業(yè)技術是對化學工業(yè)的發(fā)展有著重要的意義。
1.3使用綠色無公害的反應催化劑催化劑作為化學反應中能改變反應速率的的物質，在化學工業(yè)中應用廣泛，綠色化學就是研究生產(chǎn)高效高質量的化學反應，不產(chǎn)生任何有害物質，無效產(chǎn)物可以做到循環(huán)利用，無公害。這項生產(chǎn)技術就是高度依賴化學反應過程中的催化劑，不斷創(chuàng)新，不斷推動綠色化學產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，相關機構已經(jīng)著手研究這些優(yōu)良的催化劑.
2尋找高效綠色的化學催化劑對提升工業(yè)生產(chǎn)水平的作用
2.1化學工業(yè)中綠色化學的應用綠色化學的核心就是要利用化學原理從源頭消除污染，做到完全無公害無污染，因此它又被稱為清潔化學，應用范圍廣泛，它涉及有機合成、催化、生物化學、分析化學等學科。工業(yè)中化學反應發(fā)生的條件一般都是高溫高壓，在反應過程中，只有適宜的溫度和壓力才能使用現(xiàn)代化學工業(yè)的技術，另外加上綠色化學的高效催化劑，這項工程才得以不斷發(fā)展。例如上文提到的低維材料碳納米管，催化裂解反應中有很大的化學功效。
2.2化學工業(yè)中綠色化學和現(xiàn)代生物結合的應用。講到了催化劑，這就涉及到另外的技術性學科生物技術。生物技術的就是高科技與高端專業(yè)知識結合的產(chǎn)物，學科內(nèi)又分為細胞工程、基因工程、胚胎工程等等。在化學產(chǎn)業(yè)中主要應用于生物化學。在化學工業(yè)生產(chǎn)過程中，選取有機的生物材料，主要是動植物的原料，另外也會采用他們經(jīng)過上千年演變的產(chǎn)物—地下的煤炭等。催化劑主要由人工催化劑和自然催化劑，分別由人工合成以及采用天然動植物的生物酶。這樣能夠滿足現(xiàn)代化學工業(yè)發(fā)展的需要，同時也能切合可持續(xù)發(fā)展的指導思想，節(jié)約能源，維持現(xiàn)在生態(tài)平衡的狀態(tài)，推動化學工業(yè)發(fā)展。
3結語
化學反應器根據(jù)其反應體系相態(tài)的不同，可以分為均相和多相兩大類，與均相反應過程相比，在多相反應器中各相之間往往存在著傳遞過程，包括熱量傳遞和質量傳遞，傳遞過程的存在對多相反應過程的結果必然產(chǎn)生與均相反應過程不同的影響。例如在氣固相催化反應工程中，氣固相之間存在反應物與產(chǎn)物之間的質量傳遞，并進而發(fā)生熱量傳遞，當反應過程較快而外擴散過程較慢時，過程表現(xiàn)為外擴散控制，無論本征反應速率如何，表觀反應級數(shù)總為一級，表觀活化能總為外擴散過程活化能;又如在氣液相反應過程中，氣相與液相之間也存在著反應物及反應產(chǎn)物之間的質量傳遞，質量傳遞過程的存在也必然影響到反應速率，尤其是反應速率較快時更是如此。
雖然兩類反應器之間存在著一定的差別，但均相反應工程無疑是多相反應工程的基礎，多相反應工程所涉及的各相中所發(fā)生的過程可認為與均相反應過程無異。因此，在均相反應工程中所建立的許多重要概念、理論和方法，完全可以原封不動地應用到多相反應器理論的討論中去，如在均相反應器模擬時建立的軸向擴散概念，在建立多相反應器模型時便可以完整地移植過來;又如平推流和全混流概念，兩類反應器中都有著極廣的應用。
因此，主要針對“均相反應器”開發(fā)過程以圖形形式顯示其內(nèi)在邏輯結構(圖3)，以使學生在學習本課程后能在頭腦中形成化學反應工程學科的完整印象，從而更好地將其應用于實際反應器的開發(fā)過程中。
由圖3可知，即使是均相反應器，相互之間也存在著很大的區(qū)別，因此，第一步是必須要對它們進行分類，可見分類的方法是本學科建立的基本方法。通過分類，人們更清楚地認識到各反應器之間的異同點，如均相反應器按幾何形狀劃分可分為管式、塔式和釜式反應器三類;按換熱方式可分為絕熱、等溫和變溫反應器三類;按操作方式可分為間歇、半間歇和連續(xù)反應器三類;而按混合方式又可分為平推流、全混流和非理想流動反應器三類。根據(jù)反應器不同的特征對其進行劃分，所產(chǎn)生的結果可能不同，但由此而獲得一個極為重要的工程概念，即反應器型式。反應器型式在反應器設計優(yōu)化中屬于三大決策亦量之一，十分重要，在反應器設計中的第一步即是根據(jù)反應過程的特點確定反應器型式。
由圖3還可以看出，針對化學反應器的開發(fā)，一般采取兩種方法，一是數(shù)學模型法，二是經(jīng)驗放大法。在化學反應工程課程中主要講解的是數(shù)學模型法，其基本思路是，應用分解的方法將實際反應器分解為兩部分，即過程和反應設備。過程包括化學反應過程和傳遞過程，由于反應過程規(guī)律和傳遞過程規(guī)律相互獨立，故對其規(guī)律可分別進行研究。而反應設備則主要包含反應器型式和幾何因索兩大類。
