石油特色鮮明的化工專業(yè)工程實踐教學(xué)模式

[摘 要]工程實踐教育是工科專業(yè)大學(xué)生培養(yǎng)的重要內(nèi)容，需要有良好的實踐教學(xué)條件和可行的實踐教學(xué)模式。中國石油大學(xué)（北京）化學(xué)工程與工藝專業(yè)建造了良好的專業(yè)實踐教學(xué)條件，建有穩(wěn)定的大型國企實習(xí)基地，以及具有特色的中試研究基地、設(shè)備拆裝實驗室、煉油化工與自動化仿真實踐教學(xué)基地、石油化工安全校外實訓(xùn)基地。同時形成了具有石油特色的工程實踐人才培養(yǎng)模式，如項目導(dǎo)向的研究式專業(yè)綜合實驗教學(xué)模式與“校內(nèi)—校外—校內(nèi)”三段式認(rèn)識實習(xí)和生產(chǎn)實習(xí)模式，培養(yǎng)了具有較強(qiáng)工程實踐能力的專業(yè)人才。

[關(guān)鍵詞]工程實踐 教學(xué)模式 綜合實驗 認(rèn)識實習(xí) 生產(chǎn)實習(xí)

[中圖分類號] G712 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2013）11-0084-03

中國石油大學(xué)（北京）化學(xué)工程與工藝專業(yè)（化工專業(yè)）以石油、天然氣、煤炭等化石能源的加工利用為背景進(jìn)行人才培養(yǎng)，滿足國家能源化工發(fā)展重大戰(zhàn)略對專業(yè)人才的需求，是教育部特色專業(yè)和綜合改革試點專業(yè)。經(jīng)過多年的建設(shè)和發(fā)展，我校化工專業(yè)具有鮮明的石油石化特色，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：1.石油加工類專業(yè)課程的開設(shè)，包括“石油加工工程I”、“石油加工工程II”與“有機(jī)化工工藝”3門專業(yè)限選課，“近代煉油技術(shù)”專業(yè)選修課，以及40學(xué)時的“石油加工工程實驗”必修課；2.在國有大型石化企業(yè)設(shè)立了實習(xí)實踐基地，以此為依托開展專業(yè)認(rèn)識實習(xí)與生產(chǎn)實習(xí)；3.絕大多數(shù)專業(yè)教師有著良好的石油實踐背景，不僅講課案例多與石油有關(guān)，而且為學(xué)生提供的畢業(yè)論文（設(shè)計）題目以及大學(xué)生課外科研訓(xùn)練題目也多與石油相關(guān)；4.學(xué)生就業(yè)去向主要是石油石化企業(yè)以及與此相關(guān)的單位。

學(xué)生工程實踐能力的培養(yǎng)是工科專業(yè)人才培養(yǎng)的核心。我校化工專業(yè)學(xué)生的工程實踐能力主要通過實驗、實習(xí)、設(shè)計、科研訓(xùn)練、畢業(yè)論文（設(shè)計）等環(huán)節(jié)進(jìn)行培養(yǎng)，其中在專業(yè)實驗與實習(xí)方面進(jìn)行了培養(yǎng)模式的探索與嘗試，取得了良好的效果。

一、項目導(dǎo)向的研究式專業(yè)綜合實驗?zāi)Ｊ?/p>

實驗是培養(yǎng)學(xué)生動手操作能力的重要途徑。石油加工工程實驗是我校化工專業(yè)的重要專業(yè)實驗課程，為了更好地培養(yǎng)學(xué)生的工程研究與實踐能力，創(chuàng)新了實驗教學(xué)模式，優(yōu)化了實驗教學(xué)內(nèi)容。石油加工工程實驗的開設(shè)以項目研究為導(dǎo)向，主要內(nèi)容包括30學(xué)時的油品綜合評價實驗和10學(xué)時的中試演示試驗，在培養(yǎng)學(xué)生動手操作能力的同時，注重培養(yǎng)學(xué)生的科研能力、協(xié)作意識與表達(dá)交流能力。

