关键词：工程与工艺 环保 发展趋势
化学工程与工艺就是对材料进行加工处理，然后进行再次利用实现能量的传递，这样高效环保完成资源的优化配置，优化产品加工生产的过程。化学工程与发展由来已久，它以化学工程相关理论还有实际的一些运用为指导，利用这一学科知识对各种产品进行研究、开发跟生产。化工工程领域的相关行业非常多，比如石油化工、生物化工、材料化工、冶炼化工等相关行业。化学工程领域相关的行业都是关乎我国经济发展的重要领域，化工工程还与一些高新科技领域相互影响作用，共同推动着科技的发展，促进社会的进步。目前化学工程领域正向着自动集约化、高效精细化方向发展。总而言之，化工工程涵盖的专业领域范围非常广，因此，加强对化工工程与工艺发展研究时非常有必要的。
一、化学工程学科的发展特点趋势
1.化学工程与工艺特点
化学工程简称化工，是研究以化学为代表的相关工业的，化学工程与工艺这门学科是一门工业特色十分显著学科，化学工程与工艺的研究范围广，是一门应用十分宽泛的专业。如一些食品加工业、印刷业、冶炼业、医药生产、材料化工等都是建立在化学工程与化学工艺的基础之上。化学工程与工艺这门课就是培养学习化学工程与化学工艺方面的理论知识，想要在这一门学科能够为我国各个行业都做出贡献，就必须要组织构建一个能够发展化学工程与工艺学科的研究基地。构建适合专业特点的，有利于人才培养的创新型体系。
2.化学工程与工艺研究对环境保护的意义
化学工程与工艺这门学科是一门工业特色明显的专业，它覆盖了原有的各种化学相关的专业。现阶段，环保已经是人们普遍追求的一种生活方式跟生活态度。化学工程与化学工艺的相关研究是实现环保节能这一理念的重要实现途径。对于化学工程跟化学工艺的研究发现，人类在降低污染节约能源的时候可以实现利益的最大化，这样的前提条件下，人们都愿意进行节能环保方面的尝试。很多跨国大型企业都针对这种情况成立专门的科研小组，进行相关绿色环保方面的研究。社会的发展离不开科技的发展，科技发展不能以牺牲环境为代价。这就要求绿色环保的。科技的发展过程中化学工程与化学工艺的发展一定会占据重要位置。针对这样的情况，应该积极改变策略加大对化学工程与化学工艺方面的研究。
二、相关新兴化学工程与工艺的技术研究
1.绿色化学工程
绿色化学也就是现今的人们所说的环境友好化学，这种化学方面的术语是现如今最为流行的术语。绿色化学就是环保，降低污染，用一些化学方面的技术还有方法来减少对生态环境的影响，降低环境污染对人类健康的影响。运用化学工程与化学工艺减少一些有害的原料还有催化剂等的生产还有使用。从根本上杜绝环境污染的产生，绿色化学的技术就是从源头来阻止污染的产生，用无毒无害的原料，并且对一些废弃物进行回收再利用。
2.化学工程与化学工艺的分离工程
分离工程就是使物质从无序向有序转变的一种非自发的过程，在一些重力、压力还有一些温度、电的影响下由外力的作用，这是一个消耗能量的过程，并且这也是化学工程与化学工艺分离工程研究的重要内容之一。现今使用比较多的分离工程方法就是蒸馏法，我国在蒸馏分离方法方面的研究已经有了非常深厚的理论依据跟实践经验，但是蒸馏分离方法在速度方面还是要进一步的改善。并且在一些蒸馏设备上也值得改进，蒸馏分离法如果在设备上采用现今新型的材料会取得较好的经济效益。。
膜分离技术也是现今比较流行的分离技术，膜分离具有节能、高效、易于清理等一些特点，被许多国家的科学家认为是当下最有发展潜力的分离技术。膜分离就是吸附分离，这种吸附分离的办法被广泛运用一些气体的干燥、废水等污染物的处理等等。膜分离的研究重点在于新型吸附剂的开发，膜分离的主要问题就是膜的污染还有防治。膜分离的研究必须要实现膜使用的长寿还有高效。
3.Supercritical Fluid，SCF（超临界流体）
Supercritical Fluid，SCF（超临界流体）是一种温度还有压力都在临界点之上的无气体液体的相界面，同时具有液体跟气体性质的一种流体。这一技术在化工、食品加工还有生物医药工程中都有非常广泛的应用。SCF质量高、工艺要求高。开发附加值高使其有着广阔的发展前景十分诱人的发展利润。近几年来，SCWO（超临界水氧化法）用于环境治疗保护方面的研究比较多，在化学工程与化学工艺方面的研究较少，还处于研究试验期。
三、结束语
当今世界面临着资源还有能源的短缺，全球国家都指出社会经济的发展不能以牺牲环境为代价，并且提出资源的节约还有保护环境的要求，这就需要化学工程与化学工艺的配合共同发展，我国在此基础上提出了转变可持续发展经济的概念，所以，相关的化学工程与化学工艺的行业领域应该要积极配合，对于化学工程与化学工艺的相关技术研究必须要重视其发展的环保性，推动传统的化学工程与化学工艺成为绿色的工艺。最大限度的减少环境污染，节约资源，积极研究开发新能源，走科技发展与环境友好的道路。
参考文献：
[1]艾宁，计伟荣，项斌等.化学工程与工艺专业人才培养模式改革的探索与实践[J].化工高等教育，2009，26（6）：28-31，35.
