《高分子合成工艺设计》耿飞，王玉丰主编；孔俊俊，巴淼，颜小香副主编|(epub+azw3+mobi+pdf)电子书下载

图书名称：《高分子合成工艺设计》

【作　者】耿飞，王玉丰主编；孔俊俊，巴淼，颜小香副主编

【页 数】 159

【出版社】 长春：东北师范大学出版社 , 2020

【ISBN号】978-7-5681-7587-6

【分 类】高分子化学-合成化学

【参考文献】 耿飞，王玉丰主编；孔俊俊，巴淼，颜小香副主编. 高分子合成工艺设计. 长春：东北师范大学出版社, 2020.

图书目录：

《高分子合成工艺设计》内容提要：

《高分子合成工艺设计》内容试读

第1章绪论

1.1现代材料工程师的能力要求

工程科学技术的高速发展，为满足人类物质需求提供了强有力的支撑，同时对工程师提出了更加苛刻的要求。高等工程教育肩负着培养未来工程师的重任，受到世界各国的高度重视。我国工程教育的体量已居世界第一位。近年来，国家采取了一系列强有力的措施提高工程人才的培养质量。例如，我国于2016年6月成为《华盛顿协议》的第18个正式成员。《华盛顿协议》(Washington

Accord)是本科工程教育学位互认协议，于1989年由美国、英国、加拿大等6个国家的民间工程专业团体共同发起和签署。工程教育专业认证的目标是构建中国工程教育的质量监控体系，推进中国工程教育的改革，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认证体系，促进工程教育与企业界的联系，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，提升国际竞争力。工程教育专业认证标准涵盖了12条毕业生能力要求，这12条毕业生能力要求如下：

(1)工程知识：能够运用数学、自然科学的知识和理论以及工程基础和材料科学与工程专业知识，解决高分子材料或树脂基复合材料领域中相关产品技术研发、工艺设计及产品生产过程中面临的复杂工程问题。

(2)问题分析：能够运用数学、自然科学、工程科学的基本原理，结合文献研究，识别、分析和表达高分子材料或树脂基复合材料领域中相关产品技术研发、工艺设计及产品生产过程中的复杂工程问题的关键环节，并通过影响因素分析，获得有效结论

(3)设计/开发解决方案：针对高分子材料或树脂基复合材料领域中相关产品技术研发、工艺设计及产品生产过程中的复杂工程问题，能够设计解决方案，包括相关材料制备和加工所需的技术路线或工艺方法，并能满足要求。解

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高分子合成工艺设计

决方案中能够体现创新意识，同时考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。

(4)研究：能够基于科学原理并采用科学方法对高分子材料或树脂基复合材料领域中相关产品技术研发、工艺设计及产品生产过程中的复杂工程问题进行研究，包括实验设计、数据分析与解释，并通过信息综合等得到最后合理、有效的结论。

(5)使用现代工具：能够针对高分子材料或树脂基复合材料领域中相关产品技术研发、工艺设计及产品生产过程中的复杂工程问题，选择与使用恰当的先进技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，包括对复杂工程问题的预测和模拟，并能够理解其局限性。

(6)工程与社会：能够基于工程相关专业背景知识，合理分析和评价高分子材料或树脂基复合材料的产品开发、生产实践或复杂工程问题的解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并理解工程师应当承担的责任和义务。

(7)环境和可持续发展：能够基于材料科学与工程、人文社会科学以及生态环境等领域的相关背景知识，理解和评价针对高分子材料或树脂基复合材料中复杂工程问题的工程实践对环境、社会可持续发展的影响。

(8)职业规范：理解当代社会环境下人文社会科学素养、社会责任感的内涵，并在高分子材料或树脂基复合材料产品的设计、生产、管理、服务等工程实践中，理解并遵守工程师的职业道德和规范，履行相应的法定或伦理责任。

(9)个人和团队：能够在多学科背景下的项目开发团队以及工程实践团队中理解个体、团队成员及负责人的角色内涵，并能够承担个体、团队成员及负责人的角色。

(10)沟通：能够就高分子材料或树脂基复合材料工程技术领域中相关复杂工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流，包括撰写相关报告、设计方案书、陈述发言、清晰表达或回应指令，并具备一定的国际视野，能够在跨文化背景下进行沟通和交流。