油品綜合評價實驗以原油評價為核心，先通過對原油的實沸點蒸餾切割得到汽油、煤油、柴油、減壓餾分和減壓渣油等不同餾分油，然后讓學(xué)生分組完成各個餾分油的性質(zhì)測試，最后小組內(nèi)部匯總各位同學(xué)的測試數(shù)據(jù)，撰寫綜合實驗報告，提出原油的可行加工方案，并答辯匯報。[1]通過這一研究式綜合實驗，使學(xué)生掌握了原油蒸餾和餾分油性質(zhì)測試的基本方法，模擬了石化企業(yè)對原油評價的整個研究過程，體會了石油煉制工業(yè)過程的內(nèi)涵，學(xué)會了針對原油性質(zhì)確定合適的加工方案，不僅學(xué)習(xí)鞏固了基本知識和操作技能，同時培養(yǎng)了學(xué)生團(tuán)隊協(xié)作的精神，并通過最后的答辯環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生的表達(dá)交流能力。

中試演示試驗依托重質(zhì)油國家重點實驗室強(qiáng)大的科研平臺和化學(xué)工程學(xué)院中試科研基地而開設(shè)，主要內(nèi)容涉及原油的二次加工過程，包括渣油溶劑脫瀝青、多功能提升管催化裂化、固定床催化加氫、碳四烷基化以及冷模流態(tài)化。學(xué)生分組參加中試演示試驗，指導(dǎo)教師結(jié)合課堂所學(xué)理論知識講解各中試裝置的用途、原理、特點、工藝流程以及相應(yīng)技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用狀況等，并進(jìn)行現(xiàn)場提問與討論。通過中試試驗的訓(xùn)練，引導(dǎo)學(xué)生了解了石油化工工藝發(fā)展的最新動態(tài)，培養(yǎng)了學(xué)生的工程放大意識以及將理論應(yīng)用于實踐的能力，并激發(fā)了學(xué)生的科研和實踐熱情。

二、“校內(nèi)—校外—校內(nèi)”的三段式實習(xí)模式

實習(xí)是工科專業(yè)工程實踐教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，是將學(xué)生所學(xué)的基礎(chǔ)理論知識、專業(yè)知識和實際應(yīng)用相結(jié)合的實踐過程，是深化課堂教學(xué)效果的關(guān)鍵途徑。我校化工專業(yè)的實習(xí)環(huán)節(jié)包括金工實習(xí)、認(rèn)識實習(xí)和生產(chǎn)實習(xí)三部分。其中認(rèn)識實習(xí)和生產(chǎn)實習(xí)分別在大二暑假和大三暑假進(jìn)行，主要依托校外實習(xí)實踐基地來開展。但是目前大型石化企業(yè)的自動化和技術(shù)集成程度越來越高，在企業(yè)“安全第一”的要求下，學(xué)生幾乎失去了動手操作的機(jī)會，在企業(yè)現(xiàn)場的實習(xí)“只能看，不能動”，致使實習(xí)效果不佳。

為解決上述問題，提高認(rèn)識實習(xí)和生產(chǎn)實習(xí)的教學(xué)質(zhì)量，學(xué)校在校內(nèi)建設(shè)了學(xué)生可以動手操作的實踐基地，包括設(shè)備拆裝實驗室和煉油化工與自動化仿真實踐教學(xué)基地，并在此基礎(chǔ)上提出并實踐了“校內(nèi)—校外—校內(nèi)”的三段式實習(xí)模式。學(xué)生首先在校內(nèi)實習(xí)相關(guān)的理論知識，然后到校外實習(xí)基地（煉油企業(yè)）進(jìn)行現(xiàn)場實習(xí)，最后回到校內(nèi)實踐基地進(jìn)行操作訓(xùn)練。

（一）認(rèn)識實習(xí)

認(rèn)識實習(xí)的主要目的是讓學(xué)生初步了解煉油企業(yè)，對企業(yè)、生產(chǎn)車間、生產(chǎn)裝置有個初步的印象和概念，簡單了解主要的煉油工藝過程、原油及石油產(chǎn)品，掌握加熱爐、換熱器、蒸餾塔、反應(yīng)器、泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、管道、閥門等常見單元設(shè)備的工作原理、結(jié)構(gòu)特點、主要用途等，并為《化工原理》、《化學(xué)反應(yīng)工程》等后續(xù)課程的學(xué)習(xí)奠定良好的基礎(chǔ)。