本文阐述了化工工艺设计的内容与特点，对于化工工艺设计中安全危险问题的策略进行了分析。
【关键词】
化工工艺设计；安全危险问题；问题策略
1前言
化工工艺设计主要是指工艺工程师根据一个或是几个化学反应来将化学材料转化为客户要求的产品的化学生产流程。在这一设计工作中工艺工程师所需要考虑的不仅仅包括了成本、产量、效率、时间等因素，安全危险问题的发现与控制更是化学工艺设计中的重中之重。
2化工工艺设计简析
2．1化工工艺设计内容化工工艺设计包括了许多方面的内容。众所周知安全问题是化工领域中各个行业都需要给予高度重视的行业。在这一过程中由于化工工艺设计工作有着自身的特殊性，因此这导致了工艺工程师需要对于其给予更高的重视程度。其次，工艺工程师在思考化工工艺设计内容时还应当进一步的熟悉设计工作的基本原则和精神，从而能够在此基础上更好的将其贯彻到整个设计工作中去。与此同时，工艺工程师在进行化工工艺设计内容确定时还需要把化工工艺设计中的细节进行灵活运用，从而能够在保证其符合化学工艺生产规范的同时也不会影响到化工产品的高效高质生产。
2．2化工工艺设计类型化工工艺设计的类型是以不同的概念进行区分的。工艺工程师在选择化工工艺设计类型时首先应当做好必要的概念设计工作。通常来说概念设计也被称为假象设计，这一设计实际上是按照规模工业生产装置进行的。此外，由于概念设计主要是在中试前进行，这一设计的主要目的在于更好的检查工艺条件和生产路线是否存在问题，并且进一步的确定数据和小试补充的内容。与此同时，工艺工程师在选择化工工艺设计类型时还应当对于试制产品考核的使用性能有着清晰的了解，从而能够在此基础上精确的判定出工艺系统连续运转可靠性。
2．3化工工艺设计步骤化工工艺设计的步骤总体而言较为繁琐。设计人员在进行设计步骤分解的过程中首先应当根据基础设计和批准的设计任务书和厂址选择报告来对于工程在技术和经济上进行总体研究与计算的具体建设方案。此外，设计人员在进行设计步骤分解时还需要确保初步设计结果能够有效的满足项目审查和施工准备的规定，并且能够给建厂投资提供足够的依据。与此同时，设计人员在进行设计步骤分解时还应当做好相应的施工图设计，在这一流程中应当依据上级对初步设计的审批意见来进一步的确定的设计原则和方案，然后在此基础上根据建筑与非标准设备制作的要求来解决初步设计阶段待定的各项问题。
2．4化工工艺设计特征化工工艺设计有着自身独特的特征。设计人员在分析化工工艺设计特征时应当根据化工工艺设计新技术含量高、工艺流程独特等特点来进行相应的设计工作。此外，设计人员在分析化工工艺设计特征时还对于必要的基础设计资料进行完善与优化，从而能够在此基础上提升试验数据的完善性与可靠性。其次，工艺工程师在考虑设计特征时还应当努力的使数据的可靠性和完整性达到常规装置，从而能够对于总体投资进行持续的优化，最终能够保持设计的优越性。
2．5化工工艺设计规模化工工艺设计的规模实际上大小不一。一般而言化工生产装置的规模有着各自的区别，但是工艺工程师在进行化工工艺设计时为了能够更加有效的节约投资，则应当理解到部分设计环节实际上是无法完全按照规范规定来做的。此外，工艺工程师有时为了测得所需的工程数据或获得一定的产量，部分情况下也需要对于工艺的规模进行调整与优化。与此同时，由于部分化工产品的设计周期短，因此企业为了能够尽快的占领市场，则青睐于缩短设计周期，因此这导致了工艺工程师在确定设计规模时受到了一定的现在?，这实际上对于设计安全造成了一定程度上的不利影响。
3化工工艺设计中安全危险问题控制策略
3．1安全问题识别方法化工工艺设计中安全控制的第一步就是做好安全问题识别工作。设计人员在进行安全识别的过程中首先应当理解到危险因素的定义。通常来说化学工艺设计过程中的危险因素主要是指生产中的事故隐患，并且可以将其具体到生产中存在的可能导致事故和损失的不安全条件。其次，设计人员在进行安全识别的过程中还应当对于项目生产工艺的全过程和配套的公辅设施的生产过程进行细致的检查和分析，从而能够在此基础上摸清危险因素和有害因素产生的方式与种类，最终能够有效的提升化工工艺设计的安全水平。
3．2采取工艺防护措施化工工艺设计中安全控制离不开工艺防护措施的有效支持。设计人员在采取工艺防护措施时首先可以从设计和工艺上考虑采取安全防护措施，从而能够促使存在的危险因素不至于进一步的激化。其次，设计人员在采取工艺防护措施时还应当努力的保证设计的安全性，例如设计人员可以在理化性质、稳定性、化学反应活性、燃烧及爆炸特性等方面采取对应的措施来获得良好的防护效果。与此同时，设计人员在采取工艺防护措施还应当全面的考虑采用哪条路线才能消除或减少危险物质的量，从而能够确保各种危险性因素不会在化学产品生产的过程中出现。
3．3控制化学反应装置化工工艺设计中安全控制的关键是化学反应装置的控制。工艺工程师在控制化学反应装置时应当深刻的理解到化学反应是整个产品生产的核心，因此其本身必然会有着许多危险性因素。因此这意味着工艺工程师应当在反应器的设计和选型前需要想到可能发生最严重的事故是什么。此外，由于化学反应的种类繁多，并且反应的速度也较快，因此一旦出现较为严重的失控反应时，工艺工程师应当努力的寻找降低反应速度的方法，从而能够在此基础上切实的提升反应装置的应用水平。
