發布時間：2023-09-08 17:06:25
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們為您精選了8篇的化學反應工程研究方法樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發，請盡情閱讀。
化學反應工程是精細化工專業一門必修的，建立在數學、化學等基礎學科及物理化學、化工熱力學、化工傳遞過程等知識領域，內容新穎而難點較多的專業技術基礎課。通過該課程的學習，學生應能掌握化學反應工程最基本的原理和計算方法，能夠理論聯系實際，提高對工業反應器進行設計與分析能力。
面對這樣一門課程，必須讓學生能系統掌握本課程的內容，使教學內容較為合理，并在教學方法和手段方面進行改革，力求把化學反應工程基本觀點與實際緊密聯系起來，現介紹該課程教學中的幾點體會。
1 闡明化學反應工程課程地位，激發學生學習興趣
化學工程與工藝專業的核心知識可概括為“三傳一反”，“反”是核心。對各種不同類型反應器的設計與分析正是化學反應工程課程的主要內容。因此要讓學生懂得該課程的重要地位，激發他們的學習興趣。一旦他們能認識到該課程的重要性，就會自覺地下功夫學習，主動克服學習中遇到的困難。目前碩士研究生入學考試只考化工原理，并不是意味著它沒有化工原理課程重要，主要由于化學反應工程課程難度較大，一些重點高校在碩士研究生復試時要加試化學反應工程，這也可激發學習的積極性。
2 教學內容和目標的改革
在準確把握化學反應工程學科總體框架和教學中心的基礎上，課程強調重點、基本理論和基本方法和專業知識的系統性，因為基礎理論不扎實，會限制學生解決問題能力的發揮與創新；同時強調工程應用能力的訓練，強調與其他課程，如數值計算、化學動力學、化工原理、傳遞現象、催化原理和計算機技術等的銜接、貫通。因此，這門課的學習，要求學生綜合利用所學的知識來解決工業反應器設計問題。為此，在組織教學過程中，要求學生在課下認真復習所需的基礎知識。
在教材選擇上，精心挑選精細化工專業適合的教材，以許志美的《化學反應工程原理》為主，以李紹芬的《反應工程》、陳甘裳的《化學反應工程》、朱炳辰的《化學反應工程》等為輔來講授，將當今世界上最流行的英文教材如Levenspiel主編的《Chemical Reaction Engineering》為參考來組織教學，同時將最新的科學研究成果融入課堂教學，如膜反應器等。
3 教學方法和手段的改革
鑒于本課程涉及的工程數學知識較多，且要求有一定的邏輯思維能力，課堂講授的內容和方法必須適當。在講授每一章時都應該利用幾分鐘的時間將本章加以概括。同時，注意將課程體系進行系統化處理，教學內容包括：反應動力學基礎、釜式反應器、管式反應器、停留時間分布與反應器的流動模型、多相系統中的化學反應與傳遞現象、多相催化反應器的設計與分析等。建立物料衡算式、能量衡算式和動量衡算式這三類方程的依據分別是質量守恒定律、能量守恒定律和動量守恒定律是各類反應器章節的基本內容。學生若能抓住各類反應器設計與分析的最基本的內容，就能從總體上掌握化學反應工程學科的知識體系。
對于那些學生用現有知識無法解決的問題，如數值積分中的Simpson法，教會學生使用多種手段進行解決，如程序設計、Excel計算、Origin繪圖及MatLab計算等實用方法。平時的作業也直接在計算機完成，然后直接發至主講教師的電子郵箱，實現了無紙化作業。同時上課過程中注意制造懸念，促進學生思考，復習舊知識，提出新問題，讓學生處于索取狀態，刺激學生的大腦興奮，主動想去獲取問題答案。
化學反應工程中有很多的圖表說明、例題演算等，一般情況一節課需7～8個黑板版面，這就需要利用計算機進行演示。而且利用生動的動畫來模擬事物的變化過程，說明科學原理，將一些抽象、復雜的內的合成與應用容具體化，便于學生理解和掌握。但是，對于一些難度較大的內容，由于學生的數學基礎參差不齊，其過程推導還需要用板書的形式進行，由淺入深，可引導學生學會推導的方法、思路，也便于學生記錄筆記。
4 考核方式的改革
關鍵詞：綠色化學；研究發展；環境保護；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，也稱環境無害化學、環境友好化學、清潔化學，在綠色化學基礎上發展起來的技術稱為綠色技術、環境友好技術或清潔生產技術。綠色化學的化學反應過程，實現“零”排放，不產生污染。綠色化學對生產過程來說，包括節約原材料和能源、淘汰有毒原料、減降廢物的數量和毒性。 綠色化學通過改變化學品或生產過程的內在本質，來減少或消除有害物質的使用或產生，是非常科學的，是化學工業可持續發展的基礎。
2、綠色化學的原則
綠色化學經過先驅者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容，同時也指明了未來發展綠色化學的方向。
3、綠色化學主要研究內容
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、環境無害的介質等的研究；綠色產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
現有的化工生產中，仍有不少產品在生產過程中使用著劇毒原料。為了確保環境安全和人類的健康，尋找無毒、無害的原料來生產人類所需的化工產品，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 產品的綠色化
產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境友好型化工產品，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、環境友好農藥、綠色燃料、綠色涂料、CFCs替代物等等都是很有發展前景的綠色產品，隨著技術的進步，越來越多的產品將會取代原來的對環境有害的產品。
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；其次確定目標產物和可能采用的原料；第三讓計算機找出能生產目標產物的反應及所需原料，第四以上一步的原料為目標產物再做搜尋，找出該目標產物的合成反應原料，直到得出預定的原料；最后比較各條可能的反應路線的經濟技術性及環境效應，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的化學方法，獲得多種環境效果，改善產品的選擇性，降低單位產品的能耗。其中電化學發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，提高產品質量、降低成本，而且能從根本上減少或消除副產物的產生，減少污染，最大限度地利用各種資源，保護生態環境，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世紀最具有發展潛力的產業之一，是當代科學的高新技術，生物技術在醫藥、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，節約能源，易于實現清潔生產，而且可以實現一般化工技術難以實現的化工過程。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。
關鍵詞 化工反應工程實驗；教學改革；實驗技能
中圖分類號：G642.423 文獻標識碼：B 文章編號：1671-489X(2012)12-0117-03
Reform and Practice in Teaching Chemical Reaction Engineering Experiment//Yang Yaping1, Chen Ruijie1, Lu Chun’e2
Abstract By means of the course status analysis, this article describes specific practices of reform on equipment development and improvement, teaching content, teaching methods, assessment methods of Chemical Reaction Engineering experiment in Southeast University Chengxian College. Practice shows that the reform will help improve the skills in organic synthesis experiments and overall quality of students, ensure the improvement of teaching quality.
