雙塔精餾實(shí)訓(xùn)裝置的開(kāi)發(fā)與教學(xué)應(yīng)用

何灝彥

（湖南省化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院化工系，湖南株洲 412004）

0 引 言

《化工單元操作》（又名《化工原理》）是一門(mén)所有化工類(lèi)及相關(guān)專(zhuān)業(yè)學(xué)生必修的專(zhuān)業(yè)技術(shù)課，其主要內(nèi)容是以化工生產(chǎn)中的物理加工過(guò)程為背景，依據(jù)操作原理的共性，分為若干單元操作過(guò)程，如精餾、吸收、傳熱等，以便于學(xué)習(xí)各單元操作的基本原理、基本計(jì)算、典型設(shè)備及生產(chǎn)中的操作控制方法。

精餾是化工生產(chǎn)中液體混合物分離的常用方法，技術(shù)成熟，應(yīng)用廣泛。“精餾實(shí)訓(xùn)”可讓學(xué)生掌握精餾的操作使用方法，了解影響精餾過(guò)程的因素，并完成指定的生產(chǎn)任務(wù)。

職業(yè)教育的目標(biāo)是培養(yǎng)具有較強(qiáng)實(shí)際動(dòng)手能力和良好職業(yè)素質(zhì)的技能型人才，而實(shí)訓(xùn)是培養(yǎng)這種能力和素質(zhì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。我們根據(jù)高職教育的特點(diǎn)和要求，按照 “工作過(guò)程系統(tǒng)化”課程開(kāi)發(fā)方法，依照 “先進(jìn)性、實(shí)用性、工程性、多樣性、可行性”的原則，開(kāi)發(fā)了雙塔 （板式塔、填料塔）精餾的實(shí)訓(xùn)裝置，并以此為紐帶設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程。

1 裝置功能

1.1 能夠完整體現(xiàn)工業(yè)化精餾分離過(guò)程

（1）能滿足工藝類(lèi)、機(jī)械類(lèi)及過(guò)程控制類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)要求；

（2）能了解化工生產(chǎn)裝置的設(shè)計(jì)、安裝、安全運(yùn)行、工藝控制、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防方面的基礎(chǔ)知識(shí)，知曉化工生產(chǎn)過(guò)程的嚴(yán)肅性和生產(chǎn)操作人員所擔(dān)負(fù)的責(zé)任；

（3）能了解化工裝置的設(shè)備清洗、故障判斷和緊急情況的處理等方法，能進(jìn)行裝置開(kāi)、停車(chē)、運(yùn)行等操作演練，能工業(yè)化加工生產(chǎn)真實(shí)的化工產(chǎn)品。

1.2 工藝實(shí)訓(xùn)

（1）能考查溫度、壓力、進(jìn)料量、進(jìn)料位置、進(jìn)料組成、回流比等對(duì)精餾分離過(guò)程的影響；

（2）能測(cè)定全回流和不同回流比條件下，板式精餾塔的理論塔板數(shù)Nt和填料精餾塔的等板高度HETP；

（3）除能夠進(jìn)行常規(guī)連續(xù)精餾操作和間歇精餾操作外，還能夠進(jìn)行單塔操作、串聯(lián)操作、組合操作及常壓操作、真空操作。

1.3 化工機(jī)械實(shí)訓(xùn)

（1）能夠進(jìn)行化工典型設(shè)備的安裝、檢修及設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)；

（2）能夠進(jìn)行設(shè)備的平面、立面布置及相關(guān)繪圖實(shí)訓(xùn)。

1.4 化工過(guò)程控制實(shí)訓(xùn)

（1）具有系統(tǒng)信號(hào)聯(lián)鎖保護(hù)功能，系統(tǒng)可及時(shí)報(bào)警并自動(dòng)安全停車(chē)；

（2）能反映精餾塔、換熱器、泵等典型工藝設(shè)備的控制原理與方案，能感知檢測(cè)傳感裝置及其安裝、選型方法；

（3）能手動(dòng)控制主要設(shè)備的啟、停，或由DCS操作、控制并顯示運(yùn)行狀態(tài)。

1.5 生產(chǎn)性實(shí)訓(xùn)

（1）能考查由精餾分離過(guò)程組成的典型化工系統(tǒng)的運(yùn)行；

（2）能考查系統(tǒng)中各點(diǎn)壓力、物料及能量的平衡問(wèn)題；

（3）能考查各主要操作因素改變對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)的影響；

（4）能夠正常、安全、長(zhǎng)周期運(yùn)行，滿足連續(xù)操作要求。

2 裝置特點(diǎn)

（1）可進(jìn)行板式精餾塔和填料精餾塔的性能、功效對(duì)比；

（2）可進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)，操作方式多樣（串聯(lián)或并聯(lián)、連續(xù)或間歇）；

（3）具備手動(dòng)和DCS自動(dòng)控制；

（4）采用循環(huán)冷卻水，殘液預(yù)熱料液，大大節(jié)約實(shí)訓(xùn)時(shí)水電的耗用量；

（5）采用動(dòng)畫(huà)、錄像等多媒體手段，實(shí)現(xiàn)設(shè)備結(jié)構(gòu)、工作原理及操作過(guò)程的展示與講解，做到實(shí)物操作與仿真培訓(xùn)相結(jié)合。