為研究化學反應過程規(guī)律，必須要消除掉傳遞過程的影響，由于化學反應規(guī)律和設備大小無關，故化學反應規(guī)律可在微型(或臺式)反應器中進行。這一點非常重要，如化學反應規(guī)律在微型反應器中進行研究，則不僅節(jié)省了大量的資金，更重要的是在微型設備中易保持純化學因索的影響，獲得的反應性質、規(guī)律可以應用到不同規(guī)模的任何反應器中?；瘜W反應過程的性質一般包括化學計量性質、化學反應平衡性質及化學反應動力學性質。
化學反應計量性質是反應平衡性質和動力學性質的基礎，對平衡性質和動力學性質的研究都是基于反應計量性質明確的基礎上進行的，計量性質主要包括反應系統(tǒng)中各組分之間的定量關系，及系統(tǒng)中獨立的反應數(shù)。
反應平衡性質主要包括反應熱效應和反應極限的計算，尤其是反應平衡常數(shù)及平衡轉化率的計算。對可逆放熱反應而言，平衡性質對過程的影響較為復雜，溫度的升高對反應動力學速率往往是有利的，但對平衡而言，平衡常數(shù)隨溫度的升高而降低，所以溫度對平衡性質和動力學性質的影響呈現(xiàn)相反的趨勢，從而引起問題的復雜化。通常對可逆放熱反應存在著最佳溫度，且最佳溫度隨組分轉化率的不同而不同，因此，在整個反應過程中，存在一最佳溫度曲線，反應沿著最佳溫度曲線進行，在轉化率一定時，可以使用較少的催化劑。同時還須認識到，在反應后期，即較高轉化率接近化學平衡時，反應過程往往是由平衡因索控制的。
化學反應工程研究的主要內(nèi)容是化學反應動力學規(guī)律，化學反應動力學特性是化學反應器選型、操作方式和操作條件確定及反應過程優(yōu)化的重要依據(jù)，因此，反應動力學測定是十分重要的工作。然而，反應動力學的精確測定是一項獨立于工藝試驗之外的專門實驗，它不但要求具備滿足實驗精度的特定設備，而且在具體進行時又有相當可觀的實際工作量。因此，進行動力學測定極為重要，其基本思路如圖生所示redlw.com。
動力學方程通常分為3種形式，一是純機理型方程，二是半經(jīng)驗半理論型方程，三是純經(jīng)驗方程。基于碰撞理論、過渡態(tài)理論及分子動態(tài)學而推導出來的純機理型方程，一般僅對簡單反應體系適用，當前反應工程學科應用這類動力學方程進行反應器設計的并不多見。工業(yè)反應體系往往極為復雜，但作為動力學研究發(fā)展的方向，純機理型動力學方程應是每個化學反應工程研究者必須努力的目標;純經(jīng)驗性的動力學方程如描述微生物生長的Monod模型在反應器設計中亦常常使用，但反應工程學科通常使用的是半經(jīng)驗半理論的動力學方程，圖生所示指的就是此類方程。
建立動力學方程模型的基本思路一般是先設定一定的基元反應機理，該機理通常分為兩類，一是有限基元反應組合機理，二是鏈式反應機理，在此前提下，根據(jù)擬平衡態(tài)假設或擬定常態(tài)假設，可以推導獲得一定形式的動力學方程。動力學方程通常分為兩種，一是冪函數(shù)型，另一種是雙曲函數(shù)型。視方程當中是否含有一階微分，動力學方程又可分為積分式和微分式兩種。
在動力學方程確定后，方程中包含兩類物理量，一是伴隨反應過程變化而變化的因索，通常是指反應溫度、反應物濃度及反應時間;另一類是在反應過程中相對穩(wěn)定的、反映反應過程性質的模型參數(shù)。模型參數(shù)無法由模型本身獲得，必須通過實驗確定，這也正是該動力學方程被稱為半經(jīng)驗半理論的原因所在。因為模型參數(shù)必須由實驗確定，于是就必然涉及實驗的設計。實驗設計內(nèi)容通常包含兩個方面，其一是實驗用反應器的選擇，其二是實驗條件的確定。實驗用反應器類型與工業(yè)反應器類型大同小異，不同之處僅僅表現(xiàn)在規(guī)模程度上，實驗室反應器規(guī)模小，通常為11左右，因此，其傳遞過程影響易于消除，任意個對反應結果的影響主要是純化學因索，如此易于反映反應過程的本質。而實驗條件的設計方法包括兩種，當獨立的組分數(shù)僅為1個時，實驗可采用單因索法，當獨立的組分因索多于2個時，則往往采取正交實驗設計方法。
通過實驗獲得一系列實驗數(shù)據(jù)后，接下來的問題是必須求解出動力學模型參數(shù)，求解動力學模型參數(shù)的方法有積分法和微分法?；诜e分式動力學方程的求解方法稱為積分法，基于微分式動力學方程的求解方法則稱為微分法。在大多數(shù)實際情況下，模型參數(shù)求解方法采用的都是微分法redlw.com。
當反應動力學規(guī)律確定后，必須要研究在實際工業(yè)規(guī)模反應器中通常出現(xiàn)的傳遞過程規(guī)律。為研究傳遞過程規(guī)律，通常可以在沒有化學反應的情況下進行，這是因為傳遞過程是反應器的屬性，基本上不因化學反應的存在與否而異。對于一個特定的工業(yè)反應過程，化學反應規(guī)律是其個性，而反應器中的傳遞規(guī)律則是其共性。因此，傳遞規(guī)律受設備尺寸的影響較大，必須在大型裝置中進行。由于需要考察的只是傳遞過程，不需實現(xiàn)化學反應，完全可以利用惰性物料進行試驗，以探明傳遞過程規(guī)律。正因如此，這種試驗通常稱為冷模試驗。
