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工程教育下分离工程教学改革研究论文 摘要对照工程教育专业认证标准结合校化学工程与工艺专业培养方案中十项毕业要求重点从掌握基本理论知识、运用所学化工专业理论和技术手段分析并解决化学工程问题、掌握基本的创新方法且具有追求创新的态度和意识三个方面展开讨论从教学理念、教学体系、教学内容、教学模式、教学方法、教学手段等角度提出了分离工程课程的教学改革设想 关键词工程教育；专业认证；分离工程；教学改革 工程教育专业认证背景 我国的工程教育专业认证由中国工程教育专业认证协会组织实施始于年土建类专业评估年正式在多个专业领域实施迄今己走过年的发展历程其目的是：构建工程教育的质量监控体系推进工程教育改革进一步提高工程教育质量；建立与工程师制度相衔接的工程教育专业认证体系促进工程教育与工业界的联系增强工程教育人才培养对产业发展的适应性；促进中国工程教育的国际互认提升我国工程技术人才的国际竞争力 结合毕业生十项毕业要求中的主要三项提出课堂教学改革具体措施 结合专业认证标准我校化学工程与工艺专业培养方案中明确规定了本专业学生毕业时应达到十项毕业要求分离工程课程作为专业基础课程在化工热力学和化工传递过程知识的基础上采用理论与实践密切结合的方式详细阐述各类分离过程（精馏、吸收、解吸、萃取、膜分离、吸附、浸取、结晶和干燥等）的物理化学原理、设计计算方法、工业应用、主要设备、数学模型和计算机应用软件并展示分离过程学科的发展历史和主要进展本文针对分离工程课程贡献于毕业生十项毕业要求中的主要三项分别展开讨论 掌握扎实的化学工程基础知识和本专业的基本理论知识具有系统的工程实践学习经历了解本专业的前沿发展现状和趋势 按照该项要求我们在授课中一方面强调基础理论知识的学习对复杂及多样性的分离技术按原理进行分类如：通过加入分离媒介生成两相的分离为平衡分离如精馏、吸收等；不需要加入分离媒介以压差、浓度差、电位差等为推动力的分离过程为速率分离如膜分离；对多组分精馏计算由浅入深展开由假定理想情况下的简捷法计算入手建模用方程开展严格法计算为解决实际工业应用问题奠定了理论基础并强调本专业知识和化工原理、化工热力学、化工设备等其他专业基础知识的对立统一如在介绍最小回流比知识点时要注意比较多元精馏与化工原理中介绍的二元精馏中最小回流比的异同点二元精馏中最小回流比下进料板上下出现一个恒浓区可通过作图法求解；而多元精馏体系中最小回流比下出现了两个恒浓区且恒浓区出现的位置视待分离组分性质的不同而不同通常利用（恩德伍德）方程求解；再比如在介绍相平衡常数的求解时要结合化工热力学课程中活度系数法及逸度系数法进一步巩固两种求解方法的优缺点另一方面结合行业发展前沿趋势介绍新兴分离技术在工业中的应用如泡沫分离技术它根据表面吸附的原理借鼓泡使溶液内的表面活性物质聚集在气液界面（气泡的表面）上浮至溶液主体上方形成泡沫层将泡沫层和液相主体分开就可达到浓缩表面活性物质和净化液相主体的目的近年来在染料、皮革、石油化工工业污水中降低化学耗氧量、色素、有机化合物等在浓度为级的大量稀溶液中回收贵金属、稀有金属或除去有害物质等工业领域得以应用还有近年来崛起的一种新兴膜分离技术：液膜分离即以液膜为分离介质、以浓度差为推动力的一种膜分离过程由于其分离选择性高、通量大而受到关注在烃类混合物的分离、废水的处理及生物医学上如液膜人工肝、人工肺、人工肾等领域得到应用在工程实践方面我们分别组织学生参观了中国石化集团安庆石油化工总厂及中盐安徽红四方股份有限公司并结合课程内容重点介绍炼油工艺中的常减压蒸馏装置及原料气净化处理过程中的吸收装置如吸收设备中喷雾塔、调料塔、板式塔的选择填料塔中各种填料如鲍尔环、脉冲填料、网孔栅格的选择塔高的计算等在实践中强化理论知识的学习并将课本中的公式及知识应用到工厂案例中去 