Key words chemical reaction engineering experiment; teaching reform; skills in experiment
Author’s address
1 Department of Chemical and Pharmaceutical Engineering of Southeast University, Chengxian College,
Nanjing, China 210088
2 School of Chemistry and Chemical Engineering of Southeast University, Nanjing, China 211189
化學反應工程是化學工程的一個分支，簡稱反應工程，于20世紀50年代才開始逐漸形成。化學反應工程課程是一門綜合性、工程性和理論性都很強的課程，既有工程問題的共性特點，又有工藝過程的個性特征。本課程要求學生有較為扎實的物理化學、化工原理、化工熱力學、工程數學和計算機基礎。化學反應工程課程教學內容覆蓋基本理論、實驗教學兩個教學環節，與化學反應工程理論課程相配套的實驗課程化工反應工程實驗，是一門化學工程與工藝專業高年級化工類專業實驗的必修課[1-3]。本實驗課程根據化學工業的生產特點，以動力學為基礎，通過定量計算、實驗技能和設計能力的訓練，培養學生牢固的工程觀點，使學生對化工生產中常用的反應器有一個深層次的了解。通過該課程的學習，培養了學生運用基礎理論分析解決各種實際工程問題的能力，為化工行業培養具有科研、設計和生產實踐等方面需要的專業人才。
1 化工反應工程實驗課程的現狀與分析
東南大學成賢學院是一所以培養應用型人才為目標的獨立學院，化工與制藥工程系自2007年建系以來，化工反應工程實驗一直作為化學工程與工藝專業高年級學生的必修課，是有機化學、無機化學、物理化學和化工原理四大化學課程的一個延伸與拓展。目前，化工與制藥工程系化工反應工程實驗引進6套實驗裝置，主要開設了與設備相對應的6個實驗，分別是乙苯脫氫制苯乙烯、甲苯氧化制苯甲酸、變壓吸附制富氧、非穩態導熱系數的測定、單多釜提留時間分布及萃取精餾實驗。所有的實驗設備和儀器全部采購于某高校，每臺實驗設備對應一個固定的實驗內容，受儀器設備臺數條件的限制，同時設備中存在部分設計的局限性，使得反應工程實驗始終停留在原有的實驗教學模式和教學內容上，在實驗大綱和內容上基本沿用了該高校的教學大綱和教學管理模式，沒有任何突破和改進。
考慮到學校人才培養模式和定位與該高校有較大的差異，化工與制藥工程系專業設置和學生生源質量等諸多方面與該高校也有相當大的差異，如果完全照搬該高校實驗課程的設備和教學內容，就會缺乏該系化學反應工程實驗自己的課程特色，缺乏實驗內容的創新性，在人才培養上就會顯得定位不明確，不能完全體現學院自己的辦學特色。
2 優化和擴展實驗內容
考慮到以上因素，結合目前化工反應工程在化工行業的發展要求，針對原有實驗教學內容上的缺點和不足，化工與制藥工程系先后進行一系列的教學改革和實踐，主要從以下幾個方面進行優化和擴展。
2.1 開發和改進實驗設備
目前，化工行業發展迅猛，尤其是新工藝新設備更新換代迅速，原有的很多化工操作單元已經不能完全適應化工行業的發展需求。例如，化工產品的分離提純是化工行業最普遍操作單元，主要包括減壓蒸餾、萃取精餾、加壓精餾和加鹽精餾等。而該系化學反應工程實驗中只有一套精餾萃取裝置，而在減壓精餾、加壓精餾、加鹽精餾等提純分離方面，學生只是停留在課堂理論的基礎上，缺乏對這些化工分離操作的實踐認知和操作過程訓練。
為了適應這一化工行業的發展需求，學院特別針對化工反應工程實驗進行了教學改革，方案中專門對化工反應工程實驗的裝置進行了設計和改造，在院大學生實踐創新活動中，組織專門的教師和學生進行實驗裝置的設計與改造。學生在此次創新活動中，對化工原理、化工熱力學、機械制圖等方面的知識進行了系統的鞏固和綜合提高。經過一年的努力，利用實驗室現有的場地，自行設計了精餾實驗裝置和氣液反應實驗裝置等兩套設備裝置，設計的裝置在材質和儀表控制上都做了改進，改變了以往玻璃材質耐壓和耐高溫性能差、儀表和輸液泵不夠精確的特點。新設計的精餾實驗裝置能夠實現萃取精餾、加壓精餾、加鹽精餾等多種分離提純操作，新設計的氣液反應實驗裝置能夠對很多典型的氣液反應實驗進行操作。
另外，還改進了化工反應工程實驗現有設備中的一些設計缺陷和不足。如在甲苯氧化實驗中冷凝效果不佳，于是增加二級空氣冷凝管使冷卻效果大大改善；在乙苯脫氫制苯乙烯實驗中，原料必須先校正流量配比后方可輸入反應釜中，但由于反應位置與校正位置高度相差較大，導致原料進料配比與校正進料配比相差，于是通過改變輸液泵類型、液位槽位置等手段，使得反應配比更加準確，使反應收到很好的效果。
2.2 豐富實驗教學大綱的內容
為了豐富和擴展化工反應過程實驗教學大綱的內容，提高教學質量，不僅利用現有的設備開發出了新的實驗內容，提高了現有設備的利用率，同時利用自行設計的實驗裝置，增加了新的實驗內容。如新增了化工產品分離提純實驗和氣液分離實驗的內容，主要包括減壓精餾、加壓精餾、加鹽精餾、氣液反應等實驗操作內容，如丙醛脫水實驗屬于加壓精餾實驗，對二異丙苯氧化反應實驗屬于氣液反應實驗。另外，利用現有的設備開發出更多的實驗內容。例如，利用乙苯脫氫的實驗裝置，增加了化工反應過程中典型的流化床反應器的操作內容。通過增設這些化工反應過程中典型的操作單元實驗內容，豐富了化工反應工程教學大綱[4]，使化工反應工程實驗操作過程和方法緊跟化工行業發展的腳步，體現了學院對應用型人才培養的特點。