認(rèn)識實習(xí)總共2周時間，首先在校內(nèi)花約2天時間學(xué)習(xí)加熱爐、換熱器、蒸餾塔、反應(yīng)器、機(jī)泵等常見單元設(shè)備的工作原理、結(jié)構(gòu)特點及主要用途。然后到校外實習(xí)基地進(jìn)行一周的現(xiàn)場實習(xí)，主要是在煉油廠參觀典型化工設(shè)備，如泵、風(fēng)機(jī)、換熱器、過濾機(jī)、精餾塔、反應(yīng)器等，請企業(yè)技術(shù)人員講解設(shè)備的操作、維護(hù)與保養(yǎng)。另外，簡單了解石化企業(yè)對原油的加工流程、典型加工過程，如常減壓、催化裂化、加氫、重整裝置等。通過現(xiàn)場學(xué)習(xí)，使學(xué)生對石化企業(yè)單元過程設(shè)備以及由其組成的工藝過程有初步的感性認(rèn)識，為專業(yè)課程的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。最后回到校內(nèi)的設(shè)備拆裝實驗室，結(jié)合所學(xué)理論知識和現(xiàn)場的參觀實習(xí)，對照圖紙進(jìn)行設(shè)備拆裝實習(xí)，了解化工設(shè)備內(nèi)部的實際結(jié)構(gòu)及特點，如蒸餾塔的塔盤及裝填方式，壓縮機(jī)活塞、進(jìn)氣閥和排氣閥、離心泵的軸承座等的機(jī)械密封結(jié)構(gòu)，安全閥和控制閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特點等。通過拆裝實習(xí)，學(xué)生對設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理有了直觀和深入的理解。

（二）生產(chǎn)實習(xí)

我校化工專業(yè)生產(chǎn)實習(xí)的主要目的是讓學(xué)生進(jìn)一步了解煉油企業(yè)的生產(chǎn)過程，熟悉原油特點、實際加工方案及主要加工過程的工藝流程，了解或掌握某一生產(chǎn)車間的原料與產(chǎn)品、工藝流程與原理、產(chǎn)品質(zhì)量控制指標(biāo)與控制方法，加深理解主要工藝設(shè)備的結(jié)構(gòu)、原理和操作，培養(yǎng)學(xué)生的安全與環(huán)保意識和工程實踐能力，并為《石油加工工程》、《有機(jī)化工工藝》和《近代煉油技術(shù)》等后續(xù)課程的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

生產(chǎn)實習(xí)總共4周時間，具體實施步驟如圖1所示。首先結(jié)合煉油企業(yè)的具體實習(xí)車間，在校內(nèi)用兩三天時間學(xué)習(xí)原油加工方案與主要工藝過程的原料、產(chǎn)品、工藝流程、操作參數(shù)等理論知識。然后到校外實習(xí)基地進(jìn)行兩周的現(xiàn)場實習(xí)，并采用“集中-分散-考核-集中”的現(xiàn)場學(xué)習(xí)模式。[2]第一個“集中”是指學(xué)生進(jìn)入企業(yè)后，請企業(yè)培訓(xùn)人員向?qū)W生集中介紹企業(yè)概況、車間概況、安全與環(huán)保規(guī)范及案例等，并到石油化工安全實訓(xùn)基地接受與企業(yè)員工類似的安全培訓(xùn)。“分散”指的是將學(xué)生分配到具體的車間進(jìn)行崗位實習(xí)，熟悉學(xué)習(xí)車間的生產(chǎn)原理、工藝流程、原料處理、產(chǎn)品精制及用途、裝置特點及作用、工藝操控、事故處理方案等。“考核”是指崗位實習(xí)一段時間后，由指導(dǎo)教師逐一對學(xué)生的掌握情況進(jìn)行現(xiàn)場考核。最后一個“集中”是指現(xiàn)場實習(xí)結(jié)束前一兩天，由指導(dǎo)教師分組帶領(lǐng)學(xué)生對企業(yè)進(jìn)行參觀學(xué)習(xí)，讓學(xué)生對各車間以及其之間的聯(lián)系有一個宏觀的了解。通過現(xiàn)場實習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的生產(chǎn)安全與環(huán)保意識，了解石化企業(yè)的實際生產(chǎn)過程、生產(chǎn)車間與崗位的工作環(huán)境與規(guī)范要求，熟悉工藝過程與生產(chǎn)原理。最后回到校內(nèi)的煉油化工與自動化仿真實踐教學(xué)基地，進(jìn)一步學(xué)習(xí)主要煉油工藝過程的原理、流程，特別是產(chǎn)品收率與質(zhì)量調(diào)控方法，并進(jìn)行操作模擬，了解裝置的開停工操作，掌握工藝參數(shù)調(diào)整對產(chǎn)品收率與質(zhì)量的影響規(guī)律、生產(chǎn)事故的排查與處理方法。通過仿真實踐環(huán)節(jié)，解決了現(xiàn)場實習(xí)“能看不能動”的缺陷，培養(yǎng)了學(xué)生的工程運行能力。與此同時，學(xué)生要完成生產(chǎn)實習(xí)報告和仿真培訓(xùn)報告，按照標(biāo)準(zhǔn)繪制現(xiàn)場實習(xí)車間與仿真單元的詳細(xì)工藝流程圖。