(11)项目管理：理解并掌握工程管理原理与经济决策方法，并能在多学科环境背景条件下的高分子材料或树脂基复合材料复杂工程问题解决过程中进行运用。

(12)终身学习：具有自主学习和终身学习的意识，有不断学习和适应发展的能力。

化学工业是国民经济的支柱产业，为解决人类的衣、食、住、行，提高人

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第1章绪论

类的生存质量做出了杰出贡献，产生了巨大的经济和社会效益。高分子材料制备是化学工业中的重要部分。高分子材料制备与生产过程一般需要在非常态下操作，因此其在安全、环境等方面具有潜在的风险。现代化学工业是各种高新技术集合的复杂大系统，对数学模型、自动控制、合理经济的运行等都有很高的要求。工程师在设计过程中，对合成工艺、化工设备、土建、自动控制、电气、安全、环保、采购、销售、经济等因素应综合考虑。因此，对材料科学与工程专业毕业的工程师而言，上述12条要求仅仅是本科的“毕业要求”。一位合格的工程师应具有远高于此的素质与能力，甚至应具备多学科融合解决各类复杂工程问题的能力。

1.2高分子合成工艺设计课程的必要性

设计能力是材料工程师综合能力的重要体现。《工程教育认证标准(2015版)》及“卓越工程师”培养要求等各种文件中，均对工程类专业本科毕业生的设计能力提出了很高的要求。高分子产品繁多，即使是同样的产品，由于采用不同的原料和工艺，也可派生出很多可能的技术方案。规模上的差异是材料生产建设项目一个突出的特点。大型企业拥有数十套装置，自成体系，可以形成一个相对封闭的原料综合利用循环系统，但其占地面积较大，固体资产投资较高。而小型材料加工企业，一套装置可由几台小型设备组成，投资可以万元为单位。材料技术与其他科学技术一样在飞速发展，新材料、新工艺、新设备不断出现。随着资源、环境、安全问题的日益突出，在可持续发展、低碳经济的大背景下，材料制备生产建设项目的约束条件不断增多。随着全球一体化趋势的不断加强，我国材料加工企业和技术大量走出国门，但在国外的建设项目面临着所在国家政治、经济、文化、宗教等条件的限制，技术标准、材料、零部件甚至工具都与我国有着很大的区别。因此，这些都是对材料设计工程师的极大挑战，他们必须调用所有的知识储备，并通过不断学习，才能胜任工作。

设计课程是材料科学与工程专业学生学习的核心和精髓，而高分子合成工艺设计需要用到材料专业本科阶段四年所学过的几乎所有课程的知识。因此，高校在培养方案和教学计划中，通常将“高分子合成工艺设计”课程作为压轴的必修专业实践课程。该课程实际上起着将本科四年各门课程零散的、各成体系的知识点串联起来，帮助学生进行“总复习”的纽带作用。除了理论知识，高分子合成工艺设计还需要积累大量的工程经验，这是在校学生最为缺乏的。可以说，高分子合成工艺设计是理论联系实际的重要通道，是课堂通往工程实际的

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高分子合成工艺设计

桥梁，也是即将走出校门的本科生向材料工程师转变的彩排室。

在工程教育认证的思想下，综合素质和创新能力是衡量一个人是否被社会需要的决定性因素。高校应以培养应用型本科人才为目标，依托专业与区域产业协同发展，深度发展产教融合，坚持走“产一学一研”一体化的道路。高校实施“产一学一研”的教学模式，结合工程案例，能针对时下热点问题、企业难题，构建在高分子合成产品工程真实情境下与生产实际紧密结合的工程训练模式，从而提高学生工程设计和团队协作创新的能力。

1.3高分子合成工艺设计的特点

高分子合成工艺设计属于化工设计的范畴，但相比之下，其又具有许多特殊之处。

(1)高分子合成工艺生产路线具有多样性。高分子合成工艺从使用原料、反应机理到实施方法和操作方法等方面都存在多样性，因此设计时必须全面分析、实地考察、综合比较，选定适宜的工艺方案和工艺流程。

(2)高分子合成生产过程通常包括原料处理及配制过程、反应过程、反应物后处理过程、“三废”处理过程、辅助生产过程等，而每一过程又是由一个或多个化工单元操作过程组成的。因此，高分子合成生产过程流程长、操作复杂、技术含量高，相应地，要有高水平的工艺设计。

(3)与低分子合成生产相比，影响高分子合成反应过程及最终产品质量的因素较多，它们有时互相制约。影响高分子最终产品质量指标的因素有单体转化率、产物的相对分子质量及其多分散性、化学结构及其多分散性等，而这些指标又受到原料配比、加料方式、反应温度、反应压力、反应时间等因素的影响，因此高分子生产过程对控制水平要求较高。