2.3 建立化工反應工程實驗工作站和仿真實驗平臺
為了模擬和優化化學反應工程實驗的實驗條件、工藝參數，同時克服現有實驗設備數量的局限性，對現有的幾個化工反應工程實驗建立了的工作站和仿真實驗平臺。通過工作站處理軟件對實驗數據的現場采集，可以快速地進行數據處理和分析，及時有效直觀地對實驗結果進行評價，同時減少人為因素處理數據的誤差和繁瑣，提高了實驗教學效率[5]。另外，通過建立仿真實驗平臺，可以模擬不同條件下化工反應的控制過程，特別是一些受設備條件限制（如高溫高壓條件）的實驗過程，對實驗操作過程具有一定的理論依據和指導意義。
2.4 實驗內容中增加產物表征操作
化學反應工程實驗中，在數據分析與處理中有的設備配備有專門的數據處理軟件，直接對實驗數據進行分析處理，學生實際動手操作的機會就相對較少。為了改變這種狀況，在實驗內容中加強實驗反應過程的監測、實驗結果表征方面的實驗內容。如利用氣相色譜儀監測反應過程中反應液的含量來判斷反應進程，通過熱導檢測器來分析精餾萃取液中水分的含量來確定最佳工藝條件，利用碘量法測定過氧化物的含量，等等。學生不僅在整個實驗過程中操作技能得到鍛煉和提高，同時對數據的處理分析、產物的表征、譜圖的解析等方面都得到了學習和提高。
3 加強過程管理，改進實驗教學方法
實驗過程管理是實驗教學內容的重要組成部分，是保障實驗教學質量的重要環節。化學反應工程實驗屬于大型設備實驗，是一門操作少而理論性相對較強的實驗教學，加強過程管理，形成化工反應工程實驗教學的學科特色，提高實驗教學質量和水平十分重要。
3.1 加強實驗過程控制
化工反應工程實驗學時數相對較長，學生等待和空閑的時間較多。為了充分利用實驗過程中的等待時間，使實驗學時數更加飽滿，實驗過程中加強巡視，強調實驗過程中實驗現象的觀察、數據的采集整理和分析。在整個實驗過程中，學生的實驗操作能力、數據分析、譜圖解析、結果的分析與討論等各方面的能力都得到全面的鍛煉和提高。
3.2 合理分配循環實驗時間
化學反應工程實驗由于受到實驗特點和臺件數的限制，目前大都采用循環方式安排實驗，這就存在多個學生操作同一臺儀器設備的情況，使得有些學生得不到操作和鍛煉的機會。為了改善這種狀況，采用分組細化的方法，即同一臺儀器操作過程中，按照實驗學生數量來改變工藝條件參數進行分組實驗，盡可能地讓每個學生都有動手操作的機會。同時，由于工藝條件參數的不一樣，使得學生實驗操作過程、實驗數據處理及結論也不完全一致。這樣既讓更多的學生得到了訓練和提高，也改善了大量實驗數據重復，同組間學生實驗報告抄襲雷同的現象。
3.3 樹立牢固工程觀念，培養工程分析能力
化工生產過程錯綜復雜，為了讓學生更好地掌握化工反應實驗過程理論知識和實踐水平，透過現象看本質。在實驗教學過程中，教師應從分析工程因素的本質及反應特征入手，突出強調過程速率及其變化規律、傳遞規律及其對化學反應的影響。如通過實驗中工藝條件及參數的變化來分析實驗結果的影響，讓學生通過實驗來分析化工反應過程的基本規律，引導學生掌握化工反應工程研究的基本方法，使學生樹立牢固的工程觀念，培養學生采用工程分析方法來分析和解決工程實際問題的能力。
4 改革實驗考核方法，綜合評定學生成績
綜合評定學生的實驗成績是考察實驗教學效果的一個重要途徑，化工反應工程實驗以往主要從預習報告和實驗報告等方面進行考評。由于化工反應工程實驗主要是以工業反應過程為主要研究對象，研究過程速率及其變化規律、傳遞規律及其對化學反應的影響，因此，考慮到化工反應工程實驗課程的特殊性，在學生成績評定中，應適當增加學生實驗操作技能、實驗數據處理、實驗結果分析與討論等方面的評分比例，同時對學生的出勤、預習報告、實驗報告完成情況、實驗態度及衛生等劃分不同的權重進行考評，多方面綜合評定學生的實驗成績，而不再把實驗結果的好壞作為衡量實驗成績的唯一標準。即便學生的實驗結果不理想，但在實驗報告中能做好實驗數據的處理、實驗結果的分析與討論，從而找到失敗的原因，就可以獲得較好的實驗成績。通過這些考核制度的改革，培養了學生實事求是的科學態度，同時，學生的實驗技能、數據處理和分析能力等綜合能力都得到很大的提高。
5 結束語
雖然實施化學反應工程實驗教學改革與實踐時間不長，但已經收到了較好的成效。例如，化工與制藥工程系在金陵石化、揚子石化認識實習和下場實習過程中，學生表現出比較強的動手操作能力和工程實踐能力；在畢業設計階段，學生表現出較強的操作技能、獨立工作能力和綜合實驗能力；另外，有相當一部分學生在揚子總控工和高級工的培訓中順利通過考試，取得了總控工和高級工的資格證書。然而也清醒地看到，實驗教學改革與實踐是一個持續的過程，
化工與制藥工程系應順應化工行業變化的形勢和發展要求，不斷深化教學改革，充分發揮學生的主體作用，不斷優化和完善教學模式和管理水平，突出專業內涵建設，不斷提高教學水平，加強實驗室建設，著力提高實驗教學水平。尤其在化學反應工程實驗中增設創新性、開放性實驗內容，還有待進一步的探索和研究。
參考文獻
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[3]房鼎業,樂清華,李福清.化學工程與工藝專業實驗[M].北京:化學工業出版社出版,2000.
