工程认证背景下化工分离过程教学探索*

何春红, 张建平, 程学礼, 冯尚华

(泰山学院化学化工学院，山东 泰安 271000)

《化工分离过程》是高校化学工程与工艺专业必修的一门专业主干课，作为一门专门研究化工生产中分离技术和方法的课程，其对学生工程素养和工程思维的培养起着非常重要的作用[1]。该课程不但阐明了化工生产过程中物系分离的基本原理和规律，而且重点分析了工业生产中混合物料的最佳分离路径、能耗最优化方法以及最佳工艺条件选择。在具体分离方法的选择上，不仅要考虑在技术上可行、经济上合理，还要考虑能量消耗、环境保护、设备放大和开发费用等问题，如果缺乏工程的思维和实践，就很难理解这些内容的。

随着新时代工程教育专业认证和新型分离技术的发展，化工行业急需高素质的化工人才。现在的《化工分离过程》在教材内容设置、教学方法选择等方面都存在一些问题[2]。为此，根据从事《化工分离过程》教学和应用型人才培养的经验，结合目前化工类企业对应用型人才的需求特点，针对《化工分离过程》的课程教学，围绕“两性一度”探索新时代工程教育专业认证背景下化工类课程教学内容改革和方法创新。

1 以学科前沿和高新技术激发学生学习热情

化工分离技术是直接应用于化工企业生产实践的实用技术。应用领域广泛，不同的原料、产品需采用不同的分离方法决定了分离技术的复杂性和多样性。现阶段围绕节能降耗、低碳经济、绿色环保的准则，对现有化工企业的生产过程提出了更高要求。要做到从源头上切实减轻污染、生产过程要节能降耗、产品要绿色环保，科学而高效的分离方法和技术为企业的可持续发展提供了强有力的保障。新型分离方法和技术的不断研发，让现代化的化工生产企业更加环保和高效，为企业的绿色可持续发展提供了前进的动力。比如：在工业污水治理过程中，加压反渗透技术可以做到污水零排放,从而实现了绿色、节能、高效的目标。《化工分离过程》的实用性激发了学生掌握化工分离技能，为新时代环境保护事业而学习的雄心壮志。

高科技的现代生化技术是目前高新科技核心之一，正在从根本上改变着传统医药、材料、化学、能源等领域的面貌，现代生化技术依靠不断的科技革命和技术革新，使当代科技有了飞速发展、社会生产力有了巨大进步，这其中，科学而高效的化工分离技术起到了重大的助推作用[3]。如新型酶膜反应器，能有效降低生化反应中的产物抑制现象，显著提高基质浓度和发酵罐生产能力，从而降低生产成本。在授课过程中，我们强调这一技术已应用于许多工业生产中的产物分离，激励学生勇于开拓创新的精神。

由上可知，分离工程在化工生产中有着重要的地位和作用。因此在进行各种分离方法的原理讲述之前，首先要介绍分离工程的学科发展前沿及其目前在各行业的具体应用情况，使学生感受到所学知识的重要性和挑战性，并且能纠正所学知识不实用的错误观念，从而显著提高学生的学习积极性和面对挑战的勇气，这对他们毕业后的就业和职业发展也起到了积极作用。

2 创新化工分离技术，开发清洁生产工艺

创新化工分离技术、开发清洁工艺能够有效减少原材料损失，降低能量消耗，提高企业的经济效益，这也是保护生态环境、促进产业经济可持续发展的最佳方法，也是今后化学工业发展的方向[4]。工业生产中，科学而高效的化工分离技术不但能够提供符合反应要求的高纯度原料、减少副反应、提高产品收率，而且能够实现对各种产物的分离提纯，同时可将未发生反应的物料分离并循环使用。所以，在如何提高原材料的有效利用率、减少副产物对环境的危害、开发新工艺控制污染等方面都需要创新化工分离技术、研发清洁工艺路线，以及不同分离过程、反应与分离过程的工艺集成化。

在课程讲授过程中及时新增各类分离方法的发展现状及趋势，有针对性的将新型分离技术、工艺设备进行经济性分析和环境影响评价，不仅能使学生全面了解分离技术对现代化学工业清洁生产的作用，帮助建立清洁生产观念，而且能使学生掌握现代新型分离设备的工作原理和技术指标，从而更快的适应将来的化工生产岗位。