(4)与高分子合成反应过程有关的化工基础数据少、可靠性不好、通用性差，特别是在大多数高分子合成反应过程中，随着转化率的提高，反应体系黏度不断增加，这给物料的流动、搅拌、混合、传热、传质等过程带来极大的困难，反应器中的物料很难达到“理想混合”状态，因此实验室测定的数据与实际生产差别较大。目前，关于高分子反应过程的基础理论研究还远不成熟，这给工艺设计过程增加了难度。

由以上叙述可以看出，作为高分子工艺设计人员，必须具有扎实的理论基础、丰富的生产经验和设计经验以及熟练的专业技能，并且掌握利用计算机进行计算、绘图、编制设计文件、设计模型等先进的设计手段。

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第2章设计基础知识

化工设计是根据化工建设工程和法律规范的要求，对建设工程所需的技术、经济、资源、环境等条件进行综合分析、论证，并编制建设工程设计文件，提供相关服务的活动。设计文件是指从开发、立项、设计、施工、安装、试车、验收到正式生产的各个阶段所形成的图样和技术资料的总称，而本书要介绍的“化工设计”的内容主要是化工项目在基本建设时期形成的设计文件」

化工设计是一项综合性很强的技术性活动，涉及如下众多方面：①政治、经济、技术、资源、市场、用户；②国策、国情、法律、法规、标准；③工艺、建筑、结构、给排水、暖通、电气、动力、仪表、自控；等等。

本书将概述一个化工项目的整体设计过程，并重点讲述高分子合成工艺设计涉及的单元操作和设备选型等相关知识。

2.1设计的分类

2.1.1按建设项目性质分类

(1)新建项目设计

新建项目设计包括新产品设计和采用新工艺或新技术的产品设计。这类设计往往由开发研究单位、专利商提供工艺包，由工程设计单位根据建厂地区的实际情况进行工程设计。

(2)重复建设项目设计

由于市场需要或者设备老化等，有些产品需要重建新的生产装置。由于建新厂的具体条件与原厂不同，即使产品的规模、规格及工艺完全相同，也需要由工程设计人员重新进行设计。

(3)已有装置的改、扩建设计

由于化工厂旧生产装置的产品质量或产量不能满足客户要求，或者因技术

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高分子合成工艺设计

问题，原材料和能量消耗过高而使产品缺乏市场竞争能力，或者因环保要求提高，要实现清洁生产，都必须对已有装置进行改造。已有装置的改造包括去掉影响产品产量和质量的“瓶颈”、优化生产过程操作控制、提高能量的综合利用率和局部工艺或设备的改造更新等。这类设计通常由生产企业的技改部门负责。有时，对于生产工艺过程复杂的大装置，同样委托工程设计单位进行设计。

2.1.2按建设项目开发过程分类

从一个新产品或新工艺的实验研究开始到进行工厂建设为止，需要进行两大类设计：第一类是新技术开发过程中的几个重要环节，即概念设计、中试设计、基础设计和工艺包设计。第二类是工程设计，包括初步设计和详细设计。这两种设计是建设项目实施的依据，由设计单位负责。

(1)概念设计

概念设计为工程研究的一个重要环节。它是在应用研究进行到一定阶段后，根据开发性基础研究的成果、文献数据、现有类似的操作数据和工作经验，从工程角度出发，按照未来的工业生产装置规模进行的一种假想设计。它的工作内容主要是根据研究提供的概念和数据，确定流程、工艺条件、主要设备的形式和材质以及“三废”处理措施等，最终得出基建投资和产品成本等技术经济指标。

一般情况下，概念设计在中试之前进行。概念设计可以判断研究的工艺条件是否合理，数据是否充分，并在此基础上对开发项目进行初步的经济评价，以确定路线的先进性和可靠性，确定开发项目需要改进的地方和小试需要补充的实验内容和课题，确定有无必要建立中试装置，以及中试规模、范围和必须通过中试解决的问题和取得的数据。

若概念设计在中试以后进行，则其主要内容还是确定流程和工艺条件。但其目的则是对中试结果进行进一步的技术经济评价，确定该项目工业化的可能性和需要补充研究的内容。若结论是肯定的，则概念设计确定的流程和工艺条件可作为下一阶段设计工作的基础。

因此，概念设计是实现工程设计与实验研究早期结合的一种好方式。概念设计可以及早暴露研究工作中存在的问题与不足，从而可以及时解决问题，缩短开发周期。

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···试读结束···