3．4整体园区设计工作化工工艺设计中安全控制还应当适度的从园区整体设计上面来着手。企业在优化整体园区时首先应当考虑到自身的监管能力和职工的工作水平，从而能够在此基础上避免监管力度滞后于化工产品生产的现象。此外，企业在优化整体园区时还应当努力的减少和预防化工工艺设计中的安全危险问题，并且进一步的创建完整性的安全生产标准，最终能够将安全危险有效控制在预期的范围内。
4结语
化工工艺设计是一项具有一定危险性的设计工作，因此考虑设计的安全性就是每一个工艺工程师所必须进行的工作了。工艺工程师在减少化学工艺设计的危险性时应当秉持着从宏观到微观的原则，从园区设计到工艺防护到方程选择等不同的方面着手，就能够有效的提升化工工艺设计的安全性与可靠性。
参考文献:
［1］朱晓东．浅析化工工艺设计中安全危险的问题［J］．化学工程与装备，2014，06(15):45～47．
［2］李珊珊．化工工艺设计中的安全危险问题与策略分析［J］．山西化工，2014，12(15):61～63．
【关键词】：化学工程；系统；和谐；辩证法
自然界中的和谐系统比比皆是，大至宇宙，小到原子；地球生态系统是和谐的，动植物群落是和谐的，人类社会体系是和谐的，健康的人体更是一个绝妙的和谐体。所有这些和谐系统遵循着同样的辩证综合的规律，具体可以归纳出三条：1．统一律；2．层次律；3．进化律；所有和谐系统具有同样的性质：1．开放性；2．自组织性；3．非线性；4．无限发展性[1]。当爱因斯坦把大半生致力于统一场论时，其哲学上的需要相对物理学上而言或许要来得大，面对物理学的系统和谐，理论规则的分立是不能令他觉得满意的。而化学工程的发展是不是因循同样的哲学历程呢？
在化学工程作为学科开始被重视之前，化学工业已具有了相当的规模，各种具体的工程与工艺都被独立开来，在认识上是被分为各门特殊的知识，因此，当国外高等院校在十九世纪末开始设置"化学工程学"时，开设的课程大多是学习当时化学工业的各种工艺学，"化学工程"的概念在当时还是相当模糊的，在理论上充其量是化学与机械的一种混合（amalgam）。然而这种理论混合的模式在德国人看来却是很正统的，即使在今天，他们也避免专论"化学工程"，而是称之为"过程工程"（Process Engineering），这一名称实际上要比"化学工程"的范畴更广，甚至更为准确，凡是涉及一定流程与工艺的领域都是适用的。但我们习惯上还是沿用"化学工程"的名称。
二十世纪开始，化学工业迅猛发展，在社会经济中占的比重越来越大，客观上需要化学工程学科的发展和支持。随着生产力的发展，人们对事物运动规律性的认识也愈来愈深化，愈来愈有概括性。伴随着其他领域科学技术的快速进步，人们逐渐认识到化学工业中各门看似不相干的工程和工艺中存在着共同的物理特性。1901年，美G.E.的Davis《化学工程手册》的发表，初步提出了"化工物理过程"的原理。1900年始，以合成氨、纯碱、燃料等为代表的近代化工厂出现，如1913年，德哈勃-博施法高压合成氨技术的产业化，星火燎原的，化学工业呈现出巨大的发展前景。到了二十年代，美MIT的一些学者提出：不管化工生产的工艺如何千差万别，它们在众多的典型设备中进行着原理相同的物理过程。1920年，美MIT成立了第一个严格意义上的化工系，时W.K.Lewis任系主任。1922年美国化工学会认同了新的见解，引出了"单元操作"（Unit Operation）的概念，这一概念在苏联时期和我国则广泛称为"化工原理"。
1900年始的"分离工程"研究使"单元操作"的概念日趋成熟。被称为单元操作的过程主要有流体流动、传热、干燥、吸收、蒸发、萃取、结晶和过滤等，以这些单元操作作为研究和学习的主要内容，是化学工程学科在二十世纪前半期发展的核心，其理论迅速成为发展化学工业的重要基石。这种把千变万化、千差万别的过程和工艺概括成"单元操作"是生产力发展到一定水平的反映，是化学工程学从"个性"到"共性"的第一个哲学性概括，是在一个系统整体性把握的高度上建立了一门技术科学，体现了系统科学发展的和谐统一规律。
随着"单元操作"概念的确定，另一方面，化学工程学科中重要支柱之一的"反应工程"亦逐渐浮出水面。从最初的德Winkler流化床煤气化炉的应用到德Bergim-Pier三相液化床煤液化工艺的开发，又到1931年丁纳橡胶和氯丁橡胶的投产，化学工业上发展的高峰持续不绝，1940年美国FCC炼油开发成功，成为石油化工的起点。直到1957年，欧洲第一届反应工程会议，明确提出"反应工程"的概念，成为化学工程学科的重要组成部分，是化学工程学的进一步和谐统一。"反应工程"的建立，乃至今日仍备受困扰的"过程放大效应"问题，及从"逐级放大"到"数模放大"的研究都带动了"化工过程系统工程"的发展，并共同体现了系统科学发展的和谐层次律。