進行冷模試驗研究傳遞過程規(guī)律時需要關注的一個重要問題是:所選模擬設備的大小，即傳遞過程應在多大規(guī)模的模擬設備中進行?為保證所獲得的傳遞參數(shù)準確、有效，所遵循的原則是必須保持在模擬設備中發(fā)生的傳遞過程與實際反應器中所發(fā)生的傳遞過程應“相似”，即符合“相似性原理”。冷模試驗設備的大小必須依據(jù)此原理進行選擇和設計。
在對反應過程和傳遞過程進行了充分的研究后，需要對相關成果進行綜合處理，這一階段主要是在計算機上進行模擬并完成的，如圖5所示。
同時，為驗證模擬結果是否可靠，還必須進行中等規(guī)模的試驗，即中試，又名熱模試驗。熱模試驗存在3個問題需要解決，一是試驗規(guī)模，二是試驗的完整性，三是運行周期。如果熱模試驗結果與模型計算結果相符，說明模型正確，能夠反映實際規(guī)律;如果不相符，則需要修正模型，直至與熱模試驗結果相符為止。
具備了傳遞過程規(guī)律和小試測定的反應過程規(guī)律，并且經(jīng)過了熱模試驗驗證，就能直接設計工業(yè)反應器了，這樣就不存在設備的放大問題。數(shù)學模型方法本身可以直接通過計算就能獲得大型反應器的設計，說明工業(yè)反應過程的開發(fā)并不必然地必須經(jīng)過由小型反應器到中間規(guī)模反應器再到工業(yè)規(guī)模反應器的整個過程。
最后應當要注意的是，數(shù)學模型法要想獲得成功，必須要具備2個基本前提:一是它要求有可靠的反應動力學方程;二是還要有大型裝置中的傳遞方程，兩者缺一不可。
例如，固定床反應器，雖然不少反應的動力學模型研究較為完整，然而由于具體工業(yè)反應器模型參數(shù)難以正確測定，尤其對復雜的工業(yè)反應，其本征動力學參數(shù)也難以把握，因此，對固定床反應器的數(shù)學模擬放大，迄今尚未有比較滿意的工業(yè)應用。
化學反應動力學測定雖然有相當大的工作量，但它畢竟可以在小裝置中進行。而工業(yè)反應器的傳遞模型卻不是小裝置所能解決的，它不但要求大型冷模試驗和必要的熱模檢驗，還需要工業(yè)規(guī)模的測試數(shù)據(jù)和工程研究的長期經(jīng)驗積累。因此，當沒有可靠的大型設備傳遞模型時，數(shù)學模擬放大只能是紙上談兵。此時，精確的動力學測定必然是徒勞的。當然，這并不意味著不需要有關的動力學知識和對反應動力學特征的認識。一個開發(fā)者應當充分具備動力學基礎知識，并據(jù)此巧妙地安排工藝試驗，以便把握反應動力學特征和有關影響因索，為工業(yè)反應器的選型和優(yōu)化服務redlw.com。
由此可見，從化學反應工程的觀點出發(fā)，機理的、定性的、半定量的動力學特征研究應當是結合工藝試驗進行的重要任務。只有當工業(yè)反應器的傳遞模型足夠可靠時，精確的動力學實驗才是必要的，并可用于數(shù)學模擬放大。
2 化學反應工程思維方式
如上所說，在剖析化學反應工程課程各知識點及相互邏輯關系時，本研究采用了分類、分解和綜合的思維方式，而分類、分解其實屬于分析的方法。所以，分析、綜合是反應過程開發(fā)中的基本方法，應深加注意，其中尤以分析方法更是在各種科學思維方式中處于最基本的地位。對于圖3、圖5所示的化學反應工程邏輯結構，當將它們具體應用到實際的化工過程開發(fā)中時，也可用圖6簡略地表示。圖6表示了化學反應工程課程所提供的特有的工程思維方式。
3 結語
關鍵詞：化學工程;石油化工;節(jié)能
不論是在生產(chǎn)領域還是石油化工當中，均必須要依賴于化學反應?；瘜W反應當中的提純與分離技術是生產(chǎn)階段最為關鍵的一項技術策略，其對于整體石油化工生產(chǎn)工作有著無可替代的價值作用。若要想確保能夠順利完成對整體石油化工生產(chǎn)就必須要對質量傳遞及化學反應要有一定的了解，以及應用到相關的換熱設備、流體傳送設備，以便能夠更好地開展節(jié)能工作。據(jù)此，下文將就上述原理與設備展開具體分析，以期能夠實現(xiàn)對石油化工生產(chǎn)達到良好的節(jié)能效果。
1節(jié)能原理
1.1質量傳遞與節(jié)能
石油化工的分離主要是以精餾方式為主，這同時也是質量傳遞的關鍵所在。依據(jù)熱力學原理可了解到，完全差異化的物流混合是一種自發(fā)性的行為，有著明顯的不可逆性；相反的，若要將混合物分離為各種構成成本完全不同的產(chǎn)品之時，便要耗損掉一部分的外部能量。在蒸餾階段物質位于不同相間的轉移是處在溫度與壓力均保持恒定的狀態(tài)下所實施的，相轉移階段的推動力量為化學勢，其在應對相變以及化學改變之時作用價值巨大。在精餾處理階段，蒸汽采用特定壓力降通過精餾塔是導致不可逆的關鍵因素之一。其次為再沸器與冷凝器各自通過特定溫度變化差異加入以及將熱量轉移，更為關鍵的一方面原因是氣體與液體的兩相接觸亦或是在發(fā)生混合之后由于遠遠未能夠滿足于相平衡從而導致精餾階段的不可逆性明顯升高。因而，減小流體流動所出現(xiàn)的壓力降，降低在熱傳導階段的溫差值，降低質量傳遞使得濃度差，都能夠確保精餾階段的功耗大大降低，促使被耗損的功耗大幅度降低。