具备设计和实施工程试验的能力并能够对试验结果进行分析；具有综合运用所学化工专业理论和技术手段分析 并解决化学工程问题的基本能力主要包括以下几个方面的内容：能独立完成实验方案的设计、能正确地操作实验装置安全地开展实验、能正确地采集、整理实验数据对实验结果进行关联、分析、解释并且掌握工程实践、科学研究与工程设计的基本方法能够将所学课程有机联系起来对化学工程基本问题加以分析并予以解决针对该项要求我们在课程教学中将课程和专业实验相结合如在介绍反应精馏章节时以催化反应精馏制甲缩醛为例该实验为典型的工程与工艺结合的专业实验以甲醇和甲醛为反应原料浓硫酸为催化剂在常压下通过反应精馏法制备甲缩醛教学过程中我们引导学生先思考传统合成、分离工艺找出问题寻求改进后的工艺流程传统工艺采用先反应再利用精馏技术分离存在反应转化率低、未反应的稀甲醛回收困难、稀甲醛的浓缩产生甲酸严重腐蚀设备等问题为解决传统工艺存在的问题引导学生结合本章节内容采用反应精馏工艺新工艺的优点：甲缩醛氧化所得甲醛与水的摩尔比为：醛水可直接作为三聚甲醛的原料不必浓缩甲缩醛的合成可在较低温度（）下进行避免了甲酸生成解决了设备腐蚀问题新工艺的关键技术：甲缩醛的合成与分离实验过程中既需要考察反应工程影响因素如温度效应、浓度效应及其他工程因素同时要考察精馏技术影响因素如回流比、塔顶采出率及塔釜加热量等综合考虑后结合实验装置确定拟考察的工艺参数且采用正交设计来制定本实验的方案则根据实验涉及的影响因子并假设每个因子取两个水平可得到如下实验条件表如表所示最后整理实验数据规范作图 掌握基本的创新方法具有追求创新的态度和意识；具有综合运用理论和技术手段设计系统和过程的能力 该项要求可分解为以下指标点：运用所学知识初步设计化工操作单元、设备及工艺过程；在各化工设计、毕业设计环节中体现创新意识结合该指标点我们鼓励学生利用课余和节假日时间开展大学生科研实践训练、创新性实验计划、学科竞赛等课外实践与创新活动引导学生“在学习中研究、在研究中学习”激发学生的创新思维和创新意识提升本科生的创新实践能力我们将课程教学与本科生毕业设计相结合并利用课程设计环节综合应用所学知识点统筹分离工程课程与其他专业基础课程并在分离工程的课程教学中以往年毕业设计内容为案例加以剖析如结合毕业设计课题“乙烯裂解气脱甲烷系统的工艺设计”涉及到脱甲烷精馏塔的计算这是典型多组分精馏塔计算的一个案例首先确定关键组分是甲烷和乙烯其中轻关键组分是甲烷重关键组分是乙烯塔顶分离出来的甲烷轻馏分应使其中的乙烯含量尽可能的低以保证乙烯的回收率而塔釜产品则应是甲烷含量尽可能低以确保乙烯产品的质量我们利用过程模拟软件高效地完成了工艺计算及参数的优化采用模块开展简捷法物料衡算、能量衡算所得回流比与理论板数关系曲线如下图所示；并将简捷法计算结果作为初值代入模块进行严格法计算并进行灵敏度分析横坐标为混合进料位置纵坐标为塔顶甲烷的纯度（摩尔分率）得到关系曲线如图所示通过该设计案例的开展一方面使得学生们统筹所学多组分精馏知识点去思索如何解决工业上的实际问题另一方面在分析实际工业案例时又强化了同学们对多组分精馏简捷法计算及严格法计算的理解和综合应用 结束语 分离工程课程在教学过程中我们以化学工程与工艺本科专业认证为导向在对“工程教育专业认证标准”进行认真分析的基础上以工程实际为切入口把分离技术的理论与方法融入应用实例将分离工程基础理论与化工工程实践有机结合进一步突出了分离工程的课