就在"反应工程"发展的同时，"单元操作"得到了更加深刻的认识，人们发现各单元操作之间存在着更为普遍的原理，"过滤只是流体传动的一个特例；蒸发不过是传热的一种形式；吸收和萃取都包含着质量的传递；干燥与蒸馏则是传热加传质的操作……"[2]于是单元操作可以看成是传热、传质及流体动量传递的特殊情况或特定的组合。这种认识的深化过程并没有停止，人们进一步又发现了动量传递、热量传递和质量传递之间的类似性。于是从二十世纪50年代开始，人们综合了以往的成果，开始用统一的观点来研究三种传递过程。1960年，美威斯康辛大学（Univ. Wiscosin）的R.B.Bird教授出版了《Transport Phenomena》一书，系统地采用统一的方法来处理三种传递现象，从此化学工程学科的核心过渡到了"三传一反"的系统性概念。"三传"的研究是系统科学和谐进化律的又一体现，使化学工程学达到了一个新的整体性高度，这种高度的和谐统一是对客观世界本质性的认识，并在学科上反映出了系统科学的基本原理和性质，其影响力是普遍性的，是跨学科的，不仅使"传递原理"成为化学工程学的重要基础，同时在生物工程、机械、航天和土木建筑等工程学科上也具有重要意义，并日益成为工程专业共有的一门技术基础课，只是侧重点有所差异而已。
至此化学工程学科自身经历了一系列的演化和发展，并在短短的一个世纪中达到了一个前所未有的高度，涵括了众多的生产和应用领域，如医药、化肥、能源、材料、航天、冶金、日用化学品等，每年为社会提供数以亿吨计的千百万种产品，是人们衣、食、住、行须臾不可离开的物质基础，为社会繁荣作出了巨大贡献。然而事物总是一分为二的，从人类发展最为激动人心的口号"征服自然"到今天庞大的工业化进程，地球自然生态系统遭遇了前所未有的严峻局面，这之中，化学工业是造成大规模环境污染及恶性重复污染的主要过程之一，化学工程学科需要肩负起新的使命。1990年，"生态化工"（Eco-Chemical Engineering）的概念提出来了，相应在化工生产和过程工艺中提出了"清洁化工"和"绿色化工"的概念，因时应势，化学工程学开始了系统科学的自组织过程，这也是和谐系统对立统一发展的需要。在系统科学看来，自组织是和谐系统的基本性质之一，只有自组织系统能通过外部和自身内部的不断协调、整合，在适应环境的同时保持自己的特性并产生新的功能。从自发到自觉地，化学工程学吸收了自组织的理论，不断在广度和深度上充实、完善和发展。
随着新世纪的到来，世界正发生着全球性的变化，经济、社会、环境和技术等领域都面临着新范畴新理念的变更和冲击[3]。化学工程学科需要因应时展而改变传统的限制，不断有新的概念提出来，如化学工程应是伺机而待的专业（a profession in waiting）；化学工程师必须"be steeped in technology"，能够创新、开发、变换、调控和适应取代；化学工程学科要从"Process Engineering"达到"Product Engineering"再到"Formulation Engineering"。。涵括了五个方面[4，5]：
转贴于 ① Nanoscale（纳观尺度）：研究量子化学、分子过程与分子模拟等。
② Microscale（微观尺度）：研究微粒、气泡、液滴、控制界面胶束和微流力学规律等。
③ Mesoscale（介观尺度）：研究换热设备、反应设备、塔器以及传统的"单元操作"和"三传一反"等。
④ Macroscale（宏观尺度）：研究生产装置和生产过程等。
⑤ Megascale（兆观尺度）：研究环境过程和大气生态过程等。
于是化学工程学的核心转变到了"多尺度、多目标择优"的概念，化学工程学科又到达一个新的和谐统一的高度，进入了更高层次的系统工程领域。
新的发展的深度促使化学工程学科作出了一定尺度的"分化"，然而这还远未结束，人们对世界的认识还在不断探索不断深入，一个更深刻更普遍也更一般的问题已经触到了化学工程学科的神经，触到了化学工程学的认识本质，并促使化学工程学需要有新的"融合"。这一问题就是"非线性及其包涵的混沌原理"，相对于"线性"是人类认识客观世界的基本工具，"非线性"则是客观世界的本质特征，是"线性"反映的目的，是从科学角度看待世界的一种和谐统一；而在对"混沌发展"的研究表明，"混沌运动的普遍存在，揭示了自然界中实际系统发展演化的新行为，混沌态的自相似性使这种时间演化表现为一种空间结构，而且以其不同空间尺度上的相似性，揭示了系统复杂运动的统一性。这种统一性是一个观察"整体"的问题，只有在长时间范围（因为混沌运动是一种长时间行为）和更高层次复杂性中才能显现出来。"[6，7]这一问题涵盖了自然科学和人文社会科学的众多领域，具有重大的科学价值和深刻的哲学方法论意义。马克思曾经预言："自然科学往后将会把关于人类的科学总括在自己下面，正如关于人类的科学把自然科学总括在自己下面一样：它们将成为一个科学。"从这一角度上，"非线性"问题是这种过程一体化的契合点以及整体认识论上的共性[8]。当站在这种整体性的高度上，化学工程学科获得了全新的视野和更强大的分析解决问题的能力，并最终具有了学科融合的基础。