1.2化學反應與節(jié)能
在化學反應階段當中也會受到動量傳遞、熱量傳遞、質量傳遞和化學反應等原理的支配。化學反應的速率及平衡性是存在密切相關性的，具體可由反應速率將化學平衡導出，然而卻不能反推。因而化學反應的動力學相較于反應熱力學是更加底層的一項核心基礎。熱力學純粹是給出了化學反應的一種可能性，要達到這樣一種可能性還需要能夠由更高的動力學角度來探討化學反應速率與有關影響因素。在化學反應階段，絕大部分狀況下均會同時出現(xiàn)熱量放出亦或是吸入現(xiàn)象。怎樣能夠高效化地應用或供應反應熱量將是在化學反應階段實現(xiàn)節(jié)能最為關鍵的一方面內(nèi)容。針對吸熱反應，應當盡可能科學化地進行熱量供應。吸熱反應溫度也應將其最大程度地減小，以便于能夠更好地應用過程剩余熱量抑或是采取汽輪機抽氣予以熱量供應，降低對高品質燃料的損耗。針對放熱反應現(xiàn)象，便需要盡可能確保對反應熱的科學化應用。放熱反應溫度必須要在允許的范圍內(nèi)達到最大值，以期能夠確保所回收到的熱量有著較高的品質?；瘜W反應設備是開展化學反應最為關鍵的部分，在絕大多數(shù)的反應階段當中往往都會同時存在有流體流動、熱傳導、質量傳遞等流程，其中每一項流程均會不同程度地產(chǎn)生一定的阻力，且還要耗損一定的能量。因此，對反應裝置予以適當?shù)母倪M，降低阻力，便可實現(xiàn)對能量耗損的有效減小。
2節(jié)能設備
2.1換熱設備節(jié)能
這一設備最終重要的一項功能即為實現(xiàn)對熱量的高效化傳導，并且在熱量傳導之時有可能還會因為傳熱方式仍存有一定的缺陷而造成熱量丟失。要想解決這一問題便應當就熱量傳導過程之中的溫度差予以適當?shù)膬?yōu)化協(xié)調，促使溫度能夠始終處在較為穩(wěn)定的狀況之下。熱量傳導還存在有順流、逆流、交差流以及混合流等多種形式，特別是在逆流階段所出現(xiàn)的溫差變化是最為明顯的，在順流階段所出現(xiàn)的溫度變化是最不顯著的。因而，為了盡可能地增強熱量傳導效應，還應盡可能地選用逆流傳熱形式，并借此來實現(xiàn)對熱量損耗的降低。提高換熱設備換熱面積，促使其熱傳導效應能夠盡可能增強。革新傳導設備結構，并借此來提高單位體積內(nèi)的傳熱面積，進而促使換熱器工作效率能夠盡可能地得以提升。若可選用部分直徑相對偏小的傳送管道，還可將管道采取密切排列的方式，采用形狀適當?shù)某崞軄硖岣邿醾鲗娣e，增強熱傳導效率。要想提升熱傳導能量最有效的方式途徑即為增強熱傳導系數(shù)，這同時也是在熱傳導設備節(jié)能研究領域最為關鍵的一項內(nèi)容。而對于熱傳導效率的提升就必須要新增一部分的冷熱流體以及和管壁間的換熱系數(shù)，尤其是針對換熱性能相對不足的那一部分，可將其管道壁壘的表面設置為粗糙結構，以期能夠實現(xiàn)對底層流體熱傳導效率的影響。此外，還可在管道內(nèi)新增部分插件，引導其轉動同時生成一部分的熱量。
2.2流體傳送設備節(jié)能
2.2.1泵節(jié)能
在流體流動或者是在傳輸階段內(nèi)，都會在一定程度上和傳輸管道內(nèi)壁產(chǎn)生撞擊摩擦，從而便會造成部分能量轉換成了熱能，致使能源耗損量大大提高。依據(jù)能量守恒定律來就流動情況展開分析，需針對流體的流動速度采取適當?shù)目刂拼胧?，從而盡可能地降低管道當中的額外閥門零件，若有需要還可適當新增一些減阻劑來減小流體耗損能量。另外，還可選用更高質量同時效率也更高的泵，來促使流體當中所通過的零部件其表面能夠更加光滑，降低摩擦系數(shù)并最終實現(xiàn)對流體能量耗損的全面降低。
2.2.2壓縮機節(jié)能
在生產(chǎn)石油化工之時，除過離心式壓縮機外常常還會應用到復式壓縮設備，盡管此兩種壓縮設備在原理以及節(jié)能的方式上存在著一定的差異性，然而其在實施壓縮之時，均可促使有效能受損。導致這一問題現(xiàn)象出現(xiàn)的關鍵因素是由于采取了非等溫壓縮處理方式。因此，若要確保壓縮設備能夠達到更好的節(jié)能效果，便需要對壓縮設備的結構予以調整，促使其轉變?yōu)槎嗉墑e壓縮，在傳輸下級過程內(nèi)逐漸冷卻，從而也便能夠最大程度地促使壓縮設備接近于等溫壓縮，可較為高效的降低能量損失，極大地降低額外的能量浪費。
2.2.3離心式壓縮機節(jié)能
這一種類型的設備在運行過程當中出現(xiàn)能量損失的環(huán)節(jié)主要為流動、沖擊、輪阻等環(huán)節(jié)。若要促使這一設備能夠達到更為優(yōu)異的節(jié)能效果，便需轉變其操作方式及設計方案。具體包括：利用對吸入過程壓力的提升，來減小在吸入過程內(nèi)所出現(xiàn)的熱能，降低葉輪阻力，轉變?nèi)~輪及葉片角度，以促使其能量耗損可得以顯著減小。