關鍵詞：計算流體力學；求解；基本原理；化學工程；應用
化學工程在我國具有較長的研究與應用歷程，并在實際的生產與生活中取得到巨大的應用成效，不僅能夠供給正常的生活需求，同時根據新材料的開發，能夠滿足現代型環保材料的使用。在化學工程中，較多的反映環境和反應機制都是在溶液中進行的，具有質量守恒和熱量守恒定律的應用。而這種質量與能量的關系正是計算流體力學的主要原理。通過對實際應用環境和原理的分析，能夠優化工程設計和工藝改進，提高化學工程的生產效率。
1計算流體力學在化學工程中的基本原理
計算流體力學簡稱CFD，是通過數值計算方法來求解化工中幾何形狀空間內的動量、熱量、質量方程等流動主控方程，從而發現化工領域中各種流體的流動現象和規律，其主要以化學方程式中的動量守恒定律、能量守恒定律及質量守恒方程為基礎。一般情況下，計算流體力學的數值計算方法主要包括數值差分法、數值有限元法及數值有限體積法，其也是一門多門學科交叉的科目，計算流體力學不僅要掌握流體力學的知識，也要掌握計算幾何學和數值分析等學科知識，其涉及面廣。針對計算流體力學的真實模擬，其主要目的是對流體流動進行預測，以獲得流體流動的信息，從而有效控制化工領域中的流體流動。隨著信息技術的發展，市場上也出現了計算流體力學軟件，其具有對流場進行分析、計算、預測的功能，計算流體力學軟件操作簡單，界面直觀形象，有利于化學工程師對流體進行準確的計算。
2計算流體力學砸你化學工程中的實際應用
2.1在攪拌中的應用分析
在攪拌的化學反應中，反映介質之間的流動性比較復雜，依據傳統的計算形式根本無法解決，并在化學試劑在攪拌中存在不均勻擴散的特點，在湍流的形式中能量的分布狀況也存在著空間特點。若是依據實驗手段測得反映中物質、能量和質量的變化規律，其得出的結構往往存在較差時效性，實驗騙差加大。通過對二維計算流體力學的應用，能夠對攪拌中流體的形式進行模擬，并進行質量、能量等數據的驗證。但是流體的變化，不僅與化學試劑的濃度、減半速度有關，還與時間、容器的形狀等有著之間的聯系，需要建立三維空間模擬形式進行計算流行力學。隨著科學技術和研究水平的提高，在通過借助多普勒激光測速儀后，已經對三維計算形式有了較大的突破，這對于化工工程中原料的有效應用和工程成本的減低具有促進的作用，但是在三維計算流體力學中還存在一定的缺陷，需要在今后的研究中不斷的完善。
2.2CFD在化學工程換熱器中的應用分析
換熱器是化學工程中主要的應用設備，通過管式等換熱器、板式換熱器、冷卻塔和再沸器等的應用，能夠有效的控制化學試劑在反應中的溫度變化。其中根據換熱器的形式不同，計算流體力學的方式也就不同。在管式換熱器中主要是通過流體湍流速度的改變，增加換熱速率的。在板式換熱器中是通過加大流體的接觸面積，提高換熱效率的。而在冷卻塔和再沸器中，熱量交換的形式更為復雜，但是卻群在重復性換熱的特點，增加了換熱的時間，提高了換熱的效果。從總體上分析，計算流量力學中，需要對溫度變化、流體的速度變化、熱交換面積變化和時間變化進行分析。通過CFD計算流體力學的應用，能夠計算出不同設備的熱交換效果，并根據生產的實際需求進行換熱器的選擇使用。
2.3在精餾塔中的應用
CFD已成為研究精餾塔內氣液兩相流動和傳質的重要工具,通過CFD模擬可獲得塔內氣液兩相微觀的流動狀況。在板式塔板上的氣液傳質方面,Vi-tankar等應用低雷諾數的k-ε模型對鼓泡塔反應器的持液量和速度分布進行了模擬,在塔氣相負荷、塔徑、塔高和氣液系統的參數大范圍變化的情況下,模擬結果和現實的數據能夠較好的吻合。Vivek等以歐拉-歐拉方法為基礎,充分考慮了塔壁對塔內流體的影響,用CFD商用軟件FLUENT模擬計算了矩形鼓泡塔內氣液相的分散性能,以及氣泡數量、大小和氣相速度之間的關系,取得了很好的效果。在填料塔方面,Petre等建立了一種用塔內典型微型單元(REU)的流體力學性質來預測整塔的流體力學性質的方法,對每一個單元用FLUENT進行了模擬計算,發現塔內的主要能量損失來自于填料內的流體噴濺和流體與塔壁之間的碰撞,且用此方法預測了整塔的壓降。Larachi等發現流體在REU的能量損失(包括流體在填料層與層之間碰撞、與填料壁的碰撞引起的能量損失等)以及流體返混現象是影響填料效率的主要因素,而它們都和填料的幾何性質相關,因此用CFD模擬計算了單相流在幾種形狀不同的填料中流動產生的壓降,為改進填料提供了理論依據。CFD模擬精餾塔內流體流動也存在一些不足,如CFD模擬規整填料塔內流體流動的結果與實驗值還有一定的偏差。這是由于對于許多問題所應用的數學模型還不夠精確,還需要加強流體力學的理論分析和實驗研究。
2.4CFD在化學反應工程中的應用研究
在化學反應工程中，反應物和生成物的化學反應速率與反應器、溫度和壓力等有著較大的聯系，在實際的反應中可以利用計算流體力學進行數據的獲取。但是這數據的獲取具有一定的溫度限制，當反應中溫度過大，就會造成分子的劇烈運動，其運動軌跡的變化規律就會異常，在利用計算流體力學的模型計算中，計算數據與實際情況會發生較大的偏差。由于高溫中分子的運動軌跡和運動速度難以獲取，在計算流體力學的實際計算中，就要借助FLUENT進行三維建型，并利用測速反應器進行速度的測量，通過綜合的比較分析，利用限元法進行數據的計算。可以得出不同環境下的反應器的流線、反應器內部的濃度梯度及溫度梯度。通過CFD軟件預測反應器的速度、溫度及壓力場，可以更進一步理解化學反應工程中的聚合過程，詳細、準確的數據可以優化化學反應中的操作參數。