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圖1 生產(chǎn)實習(xí)實施步驟示意圖

三、校內(nèi)外實踐基地的建設(shè)

實踐基地是開展工程實踐教學(xué)的載體，在一定程度上決定了實習(xí)質(zhì)量與效果，因此需要加強(qiáng)實驗室與校內(nèi)外實踐基地的建設(shè)。[3]為更好地實踐三段式實習(xí)模式，我校在校內(nèi)建設(shè)了設(shè)備拆裝實驗室和煉油化工與自動化仿真實踐教學(xué)基地，并在燕山石化、華北石化、石家莊煉油廠等建立了穩(wěn)定的實習(xí)基地，與燕山石化共同建設(shè)了國家級石油化工安全實訓(xùn)基地。

（一）設(shè)備拆裝實驗室

設(shè)備是拆裝實驗室的主體。為此，從石化企業(yè)引入了一批典型設(shè)備，如換熱器、壓縮機(jī)、熱油泵（單級與多級）、計量泵、螺桿泵、控制閥、安全閥等設(shè)備；專業(yè)教師提供了不同類型的蒸餾塔盤；設(shè)計建造了加熱爐、往復(fù)泵、軸流泵、蒸餾塔、反應(yīng)器等有機(jī)玻璃動態(tài)演示模型。

（二）煉油化工與自動化仿真實踐教學(xué)基地

在廣泛調(diào)研的基礎(chǔ)上，學(xué)校于2010年建成了煉油化工與自動化仿真實踐教學(xué)基地，包括煉油化工過程的仿真培訓(xùn)系統(tǒng)和催化裂化半實物工藝流程仿真系統(tǒng)兩部分。

煉油化工過程的仿真培訓(xùn)系統(tǒng)基于霍尼韋爾先進(jìn)的ePKS（即Experion過程知識系統(tǒng)）DCS控制系統(tǒng)及Unisim模擬平臺。該系統(tǒng)與目前石油石化企業(yè)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)一致，與企業(yè)保持技術(shù)零距離。該系統(tǒng)由兩部分構(gòu)成：第一部分包括一套ePKS DCS控制系統(tǒng)；第二部分包括5套Unisim仿真模擬系統(tǒng)和5個標(biāo)準(zhǔn)工藝模型（常減壓CDU、連續(xù)重整CCR、柴油加氫DHDS、加氫裂化HCU、催化裂化FCCU），其中催化裂化FCCU模型為定制開發(fā)，與所建設(shè)的半實物工藝流程仿真裝置匹配。