3結語
總而言之，隨著當今世界能源危機問題的日漸嚴重，資源短缺問題不斷凸顯，節(jié)能技術的重要性也上升到了空前的高度。節(jié)能技術有著多種形式與類型，每一種節(jié)能技術也都有著其最為顯著的優(yōu)勢特點，科學應用好有關的節(jié)能技術，盡最大努力減小能源耗損將是未來在能源應用領域最為重要的一項研究內(nèi)容。石油化工資源作為一種不可再生能源，其完全枯竭只是時間長短問題，對此就必須要在這一方面大力加強有關的研究工作，由每一個環(huán)節(jié)來降低浪費，以期最終能夠實現(xiàn)對經(jīng)濟成本的節(jié)約。
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關鍵詞：綠色化學；研究發(fā)展；環(huán)境保護；應用
1、綠色化學的基本概念
綠色化學是利用化學原理來防止污染的一門學科，也稱環(huán)境無害化學、環(huán)境友好化學、清潔化學，在綠色化學基礎上發(fā)展起來的技術稱為綠色技術、環(huán)境友好技術或清潔生產(chǎn)技術。綠色化學的化學反應過程，實現(xiàn)“零”排放，不產(chǎn)生污染。綠色化學對生產(chǎn)過程來說，包括節(jié)約原材料和能源、淘汰有毒原料、減降廢物的數(shù)量和毒性。 綠色化學通過改變化學品或生產(chǎn)過程的內(nèi)在本質，來減少或消除有害物質的使用或產(chǎn)生，是非?？茖W的，是化學工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的基礎。
2、綠色化學的原則
綠色化學經(jīng)過先驅者10多年的研究與探索，總結出了綠色化學的一些理論和原則，為綠色化學的今后研究工作奠定了墓礎。P.T .A nastas和J.C. W aner提出的12條綠色化學的原則目前為國際化學界所公認，它反映了近年來在綠色化學領域中所開展的多方面的研究工作內(nèi)容，同時也指明了未來發(fā)展綠色化學的方向。
3、綠色化學主要研究內(nèi)容
綠色化學的研究主要是圍繞化學反應、原料、催化劑、溶劑和產(chǎn)品的綠色化開展的，具體包括：新合成方法和路線的研究，特別是新型催化劑和催化過程的研究；新化學原料的研究，包括生物質資源的沽凈轉化和綜合利用；新反應條件及過程的研究，包括對超臨界流體、環(huán)境無害的介質等的研究；綠色產(chǎn)品的設計和研制的研究。
4、綠色化學的主要研究對象
4.1 原料的綠色化
現(xiàn)有的化工生產(chǎn)中，仍有不少產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中使用著劇毒原料。為了確保環(huán)境安全和人類的健康，尋找無毒、無害的原料來生產(chǎn)人類所需的化工產(chǎn)品，是十分必要的。
4.2 化學反應的綠色化
提高化學反應效率符合化學反應綠色化的要求，化學反應的綠色化包括 （1）原子經(jīng)濟性。即最大限度地利用原料和最大限度地減少廢物的排放，減少環(huán)境污染。 （2）反應的選擇性。化學反應的選擇性包括位置選擇性、化學選擇性和立體選擇性。
4.3 產(chǎn)品的綠色化
產(chǎn)品的綠色化是綠色化學的關鍵部分，其實質就是大力研制并且提供人身更安全的環(huán)境友好型化工產(chǎn)品，如新的海洋生物防垢劑、THPS殺菌劑、滅火制冷劑、二酰基肼殺蟲劑等。可降解塑料、環(huán)境友好農(nóng)藥、綠色燃料、綠色涂料、CFCs替代物等等都是很有發(fā)展前景的綠色產(chǎn)品，隨著技術的進步，越來越多的產(chǎn)品將會取代原來的對環(huán)境有害的產(chǎn)品。
4.4 催化劑的綠色化
目前在許多化學反應和化學工藝中，常采用對設備腐蝕較大，污染環(huán)境、危害人體健康和社會安全的化學原材料作為催化劑，目前圍繞催化劑的綠色化展開的研究主要有：仿酶催化劑、固體酸催化、水溶性有機金屬配合催化劑及多相催化體系。
4.5 溶劑的綠色化
溶劑在化學品生產(chǎn)過程中，廣泛的用做反應分離的介質或用做清洗劑。當前廣泛使用的溶劑是揮發(fā)性有機化合物（VOC），其在使用過程中有的會引起地面臭氧的形成，有的會引起水源污染。
4.6 化學設計的綠色化
化學設計的綠色化是利用計算機進行輔助的綠色化學設計。其做法是：首先建立一個盡可能全的化學反應的資料庫，利用計算機進行可能的化學反應的組合；其次確定目標產(chǎn)物和可能采用的原料；第三讓計算機找出能生產(chǎn)目標產(chǎn)物的反應及所需原料，第四以上一步的原料為目標產(chǎn)物再做搜尋，找出該目標產(chǎn)物的合成反應原料，直到得出預定的原料；最后比較各條可能的反應路線的經(jīng)濟技術性及環(huán)境效應，從中選出最佳途徑。
