化工双釜双塔实训教学模式的探讨

化工实训最先在化学工程与工艺专业高职院校开设, 是最贴近生产实际的实践教学过程, 现在越来越多的本科院校也相继开设, 目的是模拟与训练化工厂实际操作的过程。在化工实训过程中, 存在许多问题, 比如设备安全[1]、管理方法及师资水平[2]等, 化工实训教学方法、教学模式上也有许多探索[3,4]。前期对本科院校化工专业双釜双塔实训教学中值得注意的方面进行了总结[5], 本文在此基础上, 进行了实训教学模式的探讨。

1 双釜双塔实训教学

实训过程包括了现场设备、管路管件、仪表型式的识别与操作, 对双釜双塔化学工艺整体认知与操控关系到设备的安全、人员的安全, 以及能否生产出合格的产品。而化工实训装置的配套资料只有设备的操作规程和DCS控制系统, 属于开放性实践环节, 没有特定的模式。如何组织实训教学, 取决于学生的前期理论课程的设置与单元实验、专业实验的基础, 以及指导老师的工程实践经历和理论水平。

实训相对综合实验与化工单元操作实验, 更具有工程性, 不同工段的综合管控, 相互协作显得更为突出。根据这些特点, 在教学环节上, 包含了双釜双塔工艺流程的理解与现场装置的熟悉过程、实训操作阶段的组织、实训对理论的验证及理论难题的求解、运行中出现的问题与处理几个方面。

2 工艺流程的理解与现场装置的熟悉

首先对流程图解读, 冷却系统、加热系统、物料系统在流程图中的路线与工作原理, 然后按流程中的路线, 熟悉现场装置情况。

熟悉现场装置时, 要让学生带着问题思考:三传一反中, 反应器是什么型式, 连续还是间歇, 反应器的密封方式、加热方式、进出料方式、控制方式是怎样的, 要每个同学都清楚;流体输送使用了什么方式, 是压力、还是泵, 装置中的离心泵、往复泵、隔膜泵、齿轮泵在哪些位置, 为什么在相应位置安装该类型泵;换热方式有哪些, 再沸器、列管换热器、套管换热器、盘管、导热油、加热棒, 为什么在具体工艺上要优先选用这些设备。精馏分离的流程、不同的塔进料位置、采出、冷却水量、热负荷、回流比等如何影响产品质量, 相应的控制点在哪。学生熟悉完设备, 还要对一些细节部分进行讲解, 比如在哪些位置要加管道过滤, 球阀、闸阀、止回阀、电磁阀在哪些位置用, 各种仪表的安装位置、测量方式原理。

我校化工专业前期的化工专业实验由于学时和实验场地的不同, 不同班级的专业实验内容和项目也不同, 有些是精细化工的实验, 有些是热力学参数的测定实验, 也有泵与管路的实验。针对这些情况, 在教学中要区别对待, 重点讲解与训练前期没有接触到的内容。

3 实训操作过程

考核前期的工艺流程、三传一反的操作过程要在头脑中形成完整链条, 不能照方抓药, 念一句操作一步, 特别是讲义中写的阀门号, 一定要知道是哪的阀门。现场阀门的开关顺序, 设备的启动与关停顺序, 温度、流量的大小控制, 现场与远程的相互协调, 出现事故后的处置预案, 都要做到心中有数。考核同学们的现场操作要领, 合格后再开始操作。

为了保证操作的安全性与规范性, 先对冷却水循环系统进行操控, 中和釜、反应釜、产品、釜液、塔顶回流液等每一路冷凝分别测试, 以确保整个系统开车时的有效运转;然后检查各仪表参数, 比如, 温度传感器、压力传感器、流量传感器工作是否正常, 远程能否操控;三是检查相关液位、气压、电压。

上述过程完成后, 进入系统开车, 现场控制与远程控制相互协作, 温度、流量等实时协调控制, 完成实训任务。

4 理论与实训互动

在化工原理或反应工程教学中, 许多操作性的题都是难题, 同学们分析时从不同角度考虑会得到不同的结果, 也不知道哪是正确答案。比如, 在进料热状况和回流比不变的情况下, 增加再沸器蒸汽量, 塔项、塔底产品的组成与流量如何变化。同学们可以带着这样的问题, 在实训时加大再沸器加热电压, 观察塔顶蒸汽温度, 通过平衡数据就可以获得浓度的变化情况, 然后根据物料衡算就能得到结果。

5 运行中出现的问题及处理

系统运行中会出现不正常操作现象, 其中比较熟悉的是精馏塔的不正常操作, 如液泛、再沸器压力过大 (蒸气量过高) 、返混等;反应釜的不正常操作;仪表不正常现象, 如温度、压力、流量显示不正常, 通讯中断;误操作, 开错关错阀门、泵、现场设备电源;预料之外的不正常现象, 比如冷却水过滤器堵塞导致的流量过小、冷却水量不足。针对这些问题的轻重缓急, 有些要引导学生发现问题, 找解决方案, 也有些要迅速指导学生立即解决。

总之, 通过近几年的化工专业双釜双塔实训实践, 找到了一套适用于本科院校的教学方法, 教学效果良好, 见识了接近化工厂矿现场实际的实际操作模式, 弥补了缺少化工厂顶岗实习的缺陷。

摘要：化工双釜双塔实训是化工专业重要的综合训练项目, 本文讨论了实训教学过程中的组织形式和教学过程中的不同的阶段对设备和操作的具体教学方法, 以期对相关同行在化工专业的实训微观教学指导上有所借鉴。

关键词：化工实训,双釜双塔,教学模式

参考文献

[1] 甘秋维.高职院校实验实训室安全管理探讨[J].企业导报.2014, (16) :151-152.

[2] 刘翠翠.6S管理模式在环境与化工校内实训基地管理中的应用[J].云南化工, 2017, (4) :75-78.

[3] 卢琴芳, 严平, 汤明.地方高校化工专业“四位一体”实践教学模式的探索[J].化学教育.2014, (02) :15-17.

[4] 刘秀军, 卢素敏, 郭玉高, 等.本科院校化工专业双釜双塔实训初探[J].新校园, 2016, (10) :89.