石油特色鮮明的化工專業工程實踐教學模式

[摘 要]工程實踐教育是工科專業大學生培養的重要內容，需要有良好的實踐教學條件和可行的實踐教學模式。中國石油大學（北京）化學工程與工藝專業建造了良好的專業實踐教學條件，建有穩定的大型國企實習基地，以及具有特色的中試研究基地、設備拆裝實驗室、煉油化工與自動化仿真實踐教學基地、石油化工安全校外實訓基地。同時形成了具有石油特色的工程實踐人才培養模式，如項目導向的研究式專業綜合實驗教學模式與“校內—校外—校內”三段式認識實習和生產實習模式，培養了具有較強工程實踐能力的專業人才。

[關鍵詞]工程實踐 教學模式 綜合實驗 認識實習 生產實習

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

中國石油大學（北京）化學工程與工藝專業（化工專業）以石油、天然氣、煤炭等化石能源的加工利用為背景進行人才培養，滿足國家能源化工發展重大戰略對專業人才的需求，是教育部特色專業和綜合改革試點專業。經過多年的建設和發展，我校化工專業具有鮮明的石油石化特色，主要體現在以下幾個方面：1.石油加工類專業課程的開設，包括“石油加工工程I”、“石油加工工程II”與“有機化工工藝”3門專業限選課，“近代煉油技術”專業選修課，以及40學時的“石油加工工程實驗”必修課；2.在國有大型石化企業設立了實習實踐基地，以此為依托開展專業認識實習與生產實習；3.絕大多數專業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，而且為學生提供的畢業論文（設計）題目以及大學生課外科研訓練題目也多與石油相關；4.學生就業去向主要是石油石化企業以及與此相關的單位。

學生工程實踐能力的培養是工科專業人才培養的核心。我校化工專業學生的工程實踐能力主要通過實驗、實習、設計、科研訓練、畢業論文（設計）等環節進行培養，其中在專業實驗與實習方面進行了培養模式的探索與嘗試，取得了良好的效果。

一、項目導向的研究式專業綜合實驗模式

實驗是培養學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的重要專業實驗課程，為了更好地培養學生的工程研究與實踐能力，創新了實驗教學模式，優化了實驗教學內容。石油加工工程實驗的開設以項目研究為導向，主要內容包括30學時的油品綜合評價實驗和10學時的中試演示試驗，在培養學生動手操作能力的同時，注重培養學生的科研能力、協作意識與表達交流能力。

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，然后讓學生分組完成各個餾分油的性質測試，最后小組內部匯總各位同學的測試數據，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，使學生掌握了原油蒸餾和餾分油性質測試的基本方法，模擬了石化企業對原油評價的整個研究過程，體會了石油煉制工業過程的內涵，學會了針對原油性質確定合適的加工方案，不僅學習鞏固了基本知識和操作技能，同時培養了學生團隊協作的精神，并通過最后的答辯環節培養學生的表達交流能力。

中試演示試驗依托重質油國家重點實驗室強大的科研平臺和化學工程學院中試科研基地而開設，主要內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化。學生分組參加中試演示試驗，指導教師結合課堂所學理論知識講解各中試裝置的用途、原理、特點、工藝流程以及相應技術的工業應用狀況等，并進行現場提問與討論。通過中試試驗的訓練，引導學生了解了石油化工工藝發展的最新動態，培養了學生的工程放大意識以及將理論應用于實踐的能力，并激發了學生的科研和實踐熱情。

二、“校內—校外—校內”的三段式實習模式

實習是工科專業工程實踐教學的重要環節，是將學生所學的基礎理論知識、專業知識和實際應用相結合的實踐過程，是深化課堂教學效果的關鍵途徑。我校化工專業的實習環節包括金工實習、認識實習和生產實習三部分。其中認識實習和生產實習分別在大二暑假和大三暑假進行，主要依托校外實習實踐基地來開展。但是目前大型石化企業的自動化和技術集成程度越來越高，在企業“安全第一”的要求下，學生幾乎失去了動手操作的機會，在企業現場的實習“只能看，不能動”，致使實習效果不佳。