3結束語
計算流體力學對于化學工程的應用具有實際意義，并在經濟效益的提高上具有重要的價值，在近幾年，化學工程技術人員不斷的計算流體力學中展開研究，以二維空間計算和模擬為基礎，不斷的完善三維空間的流量計算，并得出了一系列的流體流動規律。根據計算流體力學在化學工程中的廣泛應用，在今后的化學工程發展中，應加強此類學科的教學與延伸，提供出更有效的反應設備和工藝操作。
參考文獻
[1]余金偉,馮曉鋒.計算流體力學發展綜述[J].現代制造技術與裝備,2013(06).
關鍵詞：高職院校 基礎化學 雙語 項目化 課程標準
中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）11（b）-0143-01
高等職業教育的人才培養目標關鍵在于培養適應社會需求的高素質實用型技術人才。從高等職業教育的人才培養目標出發，其課程設置和教學可以考慮引入項目化教學法。
目前我院化學工程系和應用化學系的國際合作辦學正在如火如荼的開展中，基礎化學雙語項目化課程作為化工類合作辦學專業的一門重要的專業基礎課，其內容紛繁復雜，改革任重道遠。課程改革首先應該根據專業的人才培養計劃，制定相應的課程標準。
1 課程概述
《基礎化學（雙語）》是培養從事化工生產、環境工程、生物工程、食品生產、分析檢驗等行業的人員所必備知識體系的重要學科之一。通過該課程的學習，使學生了解和掌握化學雙語基本知識、基本原理及基本實驗技能，熟悉化學知識和技能的應用，培養分析和解決實際問題的能力，為后續專業課程和今后工作打下一定的基礎。為了達到這些目標，本課程既有一定的理論知識教學，又有一定的實驗技能的訓練。課程設置應該突出學生主體，注重學生的能力培養；尊重個體差異、注重過程評價；整合課程資源、改進教學方式、拓展學習渠道。
2 課程目標
2.1 知識目標
（1）了解原子、分子結構，熟悉元素周期表及其元素性質變化規律。（2）理解化學反應速率與外界條件的關系，掌握簡單級數反應特點及其轉化率等有關計算，掌握溫度變化對化學反應速率的影響，理解催化劑對化學反應速率的影響等。（3）理解化學平衡、離解平衡、沉淀平衡、配位平衡和氧化還原平衡規律及熟悉其應用。（4）了解能量的兩種形式熱和功，并對不同過程的熱和功進行計算；理解化學反應能量的產生以及化學反應熱效應的計算方法。（5）了解自發過程的共同特征；理解熵和吉布斯函數的引出及其用途；掌握化學變化過程方向的判斷方法。（6）熟悉脂肪烴、芳香烴、鹵代烴、醇酚醚、醛酮、羧酸及其衍生物等有機化合物的組成、結構、分類及命名，掌握其性質。（7）掌握常見有機化合物的制備方法。
2.2 能力目標
3 內容標準
4 課程實施建議
4.1 教學方式與考核方式
4.1.1 教學方式
首先要注意培養學習的主動性和學習興趣，在《基礎化學（雙語）》課程每部分內容教師應設置恰當的任務或情景，啟發學生分析，深入淺出的講解，結合生產實際舉例等措施來激發學生學習的主動性。其次要湖中理實一體化，一方面通過實驗現象分析總結上升到理論知識這一過程符合學生的認知規律；另一方面通過操作和現象分析能達到鍛煉學生動手能力以及分析問題能力的目的。
4.1.2 考核方法
對學生的學習考核不能單憑期末的一張試卷定成績，尤其針對目前基礎薄弱的學生，如何能達到教學效果和培養目標，必須進行多方面的成績考核，并加強過程考核。不僅考核學生對知識的掌握程度，還要從學生技能提高、學生學習的態度、對知識的應用性理解以及分析問題解決問題的能力提高等方面加以考核。
4.2 課程質量標準與教學評價
4.2.1 課程質量標準
（1）課程體系：《基礎化學（雙語）》是無機化學、有機化學、分析化學和物理化學傳統的四大化學的綜合內容，他們之間的融合有著一定的困難，但也有著內在聯系，因此教師要協調好這些教學內容，做到讓學生容易理解和接收新知識，同時也要保持為后續專業課程服務。（2）職業關鍵能力與素質培養：《基礎化學（雙語）》知識是進行化工生產、分析檢驗、生物化工、環境工程等專業必備的基礎知識，不但要培養用化學方法理論聯系實際、解決實驗問題能力，更要培養企業生產過程中的作為一名員工的化學素質。
4.2.2 學習評價
教學評價的目的是全面了解學生的學習狀況，激勵學生的學習熱情，促進學生的全面發展，評價也是教師反思和改進教學的有力手段，在課程教學中起著導向和質量監控的重要作用，是推動和促進課程實施的重要環節和保證。《基礎化學》課程教學應倡導評價目標的多元化和評價方式的多樣化，堅持終結性評價與過程性評價相結合、定性評價與定量評價相結合，努力將評價貫穿于學習的全過程。課堂教學包括兩部分：教師的教和學生的學，因此應分別進行評價。
參考文獻
[1] 王乾.《化學實驗技術》課程的項目化教學探索[J].職業教育研究，2009，37（8）.