在整个化学工程学科的孕育、诞生和发展过程中，始终交织着学科的"分化"与"融合"，除了上述尺度（scale）上的分化以外还有着所谓的石油化工、精细化工、高分子化工等专业上的分化；另一方面，作为近代工程技术，它又是自然科学（化学、物理等）和技术科学（机械、材料等）的融合。正如物理学家普朗克（Planck）所指出的："科学是内在的整体，它被分解为单独的部分不是取决于事物的本身，而是取决于人类认识能力的局限性，实际上存在着从物理到化学，通过生物学和人类学到社会学的连续的链条，这是任何一处都不能被打断的链条。"事实上，当化学工程学科的核心发展到"非线性混沌系统"时，实现科学的融合已是其客观系统性的需要，它需要强有力的非线性解算能力和综合分析能力。基于人工智能和神经生物学的人工神经网络（Artificial Neural Networks）技术为这种系统性的融合提供了新的思路和途径。人工神经网络特有的信息处理能力在愈来愈多的领域中展现出广阔的应用前景，它具有如下特点[9，10]：
① 学习：神经网络可以根据外界环境修改自身行为，这使它比其他任何方法接受自身感兴趣的外界信息更敏感。
② 概括：经过学习训练后，神经网络的响应在某种程度上能够对外界信息的少量丢失或自身组织的局部缺损不再很敏感，反映了神经网络的健壮性（鲁棒性），即工程上说的"容错"能力。
③ 抽取：神经网络具有抽取外界输入信息特征的特殊功能，在某种意义上可以说它能"创造"出未见的事物。
④ 模拟：神经网络由众多的神经元组成，以并行的方式处理信息，大大加快了运行速度，可以逼近任意复杂的非线性系统。
当然，神经网络并非十全十美，其自身的发展就曾经历过相当曲折的过程，但是，人工神经网络（ANNs）特性的融合将是化学工程学科发展到非线性核心系统的自组织适应和需要。例如采用神经网络设计的控制系统，适应性、稳定性和智能性均较好，能处理复杂工艺过程的控制问题，也使得化学工程师不但也是机械工程师，还首先是系统工程师，并能从最一般的非线性原理出发，解决实际过程的创新、应用、开发、生产等问题。
生产力的不断发展，科学技术的持续进步，人类认识自然和改造自然的不断深化，化学工程学科必将不断"分化"和"融合"，体现出和谐系统的无限发展性质。
参考文献
[1] 李立本. 系统的和谐与和谐观[J]. 自然辩证法研究， 1998， 14(5):39.
[2] 韩兆熊. 传递过程原理[M]. 浙江：浙江大学出版社， 1988， 11:3.
[3] 季子林， 陈士俊， 王树恩. 科学技术论与方法论[M]. 天津科技翻译出版公司， 1991， 9:115．
[4] 金涌， 汪展文， 王金福， 等. 化学工程迈入21世纪[J]. 化工进展， 2000，(1):5-10．
[5] 黄仲涛， 李雪辉， 王乐夫. 21世纪化工发展趋势[J]. 化工进展， 2001，(4):1-4.
[6] 张生心， 梁仲清. 从量子混沌再看物理学的统一性[J]. 自然辩证法研究， 1996， 12(10):8.
[7] 苗东升. 系统科学精要[M]. 中国人民大学出版社， 1998， 5:20．
[8] 成思危. 试论科学的融合[J]. 自然辩证法研究， 1998， 14(1):2.
关键词：化工工艺设计；理论；问题；措施
中图分类号：S611文献标识码： A
前言
随着我国国民经济的快速发展，科学技术的突飞猛进，传统的化工工艺及其设计已经不能适应现代化的发展要求。所以，对化工工艺及其设计的优化已经成为经济社会发展的必然。我们知道，化工工艺融合了各类不同的化工生产技术，其工艺流程好坏直接决定了最终产品的质量高低。
一、化工工艺设计理论概述
众所周知，在整个项目设计过程中，设备布置、工艺流程和管道布置是化工工艺设计的重要方面。化工工艺设计的主要内容是通过工艺计算绘制工艺流程图，提供给设备专业绘制设备图纸的相关参数，并提出工艺控制方面的参数供自控专业仪表选型，然后工艺专业根据工艺流程图完成初步的设备布置图，最后由管道专业结合设备布置图进行管道配管并完成最终的管道布置图纸。化工工艺设计要紧跟时展，同时将理论和实际有机结合起来，只有这样才能发挥其巨大的功效。化工工艺设计包括不同的种类，主要有概念设计、中试设计、基础设计、初步设计和施工图设计等。这些不同种类的设计在化工工艺的实践中都发挥着重要的作用。化工工艺设计过程中往往存在如下问题：设计的基础资料不完整，数据的可靠性和完整性不如常规装置；化工工艺设备种类繁多，规格特殊，对设备的设计和选用都提出了特殊要求；化工工艺设计工作量大，管道设计要作特殊考虑；设计周期短，为尽快占领市场，化工工艺设计往往边开发边设计，边建设边更改设计；规模大小不一，为节约投资，某些设计不可能完全按照规定去做。这些特点无疑会造成化工工艺设计的安全隐患，对化工设计的安全有很大的影响，也是引发化工工艺设计安全问题的重要因素，也越来越受到人们的重视。
二、化工工艺设计现状及常见问题的分析