為解決上述問題，提高認識實習和生產實習的教學質量，學校在校內建設了學生可以動手操作的實踐基地，包括設備拆裝實驗室和煉油化工與自動化仿真實踐教學基地，并在此基礎上提出并實踐了“校內—校外—校內”的三段式實習模式。學生首先在校內實習相關的理論知識，然后到校外實習基地（煉油企業）進行現場實習，最后回到校內實踐基地進行操作訓練。

（一）認識實習

認識實習的主要目的是讓學生初步了解煉油企業，對企業、生產車間、生產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、原油及石油產品，掌握加熱爐、換熱器、蒸餾塔、反應器、泵、風機、壓縮機、管道、閥門等常見單元設備的工作原理、結構特點、主要用途等，并為《化工原理》、《化學反應工程》等后續課程的學習奠定良好的基礎。

認識實習總共2周時間，首先在校內花約2天時間學習加熱爐、換熱器、蒸餾塔、反應器、機泵等常見單元設備的工作原理、結構特點及主要用途。然后到校外實習基地進行一周的現場實習，主要是在煉油廠參觀典型化工設備，如泵、風機、換熱器、過濾機、精餾塔、反應器等，請企業技術人員講解設備的操作、維護與保養。另外，簡單了解石化企業對原油的加工流程、典型加工過程，如常減壓、催化裂化、加氫、重整裝置等。通過現場學習，使學生對石化企業單元過程設備以及由其組成的工藝過程有初步的感性認識，為專業課程的學習奠定基礎。最后回到校內的設備拆裝實驗室，結合所學理論知識和現場的參觀實習，對照圖紙進行設備拆裝實習，了解化工設備內部的實際結構及特點，如蒸餾塔的塔盤及裝填方式，壓縮機活塞、進氣閥和排氣閥、離心泵的軸承座等的機械密封結構，安全閥和控制閥的執行機構的特點等。通過拆裝實習，學生對設備的內部結構及工作原理有了直觀和深入的理解。

（二）生產實習

我校化工專業生產實習的主要目的是讓學生進一步了解煉油企業的生產過程，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車間的原料與產品、工藝流程與原理、產品質量控制指標與控制方法，加深理解主要工藝設備的結構、原理和操作，培養學生的安全與環保意識和工程實踐能力，并為《石油加工工程》、《有機化工工藝》和《近代煉油技術》等后續課程的學習奠定基礎。

生產實習總共4周時間，具體實施步驟如圖1所示。首先結合煉油企業的具體實習車間，在校內用兩三天時間學習原油加工方案與主要工藝過程的原料、產品、工藝流程、操作參數等理論知識。然后到校外實習基地進行兩周的現場實習，并采用“集中-分散-考核-集中”的現場學習模式。[2]第一個“集中”是指學生進入企業后，請企業培訓人員向學生集中介紹企業概況、車間概況、安全與環保規范及案例等，并到石油化工安全實訓基地接受與企業員工類似的安全培訓。“分散”指的是將學生分配到具體的車間進行崗位實習，熟悉學習車間的生產原理、工藝流程、原料處理、產品精制及用途、裝置特點及作用、工藝操控、事故處理方案等。“考核”是指崗位實習一段時間后，由指導教師逐一對學生的掌握情況進行現場考核。最后一個“集中”是指現場實習結束前一兩天，由指導教師分組帶領學生對企業進行參觀學習，讓學生對各車間以及其之間的聯系有一個宏觀的了解。通過現場實習，培養學生的生產安全與環保意識，了解石化企業的實際生產過程、生產車間與崗位的工作環境與規范要求，熟悉工藝過程與生產原理。最后回到校內的煉油化工與自動化仿真實踐教學基地，進一步學習主要煉油工藝過程的原理、流程，特別是產品收率與質量調控方法，并進行操作模擬，了解裝置的開停工操作，掌握工藝參數調整對產品收率與質量的影響規律、生產事故的排查與處理方法。通過仿真實踐環節，解決了現場實習“能看不能動”的缺陷，培養了學生的工程運行能力。與此同時，學生要完成生產實習報告和仿真培訓報告，按照標準繪制現場實習車間與仿真單元的詳細工藝流程圖。