3 裝置在教學(xué)中的應(yīng)用

3.1 教學(xué)設(shè)計(jì)

根據(jù)職業(yè)崗位的技能需求，以專(zhuān)業(yè)知識(shí)和技術(shù)應(yīng)用能力、自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力及綜合職業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)為教學(xué)目標(biāo)，以酒精—水溶液或醋酸—水溶液為生產(chǎn)對(duì)象，按照 “工作過(guò)程系統(tǒng)化”課程開(kāi)發(fā)方法，遵循 “行為導(dǎo)向”、“因材施教”原則，將 《化工原理》、《化工裝備》、《電器與儀表》等課程的相關(guān)知識(shí)有機(jī)融合（精簡(jiǎn)理論，注重生產(chǎn)實(shí)用），以雙塔精餾實(shí)訓(xùn)裝置為紐帶進(jìn)行理（論）實(shí)（踐）一體化、 “教、學(xué)、做、訓(xùn)、評(píng)”相結(jié)合的 “精餾模塊”的教學(xué)設(shè)計(jì)，見(jiàn)表1。

表1 “精餾模塊”的教學(xué)設(shè)計(jì)表

教學(xué)中注重營(yíng)造化工工業(yè)化生產(chǎn)的真實(shí)工作情境，以真實(shí)工作任務(wù)為項(xiàng)目組織教學(xué)，注重教學(xué)過(guò)程的趣味性、直觀性、激勵(lì)性；采用開(kāi)放式、互動(dòng)式教學(xué)，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，引導(dǎo)、督促學(xué)生自主學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性；讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)、策劃、完成并評(píng)價(jià)整個(gè)操作過(guò)程，將形成性評(píng)價(jià)與終結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合；讓學(xué)生通過(guò)獲取技術(shù)信息、設(shè)計(jì)生產(chǎn)方案、制定操作規(guī)程、真實(shí)操作等完整生產(chǎn)實(shí)踐過(guò)程，來(lái)掌握技能、獲得知識(shí)，積累經(jīng)驗(yàn)和培養(yǎng)職業(yè)素質(zhì)。

3.2 操作任務(wù)

（1）根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)進(jìn)行最小回流比的計(jì)算，再根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況選擇適宜的回流比；

（2）簡(jiǎn)要敘述精餾操作中氣—液相流程，指出精餾塔塔板、導(dǎo)流管、塔釜再沸器、塔頂全凝器等主要裝置的結(jié)構(gòu)及作用，了解傳質(zhì)與傳熱過(guò)程；

（3）獨(dú)立地進(jìn)行精餾崗位開(kāi)、停車(chē)工藝操作（包括開(kāi)車(chē)前的準(zhǔn)備、電源的接通、冷卻水量的控制、加熱溫度的控制等）；

（4）進(jìn)行全回流操作，通過(guò)觀測(cè)儀表對(duì)全回流操作的穩(wěn)定性作出正確的判斷；

（5）進(jìn)行部分回流操作，通過(guò)觀測(cè)儀表對(duì)部分回流操作的穩(wěn)定性作出正確的判斷，按照生產(chǎn)要求達(dá)到規(guī)定的產(chǎn)量指標(biāo)和質(zhì)量指標(biāo)；

（6）及時(shí)掌握設(shè)備的運(yùn)行情況，隨時(shí)發(fā)現(xiàn)、正確判斷、及時(shí)處理各種異常現(xiàn)象，能進(jìn)行緊急停車(chē)操作；

（7）正確使用設(shè)備、儀表，及時(shí)進(jìn)行設(shè)備、儀器、儀表的維護(hù)與保養(yǎng)；

（8）培養(yǎng)應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)的管理能力，采用DCS集散控制系統(tǒng)，應(yīng)用計(jì)算機(jī)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、監(jiān)控和處理；

（9）正確填寫(xiě)生產(chǎn)記錄，及時(shí)分析、處理工藝數(shù)據(jù)；

（10）了解、掌握工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)安全知識(shí)；

（11）了解節(jié)能降耗的途徑和方法，提高設(shè)備的生產(chǎn)效率。

4 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)上述基于工作過(guò)程的雙塔精餾的開(kāi)發(fā)與教學(xué)應(yīng)用，創(chuàng)設(shè)了真實(shí)的學(xué)習(xí)情境，實(shí)現(xiàn)了理實(shí)一體化的教學(xué)，進(jìn)行了 “教、學(xué)、做、訓(xùn)、評(píng)”

相結(jié)合的教學(xué)方法的改革創(chuàng)新，做到了現(xiàn)代信息技術(shù)和控制技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用，培養(yǎng)了學(xué)生的操作技能，提高了學(xué)生的職業(yè)素質(zhì)，提高了課程的教學(xué)水平與教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)了化工類(lèi)專(zhuān)業(yè)的建設(shè)和發(fā)展，取得了較滿意的效果。

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