【關鍵詞】單元復習 鋅和硫酸 教學反思
【內容分析】
本課題是新人教版化學必修2第二章的單元復習課，本章內容包括：1. 化學反應與能量 2. 化學反應的速率和限度。以初中化學為基礎，進一步學習化學能與熱能、電能的相互轉化，初步認識化學反應是有快慢和限度的，是選修4“化學反應原理”必不可少的基礎。
【學情分析】
學生對本章知識有一定的認識，但沒有形成知識體系，知識點散亂甚至有缺漏。
【教學重難點】
從不同角度認識鋅和硫酸的反應并形成本章的知識網絡圖。
【教學目標】
知識與技能：掌握化學能與熱能、化學能與電能的關系；初步認識化學反應速率與限度。
【過程與方法】
1.通過不同角度分析鋅和硫酸反應，形成知識網絡圖；2.能對化學學習進行計劃、反思、評價和調控，學會自我總結，提高自主學習化學的能力。
情感、態度與價值觀：關注與化學有關的社會熱點問題，逐步形成可持續發展的能量觀。
【教學方法】
引導 、小組討論、 歸納、 整合。
【設計理念】
以鋅和硫酸這個學生很熟悉的反應為主線，引導學生利用本章的知識從不同角度進行分析，培養學生分析能力的同時總結了本章的主要內容。引導學生在熟悉本章知識的基礎上形成知識網絡結構圖。體會理論研究的方法，運用所學知識認識和指導實際應用，感受到本章學習的重要性。
【教學過程】
第一環節：創設情景引入新課。1.教師做“鋅與硫酸反應”實驗，設問：“請大家對該反應從能量變化、反應本質等不同角度進行分析”；2.板書第二章化學反應與能量（單元復習）。3.學生觀察實驗現象、思考、小組討論、展示成果。這樣安排的意圖是：引導學生從不同角度認識化學反應，培養學生合作學習和自主學習的能力，引導學生從新的角度復習本章知識。3.教師提問：①該反應是否可以設計成原電池？若可以，請畫出裝置圖，標出電解質溶液、電極材料、電子流動的方向，寫出正負極的電極反應式；若不可以，請說明理由。②該反應設計成原電池后，反應速率有什么變化？若要加快該反應的反應速率，還可以采取哪些措施？ 若2分鐘內，硫酸的濃度由2mol/L變為1mol/L，則用硫酸表示的反應速率是多少？用氫氣表示的反應速率是多少？③該反應是否存在化學平衡狀態？化學平衡狀態的研究對象是什么？如果你是制氨廠的總工程師，你如何判斷該反應已經達到平衡狀態？
第二環節：開展活動探究、交流研討。1.教師布置任務：分組討論，歸納對鋅和硫酸不同視角的整體認識，并形成知識網絡圖，繼而引導學生：可用框圖、圖表等方式盡量創造性設計不同體現格式。2.學生對教師所布置的任務進行思考、討論、整理并形成文字。其目的是培養學生自主歸納整合知識的能力，鼓勵和培養學生的創新精神。
第三環節：成果展示師生互動。1.教師要做好如下三步工作：①請小組代表上臺通過投影儀展示分組討論結果；②教師引導點評學生展示的研究成果；③展示教師示范的框圖、圖表。2.學生討論結果。3.師生共同點評。其目的是讓學生感受由參與研究所取得的成就感，分享合作學習的快樂。
第四環節：對學生進行針對性的訓練。1.教師在知識網絡圖基礎上總結考點，并布置學生做一些針對性的練。2. 學生認真練習、總結、反思。這環節的意圖是“學以致用，鞏固知識”。
第五環節：知識的拓展應用。1.教師引導，布置思考題。2.學生思考。其目的是通過學生完成作業情況，查閱復習效益或成果，進一步拓展學生的知識。
【教學反思】
本文是在教學實踐的基礎上，對新人教版必修2第二章單元復習進行教學設計及教學反思，以進一步提高教學能力。教學設計以鋅和硫酸的反應作為主線，通過問題的設計引導學生從能量變化、反應快慢及限度等不同角度認識化學反應，并引導學生形成完整的知識體系，避免了復習課中“炒舊飯”的尷尬，收到了很好的復習效果。
【參考文獻】
[1]人民教育出版社. 課程教材研究所. 化學必修2教師用書.