催化裂化半實物工藝流程仿真系統(tǒng)按照真實煉油廠催化裂化裝置進(jìn)行8：1比例縮小建設(shè)，包括反應(yīng)再生設(shè)備、塔、壓縮機(jī)、機(jī)泵、換熱器、空冷器等設(shè)備構(gòu)件，體現(xiàn)提升管反應(yīng)、兩段再生、外取熱、原料摻渣油、小回?zé)挕⒋呋鸦a(chǎn)物分離、液化氣生產(chǎn)、汽油處理和穩(wěn)定等過程的特點。裝置內(nèi)不運行實際物料，部分重要輸入輸出數(shù)據(jù)與真實DCS相連接，以DCS控制系統(tǒng)為中心，獲取操作員仿真培訓(xùn)系統(tǒng)中催化裂化五套標(biāo)準(zhǔn)工藝模型的數(shù)據(jù)，反應(yīng)—再生和分餾系統(tǒng)的重要數(shù)據(jù)在實物裝置上顯示，重要閥位數(shù)據(jù)可現(xiàn)場顯示和調(diào)節(jié)雙向傳送。

（三）石油化工安全實訓(xùn)基地

石油化工安全實訓(xùn)基地是我校與燕山石化按照“優(yōu)勢互補(bǔ)、互利共贏”的原則共同建立的。在基地的規(guī)劃與建設(shè)過程中，充分利用了燕山石化公司的設(shè)備、人力、場地、師資條件，并融入學(xué)校在安全方面的研究成果，提高了實訓(xùn)基地的技術(shù)水平。該實訓(xùn)基地是北京市校外人才培養(yǎng)基地和國家工程實踐教育中心的重要組成部分。

安全實訓(xùn)基地位于燕山石化教育培訓(xùn)中心，包括基本安全技能實訓(xùn)室、現(xiàn)場安全操作和安全管理技能實訓(xùn)室、提高型安全實訓(xùn)室三部分。基本安全技能實訓(xùn)室包括個人防護(hù)基本技能實訓(xùn)室、搶險救護(hù)基本技能實訓(xùn)室、安全監(jiān)測技能實訓(xùn)室、公用工程現(xiàn)場模擬實訓(xùn)室、危險品標(biāo)識實訓(xùn)室五部分。現(xiàn)場安全操作和安全管理技能實訓(xùn)室包括電氣安全實訓(xùn)室、危險化學(xué)品物性測試實訓(xùn)室、現(xiàn)場直接作業(yè)環(huán)節(jié)安全管理技能實訓(xùn)室、應(yīng)急救援能力實訓(xùn)室、事故模式預(yù)測實訓(xùn)室。提高型安全實訓(xùn)室包括人機(jī)工程安全實訓(xùn)室、設(shè)備危險性預(yù)測實訓(xùn)室、綜合現(xiàn)場管理實訓(xùn)室。

四、結(jié)束語

實踐教學(xué)是培養(yǎng)工科專業(yè)大學(xué)生的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，伴隨我國高等教育對工程教育的重視，近年來各高校紛紛強(qiáng)化工科專業(yè)大學(xué)生工程實踐能力的培養(yǎng)。工程實踐教育的實施需要依托有良好的實驗室和實踐基地，更要有可行的實踐教學(xué)模式。中國石油大學(xué)（北京）化工專業(yè)創(chuàng)建了良好的專業(yè)實驗教學(xué)條件與穩(wěn)定的大型國企實習(xí)基地，并擁有中試研究基地、設(shè)備拆裝實驗室、煉油化工與自動化仿真實踐教學(xué)基地等特色校內(nèi)實踐基地，以及石油化工安全校外實訓(xùn)基地，為學(xué)生工程實踐能力的培養(yǎng)奠定了良好的基礎(chǔ)。另一方面，專業(yè)教師多年來致力于工程實踐人才培養(yǎng)模式的探索與實踐，形成了較為成熟的具有石油特色的工程實踐人才培養(yǎng)模式，如項目導(dǎo)向的研究式專業(yè)綜合實驗教學(xué)模式、“校內(nèi)—校外—校內(nèi)”三段式實習(xí)模式。良好的工程實踐硬件設(shè)施與可行的實踐模式相結(jié)合，必將培養(yǎng)出具有較強(qiáng)工程實踐能力的專業(yè)人才。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

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[責(zé)任編輯：鐘 嵐]