化工工艺往往会由于化学工业的资本密集性以及工艺失败可能造成的巨大物资上的损失，导致在变革过程中遇到非常大的阻力，影响到化工工艺的发展。通过分析化学品生产成本的构成，我们能够得出基本建设的投资以及原材料占总成本的主要份额。由于装置往往需要多年运转，并且费用较大，在化工工艺设计中将许多已经有五十年使用期的装置进行改造，扩大装置的能力，解决薄弱环节所需要的费用比一套新建的装置要便宜很多。
接下来，在来谈谈化工工艺设计中常见的问题：第一，各行各业都必须注意安全问题，化工行业也不例外，而且，由于行业自身的特殊性，化工行业对于安全性的要求更高，在化工工艺设计中，安全问题比较常见，大家应该给予高度的重视。要保证化工工艺设计的安全，需要注意多个方面，包括工艺物料、工艺路线、化学反应装置、管道、阀门、电气等。。关于工艺路线，我们需要考虑哪一条路线能减少甚至于消除危险物质的含量。化学反应是产品生产的核心，只有通过反应，才能得到所需的化学产物，但是，我们必须要考虑反应会带来的危险因素。总之，化工工艺设计除了要严格正确地执行政府法规、标准规范之外，还要加强。第二，在工程的设计中若是对设备安装的设计重视不够，或者在设备安装设计过程中取法经验、不够细心，那么就会导致不必要的损失，造成返工等问题，不但要保证施工的进度，更要保证施工的质量，不可以因小失大，急功近利，大量的施工经验让我们知道，只有保证质量才能保证工程。在化工工艺的设计中容易被工艺设计人员忽视的设备安装设计，其实在整个工程中有着重要作用，工艺设计人员必须仔细，确保每一项设计都切实有效的进行。在进行设备安装设计时，我们需要把设备的安装检修问题充分考虑到设计中，比如，在进行设备布置的时候，吊点的位置需要被充分考虑，水平运输干线差距也是设备布置中不容忽视的一部分，它能够保证设备安全的运送到主干线上。
三、应对化工工艺设计问题的方法与措施
1、要能体现降低能耗
尽管在实际的设计生产中，很多人把能源成本当作生产总成本之中的一个重要部分，但是这种想法是错误的。将基建投资高和能量消耗大这两个问题解决，能有效的提高生产效益，降低生产成本，减低能效和与之相关的投资课题一般来说颇为有效，比如在许多大型的分离装置上运用超临界流体。通过对当前资料和实际应用的研究可以看出，一些系统能源费用比很多常用的技术要低，比如恒沸蒸馏以及蒸馏的获取。降低能耗是工艺设计与研究需要重视的一部分。
2、要能体现改善环境行为
根据社会各界相关人士的研究得出，回收利用、减少污染源、终端处理等手段能够解决污染的问题。从化学工艺过程上要达到减少环境污染的摸底就需要重视两个设计战略上的问题：第一个是在未来几年内再多数装置上扩大和升级现有装置；第二个是在终端处理的应用上可能会出现多数机遇。；第一，提高分离效率和产品转化率达到降低损失的目的，并且减少废料处理费来提高收益；第二，就是不断提高化学反应效率。
3、要能体现降低基本建设投资
由于化学工艺属于密集型产业，如果没有化学研究上的重大成果让主要的产品生产工艺得到提升和完善，那么一般来说，要改进以及提高化学工艺设计就需要通过解决瓶颈问题、改造现有装置、扩大产能的方式的来解决，这些方式可以有效地减少在基本建设上的投资。
4、工艺设计理论研究与实践协调发展
。新的工艺设计方式应该是开发一个带有能量平衡流程、热力学软件包及研究容器设备的一个简单经济模型，摒弃传统方式过于程序化且生产效率较低的发展方式。新的发展方式应更重视推测和估算，目的是将试验计划尽快涉及到工艺的关键技术和相关经济问题，并通过专门的试验成果不断更新工艺发展的模型。总之化工工艺设计要将理论和实践结合并与时代的最新发展技术相接轨从而发挥其巨大功效。
5、做好工艺路线选择
在化工生产中，同一产品，有时可以用不同的原料加工而成，如乙醇可以用发酵法制取，也可以用乙烯水合法制取；一氯甲烷可以由甲烷(天然气)氯化的方法获得，也可以用甲醇和HCL制取。同一种原料，经过不同的加工，又可以得到不同的产品。即使采用同一种原料和相同的工艺过程，而工艺条件不同，也可以得到不同的产品。原料路线、工艺路线和产品品种的多样性使得在工艺路线的选择与设计方案的确定时，需要考虑多方面的因素。在准备投资建造一套生产装置时，装置的生产能力一旦确定后，如何确定与装置投资及产品生产成本密切相关的工艺路线及工艺设计条件，使装置的总体经济效益达到最佳化是十分重要的。
结束语
化工工艺设计是化工设计的核心，在整个设计中起主导作用。所以，我们必须对化工工艺的现状及特点进行分析，考虑到化工工艺设计中可能出现的问题，将设备安装于安全危险问题重视起来，保证化工工艺设计安全、有效、完善，从而更好地对化工设计进行引导。
参考文献
[1]刘立宝工艺设计在实施GMP工作中的重要性中国禽业导刊，2011（09）34一78
【关键词】表面处理；电镀；静电喷涂；抛光；环保
1 前言
随着金属加工业、铁路制造业、汽车行业、风电和光伏行业的飞速发展，对生产各种金属制品的表面质量有了更高要求，通过长期的实践证明，一些简单、简易的前处理方式，已经不能满足各个行业对产品表面的基本要求。只有采用标准的前处理生产工艺，才能使各种材质表面形成一层标准的磷酸盐膜和防护膜，以满足各种产品的质量要求。因此，选用低成本、低能耗、高品质的金属前处理产品，是企业保证表面质量和防护质量稳定与否的重要因素之一。我在阅读了一些文献的基础上，概括总结了国内外进行表面处理时采用的方法，以及表面处理的发展趋势。