就其中的催化科學與工程而言，已經成為當今國際上最活躍的科技領域之一。據統計，與催化有關的產值約占國民生產總值的25%；催化劑是目前更新換代最快、經濟產出比最大的技術產品之一。尤其是近年來，材料物理、表面科學、計算機模擬技術、綠色化學、生物化學和納米技術的進步給催化科學與工程的發展帶來新的活力，使之成為解決資源、環境、生命和材料等領域中科技問題的支柱科學技術。
培養目標：使畢業生適應國家經濟與科技發展的需求，成為具備寬厚的理論基礎知識，通曉化工生產技術的專業原理、專業技能與研究方法，能夠從事過程工業領域的產品研制與開發、裝置設計、生產過程的控制以及企業經營管理等方面工作的高素質科技人才。
主干學科：有機化學、物理化學、化工原理、化學反應工程、化工機械、精細有機合成原理等。
主要課程：無機化學、分析化學、大學物理、有機化學、物理化學、化工原理、化學反應工程和一門必選的專業方向課程。 另外輔修化工經濟技術分析、電工電子等。
主要專業實驗：有機化學實驗、無機化學實驗、化工熱力學、化工傳遞過程、化學反應工程、化工過程系統工程、工業催化和應用化學等。
主要實踐性教學環節：包括化學與化工基礎實驗、認識實習、生產實習、計算機應用及上機實踐、課程設計、畢業設計（論文）（計算機應用要求較高）等。
專業發展方向：化學工程、化學工藝、精細化工。
1.華東理工大學 2.天津大學 3.北京化工大學 4.南京工業大學 5.大連理工大學
6.浙江大學 7.中國石油大學 8.華南理工大學 9.太原理工大學 10.四川大學
11.鄭州大學 12.湖南大學 13.哈爾濱工業大學 14.西安交通大學 15.上海交通大學
16.江南大學 17.中南大學 18.南京理工大學 19.中國礦業大學 20.湘潭大學
大連理工大學化工系創辦于1949年，1952年高等學校院系調整時，一批著名化學家匯集大工，形成了具有雄厚實力的化工學科。改革開放后，化工各學科發展很快，師資隊伍和招生規模不斷擴大，1984年發展為化工學院，學院設有化學、化學工程、生物工程、材料化工、化學工藝、工業催化、精細化工、高分子材料和化工機械等9個系，24個教研室。現有本科生2410人，碩士生494人，博士生241人，博士后科研人員7人。教職工370人，其中中國工程院院士1人，雙聘院士3人，“長江學者獎勵計劃”特聘教授2人，博士生導師37人，教授53人，副教授80人，高級工程師17人。
化工學院現有化學工程與技術一級學科博士學位授予權，覆蓋了其全部五個二級學科――化學工程、化學工藝、應用化學、工業催化和生物化工，并設有化學工程與技術博士后科研流動站。此外還有高分子材料、無機非金屬材料及化工過程機械博士點和3個理科化學碩士點。生物化工、應用化學、環境學科設有“長江學者獎勵計劃”特聘教授崗位。學院擁有應用化學國家重點學科，化學工程、工業催化和生物化工三個遼寧省重點學科，精細化工國家重點實驗室，分析中心及15個研究所，擁有400兆核磁共振，氣/液質譜、飛行時間質譜、X射線衍射儀等大型分析儀器40余臺，成為我國培養化工高層次人才和科學研究的基地。
化工學院作為大連理工大學的重要學院，50年來為國家培養了2萬名畢業生，其中許多人成為國家各部委和省市領導，中科院院士，國家有突出貢獻的專家以及大專院校、科研院所和廠礦企業的廠長、經理、總工及業務骨干，為適應社會需求培養了復合型、外向型高技術人才。
化工學院廣泛開展國際學術交流和技術合作，已經與日本、韓國、美國、加拿大、澳大利亞、德國、奧地利、英國等國家的大學、研究機構或公司建立科技合作和學術交流。
化工學院辦學宗旨是以人才為本、創新為先，辦學思路是以貢獻求支持，以改革促發展。重視面向社會經濟建設的重大關鍵技術的基礎研究和應用基礎研究，每年都承擔一批國家、省市級科學基金和“973”“863”及“九五”重點攻關項目，同時與企業建立產、學、研三結合緊密型協作關系，解決技術難題及高新技術和新產品的開發工作，化工學院每年科學研究經費達3000萬元以上，近兩年科技成果顯著，獲國家科技進步獎二等獎一項，省部級科技進步獎一等獎三項、二等獎三項。
問題1：化學工程與工藝專業的學生應掌握怎樣的知識和能力？
1.掌握化學工程、化學工藝、應用化學等學科的基本理論、基本知識；
2.掌握化工裝置工藝與設備設計方法，掌握化工過程模擬優化方法；
3.具有對新產品、新工藝、新技術和新設備進行研究、開發和設計的初步能力；
4.熟悉國家對于化工生產、設計、研究與開發、環境保護等方面的方針、政策和法規；
5.了解化學工程學的理論前沿，了解新工藝、新技術與新設備的發展動態；
6.掌握文獻檢索、資料查詢的基本方法，具有一定的科學研究和實際工作能力。
問題2：化學工程與工藝專業的學生就業方向？
本專業畢業生知識面寬，可到工業部門從事化工類產品的設計、施工、生產管理、技術開發、應用研究以及貿易等方面的工作，也可到科研、商貿、行政等部門從事與化學工程相關的工作。
也可在化工、煉油、冶金、能源、輕工、醫藥、環保和軍工等部門從事工程設計、技術開發、生產技術管理和科學研究等方面的工作。
還可以到化學工廠、大學、政府社團、保健服務、中學、醫院、工業實驗室、圖書館、醫藥公司、私人企業、實驗研究所等從事相關的工作。
問題3：化學工程與工藝專業方向的不同有差異么？
化學工藝包括能源化工、材料化工、有機化工、環境化工、高分子化工、無機化工等眾多領域，覆蓋面廣。它不僅涵蓋了傳統的基礎領域，同時與材料、能源、生物、醫藥、環境等學科滲透融合，不斷地培植出新的生長點。它既是一個歷史悠久、曾作出重大貢獻的學科，又是一個新世紀不可缺少的充滿了生機與活力的學科。