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圖1 生產實習實施步驟示意圖

三、校內外實踐基地的建設

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

（一）設備拆裝實驗室

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

（二）煉油化工與自動化仿真實踐教學基地

在廣泛調研的基礎上，學校于2010年建成了煉油化工與自動化仿真實踐教學基地，包括煉油化工過程的仿真培訓系統和催化裂化半實物工藝流程仿真系統兩部分。

煉油化工過程的仿真培訓系統基于霍尼韋爾先進的ePKS（即Experion過程知識系統）DCS控制系統及Unisim模擬平臺。該系統與目前石油石化企業仿真培訓系統一致，與企業保持技術零距離。該系統由兩部分構成：第一部分包括一套ePKS DCS控制系統；第二部分包括5套Unisim仿真模擬系統和5個標準工藝模型（常減壓CDU、連續重整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，與所建設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按照真實煉油廠催化裂化裝置進行8：1比例縮小建設，包括反應再生設備、塔、壓縮機、機泵、換熱器、空冷器等設備構件，體現提升管反應、兩段再生、外取熱、原料摻渣油、小回煉、催化裂化產物分離、液化氣生產、汽油處理和穩定等過程的特點。裝置內不運行實際物料，部分重要輸入輸出數據與真實DCS相連接，以DCS控制系統為中心，獲取操作員仿真培訓系統中催化裂化五套標準工藝模型的數據，反應—再生和分餾系統的重要數據在實物裝置上顯示，重要閥位數據可現場顯示和調節雙向傳送。

（三）石油化工安全實訓基地

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

安全實訓基地位于燕山石化教育培訓中心，包括基本安全技能實訓室、現場安全操作和安全管理技能實訓室、提高型安全實訓室三部分。基本安全技能實訓室包括個人防護基本技能實訓室、搶險救護基本技能實訓室、安全監測技能實訓室、公用工程現場模擬實訓室、危險品標識實訓室五部分。現場安全操作和安全管理技能實訓室包括電氣安全實訓室、危險化學品物性測試實訓室、現場直接作業環節安全管理技能實訓室、應急救援能力實訓室、事故模式預測實訓室。提高型安全實訓室包括人機工程安全實訓室、設備危險性預測實訓室、綜合現場管理實訓室。

四、結束語

實踐教學是培養工科專業大學生的重要教學環節，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化工科專業大學生工程實踐能力的培養。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模式。中國石油大學（北京）化工專業創建了良好的專業實驗教學條件與穩定的大型國企實習基地，并擁有中試研究基地、設備拆裝實驗室、煉油化工與自動化仿真實踐教學基地等特色校內實踐基地，以及石油化工安全校外實訓基地，為學生工程實踐能力的培養奠定了良好的基礎。另一方面，專業教師多年來致力于工程實踐人才培養模式的探索與實踐，形成了較為成熟的具有石油特色的工程實踐人才培養模式，如項目導向的研究式專業綜合實驗教學模式、“校內—校外—校內”三段式實習模式。良好的工程實踐硬件設施與可行的實踐模式相結合，必將培養出具有較強工程實踐能力的專業人才。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 李瑞麗， 徐春明. 石油加工工程綜合實驗的教學與實踐 [J]. 實驗技術與管理， 2007， 24，（4）： 108-109.

[2] 孟祥海， 孫學文， 周亞松. 提高化學工程與工藝專業生產實習質量的措施 [J]. 中國石油大學學報（社會科學版）， 2010， （S2）： 124-126.

[3] 劉淑芬. 以教育規劃綱要為指導全面提升工科高校大學生工程實踐能力的培養 [J]. 大學教育， 2012， 1（8）： 27-28.

[4] 張雪梅.論中國石油存在的問題與對策[J].大學教育，2013，1（1）：69-71

[5] 龔方紅，張炳生.石油化工類工程中心建設的研究與實踐[J].化工高等教育，2002，（4）：83-86.

[責任編輯：鐘 嵐]