2 金属表面处理种类
所有的表面处理工艺都有其自身的特点，下面对几种表面处理工艺的基本概念以及特征介绍下。
2.1 电镀定义：利用电解在制件表面形成均匀、致密、结合良好的金属或合金沉积层的过程。其基本的生产工序：（磨光抛光）上挂脱脂除油水洗（电解抛光或化学抛光）酸洗活化（预镀）电镀水洗（后处理）水洗乾燥下挂检验包装。电镀的要素中的阴极：被镀物，指各种接插件端子。阳极：若是可溶性阳极，则为欲镀金属。若是不可溶性阳极，大部分为贵金属（白金，氧化铱）。 电镀药水：含有欲镀金属离子的电镀药水。电镀槽：可承受、储存电镀药水的槽体，一般考虑强度、耐蚀、耐温等因素。 整流器：提供直流电源的设备。特征：电镀是一个传统的、典型的污染企业，但也是美化产品外观，防护产品基体，改变产品表面性质的主要手段之一。
2.2 静电喷涂定义：利用电晕放电原理使雾化涂料在高压直流电场作用下荷负电，并吸附于荷正电基底表面放电的涂装方法。典型的粉末静电喷涂工序：上件脱脂清洗去锈清洗磷化清洗钝化粉末静电喷涂固化冷却下件。特征：一次涂装可以获得较厚涂层，无三废公害，生产效率高，粉末涂料种类有较多的选择。
2.3 抛光的定义：利用机械、化学或电化学的作用，使工件表面粗糙度降低，以获得光亮、平整表面的加工方法。种类：电解抛光（利用金属表面微观凸点在特定电解液中和适当电流密度下，首先发生阳极溶解的原理进行抛光的一种电解加工，又称电抛光，英文简称ECP。基本工序：除油水洗除锈水洗电解抛光水洗中和水洗钝化包装。）特征：产品外观色泽一致，成本低、生产效率高，有效提高抗腐蚀性；拉丝抛光（通过机械设备，用砂带在产品表面进行打磨，形成统一丝状纹路的外观）。特征：充分体现金属质感，提高产品档次，生产效率一般，不规则产品一致性较差；镜面抛光（通过机械设备，用布轮配合抛光蜡打磨产品表面，使表面形成如镜子一般的反射面）。特征：美化产品表面，提高产品一定的耐腐蚀性。
除上述介绍的三大类之外，日常工作中还能够接触到，例如：发黑，热镀锌，电泳，抛丸，喷砂，喷漆，超声波清洗等，不同的表面处理工艺可以供不同的用户，不同的行业进行选择，没有唯一性。
3 发展趋势―环保
地球正在面临着日益严峻的环境考验，全球都在倡导节能环保，这自然要求每一个人、每一个企业都有义务贡献自己的一份力量。而我们现行的各种金属表面处理工艺，是否都考虑或者符合环保要求呢？
以电镀、抛光为例，给各种环境都有一定的影响，我们应该如何处理和改善呢？
首先，电镀工艺造成的废水是重大的污染物，例如镀件漂洗水、废槽液、设备冷却水和冲洗地面水等，其水质因生产工艺而异，有的含铬，有的含镍或含镉、含氰、含酸、含碱等，毒性较大，可能会造成致癌、致畸、致突变，对人类危害极大。所以我们必须严格控制，并采取相应的处理措施。一般处理方法有物理法、化学法、吸附法、生物法等，为了更好的改善和提高电镀生产过程的生产环境，所有该行业企业都应提高环保意识。而选择生物法对于未来电镀废水的处理，有着明显的优势。因为生物法是处理电镀废水的高新生物技术。利用人工培养的脱硫孤菌、生枝动胶菌、铬酸盐还原菌、硫酸盐还原菌等功能菌，对电镀废水产生静电吸附作用、酶的催化转化作用、络合作用、絮凝作用、包藏共沉淀作用和对pH值的缓冲作用。有害金属沉淀于污泥中回收利用，排放水用于培菌及其他使用。而且生物法处理电镀废水成本低、效益高、容易管理、不会给环境造成二次污染、有利于生态环境的改善。
其次，我们再看一下抛光，应用抛光这一工艺手段来达到一定表面处理效果的产品，主要为不锈钢材质的产品，当然还有其他的。我想针对不锈钢的表面拉丝抛光处理对生产工作环境的影响进行分析，提高员工的自我保护意识。该表面处理工艺的最大危害就是粉尘污染以及噪声污染，操作人员必须佩带专用等级的口罩、眼罩以及耳塞，做好自身的防护，抛光设备要定期检查，确保除尘功能正常运行。但针对此类污染，我们应努力推进机器人全自动抛光机的应用。虽然有部分产品实现了半自动化的甚至全自动的抛光生产，但目前仍然很有限，仅在大平面、结构简单、批量大的产品中应用，而对于批量小、面积小、结构复杂的产品还只能依赖于人工操作。随着科技的进步，机器人设备与人的完美结合，将会是抛光工艺的主流发展方向。
4 结束语
我认为，各种不同的表面处理工艺的应用，适用于不同的行业，满足不同的表面要求，而且有向各其他领域拓展的可能，但他们也都面临着各自的问题。国内外在这方面的研究都取得显著的成绩，同时我国的企业和国家的科研人员也都更加重视，从对产品表面的更高要求到最终的环保意识。从现在起，我们应该做好全面准备，充分的结合各种表面处理工艺的优势，并积极的调动我们的大脑，让我们共同期待表面处理工艺再上一个台阶。
参考文献：
[1] 《表面工程手册》 化学工业出版社 曲敬信
关键词：电子材料；工艺学；实验研究；本科教学.