4.7 合成技術的綠色化
合成技術的綠色化是近年來發(fā)展起來的，其宗旨是要減少有毒有害物質的使用，該技術采用一些特別的非傳統(tǒng)的化學方法，獲得多種環(huán)境效果，改善產(chǎn)品的選擇性，降低單位產(chǎn)品的能耗。其中電化學發(fā)是新世紀潔凈技術的重要方法，該方法在化學反應中無需使用有毒有害試劑，而且還可以使反應在常溫、常壓下進行，所以，電化學方法在潔凈合成中個有獨特的魅力。
5、綠色化學的新技術和新工藝
5.1 催化技術
催化劑，不僅可以加速反應的過程，極大地改善化學反應的選擇性和提高轉化率，提高產(chǎn)品質量、降低成本，而且能從根本上減少或消除副產(chǎn)物的產(chǎn)生，減少污染，最大限度地利用各種資源，保護生態(tài)環(huán)境，這是綠色化學研究所追求的目標。
5.2 生物技術
生物技術被認為是21世紀最具有發(fā)展?jié)摿Φ漠a(chǎn)業(yè)之一，是當代科學的高新技術，生物技術在醫(yī)藥、食品、能源、冶金、化工、精細化學品的制造等方面具有廣泛的應用。它的最大特點在于能充分利用生物質資源，節(jié)約能源，易于實現(xiàn)清潔生產(chǎn)，而且可以實現(xiàn)一般化工技術難以實現(xiàn)的化工過程。生物技術主要包括：基因工程、細胞工程、酶工程和微生物工程。
5.3 超聲技術
超聲技術，即聲化學，它是聲學和化學的交叉滲透而產(chǎn)生的一門新興交叉學科。聲化學能改變反應的進程，提高反應的選擇性，增加化學反應的速率和產(chǎn)率，降低能耗和較少廢物的排放，因此聲化學技術作為一種安全無害的“綠色技術”，在合成化學中具有廣泛的應用。
2009年 4 月 26 日
一、實習目的：
建筑環(huán)境與設備工程專業(yè)認知實習，是重要的實踐教學環(huán)節(jié)，通過認識實習可以使學生對本專業(yè)從事的領域和業(yè)務，本專業(yè)的工程情況建立一定的感性認識，使同學們明確自己的專業(yè)范圍，了解專業(yè)一些簡單的設計、施工、維護管理、調試等方面的知識。為以后的專業(yè)學習打下必要的基礎。
二、實習內(nèi)容：
1、氣源部分
熟悉天然氣鍋爐的構造、工作原理、主要參數(shù);熟悉天然氣鍋爐的工藝流程及設備、發(fā)生站流程及設備;
地點：**區(qū)**總公司地下供暖系統(tǒng)
時間：2009年4月24日
天氣雖然惡劣，風力很大，但是我們對知識的渴求絲毫不減，在指導老師的帶領行下，我們一行來到**公司。在實習過程中。我抱著虛心的態(tài)度，積極地記下并了解各種設備的結構，及時向老師請教自己不理解的疑問，去總結我們認識上許多錯誤的認識。 由于在觀摩之前我查閱了相關資料，所以對于老師的講解較為理解，對我**地下天然氣鍋爐房的供暖原理，我有較清楚的認識。
天然氣鍋爐由三部分組成：燃燒設備、換熱設備、自動控制和安全保護裝置。燃燒設備主要是由燃氣燃燒器、點火裝置、燃燒室、送風與排煙系統(tǒng)組成。
目前國內(nèi)鍋爐的內(nèi)部換熱設備有兩種，一種是采用套管換熱器，也就是生活熱水套在采暖換熱器內(nèi)，直接由火來加熱;另一種結構形式是生活熱水采用間接加熱，即通過板式換熱器來換熱。自動控制及安全保護裝置主要有風壓開關、流量開關、熄火保護、缺水保護、過熱保護、溫度傳感器和控制器等組成。燃氣壁掛鍋爐的工作可以簡單看成由兩個過程組成：一個是燃燒過程，就是將燃料與空氣混合著火燃燒釋放出化學反應熱的過程;另外一個是傳熱過程，就是指把燃料燃燒釋放的化學反應熱通過受熱面?zhèn)鬟f給水的過程。
當燃氣供給閥打開，按下啟動按鈕，燃氣壁掛鍋爐將自動完成整個燃燒和換熱過程。首先是風機啟動，風壓開關工作，空氣進入進行20秒的前吹掃，然后燃氣電磁閥打開，燃氣進入燃氣燃燒器，同時點火變壓器開始工作，將220V電壓變成6000V以上高電壓，兩個點火電極彼此放電(若一個電極則是對地放電)形成電弧把燃氣引燃，熄火保護裝置執(zhí)行保護工作監(jiān)視燃燒室火焰狀況。燃氣在燃燒室中燃燒， 把換熱器中的鍋水加熱，鍋水溫度升高用于供暖或將生活熱水加熱， 水把燃氣燃燒形成的化學反應熱進行有效吸收，完成熱量的傳遞過程。
2、輸配部分
熟悉城市管網(wǎng)的布置特點、壓力級制和各種構筑物(門站或儲配站、區(qū)域調壓站)的工藝流程、工作原理及站內(nèi)主要設備。熟悉液化石油氣儲配站的布置、工藝流程及運行原理。
(一)存在的問題分析
1.學生情況高等職業(yè)教育一般學制三年，學生年齡在20歲左右，與本科學生相比，高職學生生源質量相對較差;部分學生基礎差，而且沒有養(yǎng)成良好的學習習慣。前期在高職學習的兩年里，由于高職院校的定位與本科院校有差異，從而造成學生對相應課程的掌握程度不夠，有些學生仍沒有養(yǎng)成好的學習習慣，學習能力相對較差。