3 强化计算机辅助解决实际工程问题

《化工分离过程》课程要求学生具有较强的计算机应用能力。例如：在精馏过程计算中，涉及到大量混合物料泡点与露点的反复计算、多组分精馏塔塔板数的计算等。如用人工计算，工作量相当大， 并且大多数情况是人工计算无法完成的，这就要求学生不但要有化工专业基础知识、掌握计算机编程语言，而且要能够熟练应用各种化工模拟软件。在化学工程专业的学生中，有相当一部分人具有一定的编程能力，且熟悉常用的化工模拟软件[5]。如果能够有效地将模拟软件应用于分离工程中的计算问题，对学生专业技能的培养和以后的职业发展都具有重要作用，因此有必要将化工计算与编程、化工模拟联系起来。在本课程的教学过程中，适时引入了Aspen Plus化工流程模拟软件，对分离路线的确定和操作条件的优化进行模拟，不但拓宽了学生的专业知识面，而且使学生的编程及化工模拟能力在解决化工分离难题上学以致用，显著提高了学生应用计算机辅助解决化工分离中工程计算问题的能力。

4 强化高阶工程素养和工程思维

化学工业是关系国计民生的支柱性产业，随着我国经济的持续发展，化工行业也得到了飞速发展，而化工行业对人才的评价标准要求注重培养学生研究开发、工程设计和解决工程技术问题的能力，并能洞察工业技术和经济发展的趋势。要实现这一目标，就要求学生具有扎实的理论基础、宽厚的专业知识、高阶的工程素养和工程思维。

以前的工科专业教育存在的主要问题是学生基础差、知识面窄、工程思维缺乏。从我国工信部门对工科毕业生的反馈信息中不难看出，本科生毕业后需要经过两年多的一线生产实践锻炼，才能逐渐胜任岗位工作[6]。为了使毕业生能更快地适应化工生产岗位要求，在教学过程中就必须加强工程实践教育，使学生在综合的、高阶的工程实践过程中，不断强化其工程素养和工程思维。笔者在泰山学院讲授《化工分离过程》课程时，力求从工程思维的角度来分析、解决化工分离问题，例如：在讲解不同分离路线的选择时[7]，以分离裂解气中的甲烷-乙烷-乙烯-丙烯混合物为例，若采用前脱丙烷工艺，哪种组分先从塔顶馏出？塔釜得到什么组分？若采用前脱乙烷工艺，塔顶得到什么组分？塔釜剩余什么组分？通过计算，综合比较两种分离路线的产物分离难易程度、设备要求及能耗高低，从而给出最优化的分离过程工艺路线。这类问题的解决始终坚持“以学生为中心”，在教师指导下通过互助协作或小组讨论的方式进行，在解决化工分离问题过程中，充分发挥学生的主体作用，不但可以巩固学生的基础知识，使学生根据化合物分子的微观性质做出宏观的反应影响评价，而且能够锻炼学生的工程素养和工程思维，从而在综合分析各种分离路线基础上给出既经济又环保的分离方案。要做好这类题目不仅要求学生具有扎实的理论基础，而且要具有较高的工程思维能力，因此能真正加强工程教育在本课程中的融合渗透，达到潜移默化地培养学生建立高阶工程素养和工程思维的目的。

综上所述，通过以上教学内容及方式方法的改革与探索，按照教育部的工程教育专业认证标准和淘汰水课、打造“两性一度”的金课标准，使《化工分离过程》教学形式多样化，教学内容及方式方法具有创新性和挑战度，将学生的知识掌握、能力提升、素质培养有机融合。具有创新性和前沿性的课程内容激发了学生的学习兴趣和求知欲。通过编程及化工模拟训练，显著提升了学生的高阶工程素养和工程思维。

今后我们仍将继续精雕细琢，不断加强新型分离技术的研究，从而进一步丰富《化工分离过程》的教学内容，紧扣工程教育专业认证理念，改革教学手段和教学方法，不断提高教学质量，以培养出适应新时代社会发展需要的高素质应用型人才。