【中图分类号】G642
本论文受济南大学教学研究项目（JZC12002）支持。
一、前言
电子材料是材料科学与电子科学与技术、半导体材料和新能源材料相融合的交叉边缘学科，其课程体系设计的背景是基于电子和微电子器件、光电子器件以及新能源器件产业的现实功能需求和未来巨大发展潜力[1]。随着电子科学技术的飞速发展，对电子工艺学业提出了越来越高的要求，人们在实践中不断探索新的工艺方法，寻找新的工艺材料，使电子工艺学的内涵及外延迅速扩展。可以说，电子工艺学是一门充满蓬勃生机的技术学科。电子工艺技术虽然在生产实践中一直被广泛应用，但作为一门学科而被系统研究的时间却不长。系统论述电子工艺的书刊资料不多。基于目前国内外电子材料工艺技术为背景，本学院在拓展本科教学专业方面，设置《电子材料工艺学》作为一门重要的课程之一，本教学团队拟开展一系列针对该工艺学的一系列课程实验。该实验一方面要求学生通过实验，使学生深入理解传统电子材料工艺在材料性能中的作用。另一方面，结合目前半导体与微电子应用领域制造工艺，让同学们熟悉先进的电子材料工艺，掌握关键实验参数。《电子材料工艺学》匹配系列环节实验，有助于完善新版电子材料专业方向实验的教学文件，初步建设科学合理的实验体系，通过加强教学实践过程中教学与实验信息的互相反馈，为科学合理的培养目标电子材料专业方向专业人才奠定基础。
二、《电子材料工艺学》课程匹配实验设置
在该《电子材料工艺学》课程内容设置中，通过对电子信息产业各领域的介绍，让学生初步了解各类电子材料的基本概念，掌握电子陶瓷材料的界定和分类，初步掌握典型电子陶瓷的组成、制备工艺、性能，同时了解电子薄膜材料与纳米晶体的应用和相关工艺。在内容上为了突出材料性能在器件中的应用和熟悉电子材料专业方向的材料结构和工艺内容，额外增加了半导体、微电子、光电子和能源电子方面的知识内容。同时，为了更好地让同学们认识电子材料工艺过程，拟在该课程中设置系列匹配实验，让同学们更好掌握本门课程。基于《电子材料工艺学》课程内容拟增设如下配套实验，以保证教学效果。在电子陶瓷成型工艺实验方面，侧重突出陶瓷原料球磨、混料、煅烧、二次球磨、造粒、成型、烧结等重要工艺环节的工艺；重点掌握球磨时间、混料时间、成型压力、烧结温度及保温时间等关键参数影响情况；通过相关实验，让学生能够更好更全面的掌握所学知识。
1.在薄膜制备工艺实验上，考虑到气相法制备薄膜工艺需要昂贵的实验设备，而液相法成本相对较低。因此在实验中，首选以溶胶凝胶工艺为基础的液相薄膜制备工艺。溶胶凝胶（Sol-gel）法是制备材料方法中新兴起的一种湿化学方法。它的基本原理是：以金属醇盐或其它金属无机盐的溶液作为前躯体溶液，在低温下通过溶液中的水解、聚合等化学反应，首先生成均一稳定的溶胶；；2基片烘干形成干膜；3基片快速热处理形成薄膜结晶相；4薄膜表征。设计该实验可以让同学们重点掌握上述几个工艺环节的工艺参数，熟悉陶瓷薄膜制备液相工艺。
2.在纳米粉体制备实验上，侧重突出利用湿化学工艺制备纳米粉体工艺。液相反应法作为一种制备超细粉体的方法成为各国材料科学家研究的热点。常用的液相反应法有共沉淀法、水解法、溶胶凝胶法、微乳液反应法等。实验设计上，重点以溶胶凝胶工艺作为主要内容，首先生成溶胶，进而生成具有一定空间结构的凝胶，然后经过热处理或减压干燥，在较低温度下制备出各种无机材料或复合材料的方法。；2凝胶形成过程；3陈化过程；4干燥过程；5热处理过程。实验设计上从前驱体溶液的制备到后续纳米粉体煅烧与表征形成一系列标准工艺，让同学们有深刻了解并掌握相关工艺参数。
3.基于光刻工艺的应用背景而言，在开设《电子材料工艺学》课程过程中，设计半导体制造工艺中光刻实验对于同学们掌握课程知识有很大帮助，同样也利于后续就业。以介质陶瓷单层电容（SLC）的制备为例，整个实验过程包括：1MN陶瓷基片准备；2设计掩模板；3陶瓷基片匀胶及烘干；4曝光显影及后烘；5陶瓷基片蒸电极；6lift-off工艺，剥离电极；7切割与性能测试。通过上述工艺过程，可以继续采用划片机根据SLC电容的分布，沿着分割线进行线切割，形成单个的电容或电容阵列；利用探针台与测试仪器配套搭建测试系统，进行电学性能测试，进行评估。
三、结论
基于上述考虑，《电子材料工艺学》课程实验设置一方面可以培养学生掌握电子材料工艺操作的基本技能，充分理解工艺工作在材料制造过程中的重要地位，从更高的层面了解现代化电子材料工艺的全过程，了解目前我国电子材料工艺中最先进的技术和设备。另一方面掌握电子材料制备工艺；借助于相关工艺实验有助于同学们掌握相关行业背景知识，熟悉材料工艺过程，使学生成为将来掌握相应工艺技能和工艺技术管理知识、能指导电子产品现场工艺、能解决实际技术问题的专业技术骨干奠定基础。
参考文献
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