2.課程銜接本科教育培養(yǎng)的是研究設計型人才，理論知識的廣度和深度遠超出專科的要求。高職專科教育培養(yǎng)的是應用操作型的人才，理論知識貫徹“必需”和“夠用”的原則，強調動手能力和實際操作能力的培養(yǎng)與訓練。因此，?？圃盒５恼n程設置中，基礎理論知識的課時數(shù)和學習深度遠比不上本科院校，有些課程沒有開設。［7］對于本學院參加自學考試“專接本”的學生來說，由于對“高等數(shù)學”、“物理化學”等先期課程的知識掌握得不夠扎實，加上本身的抽象思維能力差、工程課程基礎薄弱等原因，從而使得其在“化學反應工程”課程的學習過程中遇到的問題較多，一時難以適應。
(二)課程教學內(nèi)容設定和教材選取
1.教學內(nèi)容設定的思想“化學反應工程”課程的內(nèi)容十分豐富，在相對較短的時間內(nèi)要將所有內(nèi)容都講授完很困難。對于參加自學考試“專接本”的學生來說，由于學習的時間緊，學完全部內(nèi)容有些困難，這樣就需要對內(nèi)容進行精簡提煉。由于自學考試“專接本”目的明確，教學內(nèi)容設定時，應緊扣江蘇省高等教育自學考試“化學反應工程”科目的考試大綱的要求，根據(jù)大綱要求來設定教學內(nèi)容并組織實施，以做到有的放矢，從而提高教學效率。
2.教學內(nèi)容的具體設置根據(jù)大綱的要求，均相反應動力學和理想反應器、非理想流動、非均相反應這幾部分內(nèi)容是考核的重點，也自然是教學內(nèi)容的重點。下面對這幾部分進行分解，以確定具體實施的教學內(nèi)容。均相反應動力學和理想反應器著重介紹:影響反應速率的因素;反應速率方程式的建立方法;兩種理想流動模式的特點以及由此造成的兩種理想反應器內(nèi)溫度、濃度、反應速率分布的區(qū)別，進而影響到反應器的生產(chǎn)能力和反應的選擇性;反應器的教學模型———物料、熱量衡算式，在不同反應器不同操作方式下的建立方法;理想反應器的設計計算;如何根據(jù)反應特性和反應器特性進行反應器型式和操作方法的評選等等。非理想流動部分的重點是:搞清楚反應器內(nèi)返混的概念，返混與停留時間分布的區(qū)別和聯(lián)系;停留時間分布密度函數(shù)E(t)和停留時間分布函數(shù)F(t)的物理意義;理想反應器的E(t)和F(t);如何由示蹤實驗數(shù)據(jù)確定E(t)或F(t)和分布函數(shù)的特征值，并由此確定非理想流動模型的模型參數(shù)。非均相反應主要是熟悉掌握氣固催化反應和固定床反應器。非均相反應部分的重點是:如何判別是否存在內(nèi)擴散影響，內(nèi)擴期的影響程度如何，以及在有內(nèi)擴散影響下如何確定催化劑的有效系數(shù)。
3.教材選取本門課程的講授過程中采用以主要教材為主、參考教材為輔的理念，要求學生對大綱涉及內(nèi)容進行系統(tǒng)、深入地閱讀、思考。選用的主要教材為陳甘棠先生主編的“十一五”國家級規(guī)劃教材《化學反應工程》第三版，該教材內(nèi)容全面豐富。
(三)課程教學實施
1.參考考試大綱和歷年試題，以基礎知識為主組織教學根據(jù)考試大綱要求，本門課程自學考試試題側重于檢驗基本概念、基本原理和基本計算方法的理解掌握和靈活應用的程度。試題面覆蓋各章，但體現(xiàn)重點章節(jié)。體現(xiàn)對內(nèi)容了解、理解、掌握三個深度的要求。另外，根據(jù)對前幾年本課程自學考試的試卷的分析，發(fā)現(xiàn)有相當部分的題目考查的都是基礎知識，所以基礎知識是根本。教學過程中，注重基礎知識的講授。通過對基礎知識的深入講解，使學生較好掌握基礎知識并在此基礎上能舉一反三。如:化學反應速率的表達式，貫穿反應動力學的基本知識，形式雖然相對簡單，但根據(jù)條件的不同，會有多種變化形式，講解時要求學生把握基本，再依據(jù)所給條件進行相應變化，以期達到融會貫通的效果。授課時，要求學生按章做讀書筆記，理出主要的概念、原理、公式和方法。
2.注重習題的訓練學習反應工程者，往往能看懂書上的概念，但不會做題目。因而必須盡可能多做習題。首先可從看懂教材中例題入手，然后可以選擇一些反應工程例題與習題書上的例題進行試做，將結果與題解對照。在獨立解題時，對于計算復雜的題目，可以只列出解題思路。同時，由于實際考試時的題型分為選擇題、填充題、名詞解釋、簡答題和計算題等多種形式，學生做習題時也要多接觸各類題型;學生做過習題后，教師對典型的題型進行集中講解，以幫助學生理清不同題型的解題思路和掌握相應的解題方法。在總復習階段，教師詳細分析講解一到兩套模擬試題，學生獨立完成幾套模擬試題的練習是非常重要的環(huán)節(jié)，可以讓學生清醒了解自己對課程知識的掌握程度，利于復習提高。