化學工程是以化學工業及相關生產過程中所進行的化學、物理過程為研究對象，探究其所用設備的設計原理與操作方法以及最終實現過程優化所應遵循的共性規律。本專業方向學生主要學習化工流體流動與傳熱、化工傳質與分離過程、化工熱力學、化學反應工程、化工傳遞過程基礎、化工數學、化工分離過程、化工工藝學、化工過程分析與合成、化工設計等課程。為拓寬專業面，增加適應性，還開設生化基礎、石油煉制工程、環境化工、化工機械基礎、ChemCAD等課程。
問題4：與化學工程與工藝專業相近的專業是什么？
制藥工程（主要是化學制藥）。
問題5：化學工程與工藝專業中的催化科學與工程具體是什么樣的學科？
它是催化化學、材料物理及化學工程之間的交叉學科，具有理工結合的特點。
培養德、智、體全面發展的具有開拓能力的高級工程技術人才，業務培養目標為：培養具有催化科學技術基礎和掌握化學反應工程理論，具備扎實的材料科學理論和技術知識，熟悉現代化學物理研究方法和技能，了解現代科技現狀與發展前景，能勝任化工、能源、材料、醫藥、食品、環保等領域中相關的新工藝、新材料、新產品的研究、開發、設計和工業化的復合高等工程技術人才。
化學工程技術是一種用于研究化學產品的管理、制造、設計和開發的綜合性技術，在化學生產中通過應用各種化學工程技術，可以有效提高化學生產質量和生產效率，加強化學工程技術在化學生產中的應用研究，推動化學生產行業的快速發展。本文分析了化學生產中化學工程技術的應用，闡述了化學工程技術在化學生產中的應用發展建議，以供參考。
關鍵詞：
化學工程技術；化學生產；有效應用
化學工業一直是推動我國國民經濟發展的支柱產業，在化學生產中通過不斷創新和優化化學工程技術，降低能源和原材料消耗，保障產品質量，提高化學生產效率，所以化學工程技術在化學生產中的應用具有非常重要的現實意義，在未來發展過程中應加大對化學工程技術的研究，進一步提高化學生產效益。
1化學生產中化學工程技術的應用
1.1超臨界流體技術超臨界流體是一種處于氣態和液體之間狀態、壓力和溫度都位于臨界點周圍的液體，其具有液體和氣體的雙重特性，具有氣體的壓縮性和高擴散能力，又具有液體的良好溶解能力，其粘度幾乎等于氣體，密度幾乎等于液體，其擴散性能處于氣體和液體之間。在化學生產中運用超臨界流體技術，運用超臨界流體的特性，改變化學反應特征，優化傳熱系數和傳質系數，合理控制壓力和溫度，可以有效降低化學生產的能耗。另外，超臨界液體技術在加工無機物材料、復合材料、高分子材料中發揮著重要作用，最常見的技術方法包括以下幾種：其一，抗溶劑法，在制備超臨界流體有機物和爆炸性物質時主要應用抗溶劑法；其二，壓縮抗溶劑法，這種方法主要用于加工微球類或者微孔類物質，在聚合物和藥物分子共沉中應用廣泛，技術方法比較簡單成熟；其三，快速膨脹法，用于制備固體顆粒狀化學產品。超臨界技術不僅應用在材料制備方面，而且還被廣泛地瑩瑩在化學分析中，例如，色譜技術和超臨界技術的相互結合，和氣象色譜相比，這種色譜研究方法更加準確、高效，并且超臨界液體色譜比液相色譜更加準確。
1.2傳熱技術近年來，相關研究人員對于強化傳熱和微細尺度傳熱的研究越來越多，在傳熱學中微細尺度傳熱是一個獨立的專業學科，其主要探索和研究時間尺度、空間尺度的傳熱學規律，重點包含微重力傳熱傳質、相變傳熱、熱輻射、熱傳導。對流傳熱等內容。當前，我國的傳熱技術研究主要是集中在數值模擬、實驗研究和機理研究三方面。在化學生產中應用傳熱技術，可以通過改進和優化換熱器設備，有效提升換熱的持續放熱能力和傳熱效率，從而提高化學生產水平。并且微細尺度傳熱和強化傳熱技術在微型熱管、集成電子設備、微米、納米等領域中應用廣泛，相關技術成果已經比較成熟，對于化學工業應加強傳熱技術和化學生產的配合研究，充分發揮傳熱技術的應用優勢，有效提高化學生產效率。
1.3綠色化學反應技術在綠色食品生產中綠色化學反應技術發揮著非常重要的作用，當前我國積極倡導可持續發展和節能減排理念，人們的綠色生態環保意識越來越高，綠色食品主要是指綠色沒有受到污染侵害的食品，這種食品最主要的特點是營養價值高、品質優良、衛生安全指標高，是未來發展過程中的新興產業。綠色食品加工生產過程中對于化肥和農藥的使用量有著嚴格限制，而且還需要提高農作物產量，保障食品營養價值，降低成本，所以綠色產品生產經常面臨量和質的矛盾。現代化生物化學通過充分利用基因工程技術和綠色化學反應技術，保障食品安全，增加農作物產量，確保食品營養。具體應用如下：其一，在農作物生長過程中，運用生物化學技術，減少污染農作物和污染環境的氮肥使用量，運用固氨來替代氮肥，通過應用生物化學技術，不需要施加氮肥，也可以保障農作物的正常生長發育，不僅節約了種植成本，而且有效提高了農作物的質量和產量；其二，當農作物出現病蟲害時，運用生物化學技術，特別是基因工程技術，在主要農作物上轉移各種病蟲害基因，減少化學殺蟲劑使用量，提高農作物產量，提高抗病蟲害能力。
2化學工程技術在化學生產中的應用發展建議
2.1培養化學技術人才化學技術人員對于推動化學工程技術的發展有著重要意義，因此我國應重視化學技術人才的培養，不僅要加強理論知識學習，還應強化鉆研創新精神，積累豐富的實踐經驗，全面提高化學工程技術科研水平和綜合素質。
2.2進一步提高化學工程技術水平我國化學工程技術面臨著滴狀冷凝的難題，在未來發展過程中應加大對化學工程技術的研究，重點解決這個問題，推動傳熱技術在航空航天、石油化工、動力、機械等領域的應用，進一步提高化學工程技術水平。
3結語
在化學生產中應用化學工程技術有助于促進化學工業的快速發展，應積極優化各種化學工程技術應用，培養大量化學工程技術人才，提高經濟效益和社會效益。
參考文獻：
[1]侯海霞,柯楊,王勝壁.解析化學工程技術在化學生產中的應用[J].山東工業技術,2015,14:91.
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