3.傳統(tǒng)授課方式和多媒體教學相結合采用多媒體技術，能用圖、文、聲、像和動態(tài)視頻等效果直觀地把傳統(tǒng)媒體技術條件下難以表述的現(xiàn)象與過程主動而形象地顯現(xiàn)出來，所以采用多媒體技術來輔助教學，通過形象的手段來表達抽象的內(nèi)容，往往可以收到事半功倍的效果。由于本課程涉及的內(nèi)容相對抽象，學生開始學習時，往往難以理解和掌握。采用形象的多媒體教學，能加深學生對知識的理解和掌握，起到較好的效果。如對于各種反應器的型式和結構、流動模型、氣固相催化反應步驟等知識點，采用多媒體動畫能幫助學生更形象、直觀地理解所學內(nèi)容。
4.培養(yǎng)學生自學能力高職教學要求學生識記的比重相對較大，理解掌握的內(nèi)容相對較少，學生分析解決實際問題的能力相對較差，習慣被動地接受知識?！盎瘜W反應工程”課程的知識理論性相對較強，處理問題時要求學生有較強的獨立思維和抽象思維能力。因此，課程的講授時注重對學生思維能力的培養(yǎng)。進行課程講授時根據(jù)教材的特點，對教材要點、難點、關鍵之處羅列提綱，通過設疑、引讀，引導學生養(yǎng)成預習、自學的習慣。同時，由于時間的關系，課程講授時相對較快，會有部分學生跟不上節(jié)奏，這樣就要求學生在課后能養(yǎng)成自學的習慣，能根據(jù)自學考試大綱的要求，結合教師的講授，有針對性地進行自學。
二、課程教學效果
通過以上對“化學反應工程”課程的教學實施，學生基本能較好地掌握課程的基礎知識和內(nèi)容，除個別學生因后來中途綴學外，絕大部分學生都能順利通過自學考試，從而達到了教學目標。圖1為本?！盎瘜W反應工程”自考近年來的通過率，全省平均通過率為65－70%左右。從圖1可以看出，本?！盎瘜W反應工程”的自考通過率高于全省平均水平，課程教學取得一定的效果。
三、結束語
本文介紹了3個化學小發(fā)明。第1個是外置藥桶型泡沫滅火器，它可以反復使用并可隨關隨停；第2個是新型啟普發(fā)生器，它適用液體和液體反應隨用隨制氣體；第3個是冰雪天汽車上坡防滑橡膠履帶，它利用化學反應放熱解決了雨天上坡路面濕滑的問題。
生活中一些看似難以解決的問題，通過細致觀察，理智分析，就會捕捉到一閃即逝的靈感，找到巧妙的解決方法，經(jīng)歷探究過程中無數(shù)次的失敗或成功，會感受到小發(fā)明的無窮魅力。
1外置藥桶型泡沫滅火器
正常的泡沫滅火器內(nèi)有兩個內(nèi)膽，分別盛放兩種液體，它們是硫酸鋁和碳酸氫鈉溶液，兩種溶液互不接觸，不發(fā)生化學反應。需要工作時，把滅火器倒立，兩種溶液混合在一起，就會產(chǎn)生大量的二氧化碳氣體，如圖1所示。其化學反應方程式為：Al2（SO4
傳統(tǒng)的泡沫滅火器平時不能碰倒，否則就會發(fā)生化學反應，直至泡沫滅火器內(nèi)部材料用盡。筆者的改進就是在桶蓋上安裝外置藥液瓶，內(nèi)部改進為3個室，上面一個為NaHCO3盛液室，另一個為Al2（SO4）3盛液室，最下部為反應室，模型如圖2所示。
使用前封閉輸液開關，安裝兩個外置藥桶，一個裝滿碳酸氫鈉溶液，另一個裝滿硫酸鋁溶液。根據(jù)化學反應條件，碳酸氫鈉藥桶的體積大約是硫酸鋁藥桶體積的6倍。使用時，打開輸液開關，液體進入各自的盛液室，撥動單向門聯(lián)動開關，液體進入反應室開始劇烈反應，通過導管噴出氣體，單向門可以利用反應室氣壓控制液體流入速度，防止壓強過大引起爆炸。需要停止時，封閉氣體出口，單向門開關封閉液體，藥液不進入反應室，反應停止。長期不用時，關閉聯(lián)動開關及輸液開關即可。
2新型啟普發(fā)生器
實驗室常見的啟普發(fā)生器要求是塊狀固體與液體反應制備氣體，利用氣壓升高使固液分離，從而使反應中止，以達到隨用隨制，隨關隨停的效果。其原理如圖3所示。
筆者設計的啟普發(fā)生器結構如圖4所示。容器分上下兩室，上室A盛液體，下室B可放置固體或液體。上下室通過一根倒U型管連通，通過虹吸現(xiàn)象可以使A室液體滴入B室，當化學反應產(chǎn)生的氣體越來越多時，氣壓使液體不再滴入，反應停止，達到控制反應的效果。
短管下安裝一個浮沉子防止氣體進入A室逃逸。浮塵子上部為錐形容器（上部封閉一些氣體，下端開有小孔），下部為鏤空小球，中間由細線相連。當加裝A液體時，浮沉子上浮，液體透過鏤空小球進入U型管滴入B室，開始化學反應制備氣體；當關閉氣體出口時，B室氣壓高于錐形瓶內(nèi)氣壓，液體通過小孔進入錐形瓶，浮塵子由于重力增大下沉，封閉U型管，防止氣體進入上層容器。
這種新型啟普發(fā)生器，不但可以完成傳統(tǒng)啟普發(fā)生器液體與固體反應制取氫氣、二氧化碳、硫化氫等氣體實驗，也可以完成液體與液體反應制取二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮、氨氣等氣體實驗。
3冰雪天汽車上坡防滑橡膠履帶
一場冰雪過后，高架橋上坡路面摩擦力迅速變小，部分汽車開不上去，造成道路擁堵。傳統(tǒng)解決辦法是撒鹽化雪或鋪設草墊，不但污染環(huán)境而且腐蝕橋梁。筆者設計的防滑橡膠履帶可由工程車鋪到引橋上，防滑履帶下安裝遇空氣自發(fā)熱的化學藥品，融冰后可以緊貼路面，天氣轉暖后由工程車收回，裝上發(fā)熱材料反復使用，其模型如圖5所示。
