關于合理分配《精餾實訓》教學內容的探討

呂江平，孟 寧，李 薇

（1.蘭州石化職業技術學院應用化學工程系，甘肅蘭州 730060；2.蘭州石化職業技術學院石油化學工程系，甘肅蘭州 730060）

化工教學

關于合理分配《精餾實訓》教學內容的探討

呂江平1，孟 寧1，李 薇2

（1.蘭州石化職業技術學院應用化學工程系，甘肅蘭州 730060；2.蘭州石化職業技術學院石油化學工程系，甘肅蘭州 730060）

精餾操作很重要，也很復雜，如果遵循由易到難的原則，合理劃分教學環節，將重點、難點內容恰當分配，教學節奏適宜把握，公正地考核，能夠激發學生的積極性，提高學習效率，在一周內掌握精餾操作，經過驗證是可以做到的。本文詳細介紹了：將《精餾實訓》劃分為全回流和連續精餾兩個教學環節，如何把繁多的教學內容合理分配到各個環節，這樣分配有何意義；如何具體安排5 d的教學進度以及如何客觀公正地考核。

實訓內容；全回流；連續精餾；產品質量得分；操作穩定性得分

0 引 言

化工生產中精餾分離應用廣泛，歷史悠久，技術成熟。目前，只要涉及到液態均相混合物的分離一般首選精餾方法，因此，作為化工類專業的學生必須掌握精餾操作。

蒸餾是根據各個組分揮發度的差異對混合液進行分離的化工單元操作，為了徹底分離，需在塔內同時進行多次部分氣化和多次部分冷凝，即精餾［1］。精餾分離過程涉及熱量傳遞、物質擴散、氣液相平衡，理論知識比較抽象，掌握起來有一定難度。加之，精餾過程需要連續供熱與取熱，因此除了需要供氣、液傳質傳熱的精餾塔外，還必須具備塔底再沸器、塔頂冷凝器、回流罐、產品罐、原料罐、進料泵等輔助設備。相關設備多、流程復雜、操作步驟多，影響因素多，理論抽象是精餾的特點，與其它化工單元操作相比，其操作難度最大。盡管裝置相同，操作相似，由于對待外界干擾的反應快慢不同，采取的措施不盡相同，結果也就不同，產品質量、數量、能量消耗差異較大。全國職業院校化工總控工大賽的一項主要比賽項目就是利用精餾的方法對乙醇水溶液進行分離，每屆都有全國各地遴選出的幾十支優秀隊伍參加角逐，縱觀幾屆的比賽，其它兩項得分接近，水平相當，唯獨精餾操作成績往往差距較大，決定了比賽的最終排名，難怪選手慨嘆“成也精餾，敗也精餾”。說明精餾操作靈活性強、自由度大，值得深究的東西多，可用途又那么廣，所以化工類院校（尤其是化工類職業院校）非常重視精餾實訓教學。

如何才能較好地掌握精餾操作？我們認為，首先，要講清楚精餾過程的基本理論知識、精餾塔的結構特點，使學生對精餾有必要的理解（越深入越好）；其次，對精餾實訓內容進行分解，將重點、難點內容合理分配到不同環節，然后分步實施，通過完成一個個具體的任務逐個消化所有知識點，最終達到完全掌握的目的。

2 《精餾實訓》教學

2.1 實訓內容

依據我院制定的化工類專業課程標準和人才培養目標，《精餾實訓》需主要完成以下任務并進行考核：

（1）深化理解精餾原理；

（2）了解篩板精餾塔的結構、精餾裝置流程、掌握相關儀表、儀器的使用；

（3）掌握精餾裝置操作步驟，包括全回流及連續精餾的正常開、停車步驟；

（4）識別精餾塔不正常操作狀況，如漏液、液沫夾帶、液泛等現象的判斷以及消除；

（5）優化操作，通過合理調節工藝參數，克服干擾因素，在能耗較低的情況下得到合格的產品，并使產量最高。

2.2 《精餾實訓》裝置

我院使用的精餾裝置是華東理工大學設計生產，經我系孟寧老師改造的篩板塔精餾裝置。見圖1。

裝置主要包括：塔體、塔釜、冷凝器、回流罐、原料罐、產品罐、進料泵等。塔釜容積為5 000 mL，內置2根功率均為1.1 k W的電加熱棒；塔體為篩板塔，內徑50 mm，板間距100 mm，共有15塊錯流塔板，兩個進料口，由下向上數分別位于第3塊和第5塊塔板上方。原料：常溫15%～17%（V）乙醇水溶液

操作條件：常壓

物料組成使用酒精濃度計測定

圖1 篩板塔精餾裝置

2.3 教學內容分配與實施

2.3.1 教學內容分配的總體思路

首先，向學生介紹蒸餾原理、精餾原理、篩板式精餾塔結構特點、精餾操作必要條件、氣液體流通路徑等基本理論知識，使學生對精餾有一定程度的理解，知道自己要“干什么”；其次，按照化工廠精餾操作開工時先進行全回流操作，正常后進行連續精餾操作的實際情況，我們也將《精餾實訓》劃分為全回流和連續精餾操作兩個教學環節。這樣設置好處較多。

全回流操作精餾塔既不進料也不出產品，與上下游設備隔絕，處于獨立狀態，受外界干擾最少，容易調節，但它包含了精餾操作的基本內容，如塔頂、塔底均有回流，每層塔板都要進行氣液傳質、傳熱，整個塔體溫度、濃度分布合理，否則操作無法穩定進行。通過全回流操作，學生不僅能夠與精餾原理聯系起來，而且可以理解熱量平衡對精餾塔操作的影響，這一點對連續精餾尤為重要。全回流是精餾塔最基本的操作，也是連續精餾操作的基礎，必須熟練掌握。相對來說，全回流操作容易掌握，但光會還不行，必須熟練。教學中可頻繁改變回流量大小，一次次打破精餾塔已建立的平衡，要求學生相應調節，盡快使塔恢復平衡，通過多次練習達到熟能生巧的程度。另外，還可設置一些事故，如漏液、液泛等，組織學生討論、分析，找出原因，進行處理。在緊張有序的氛圍中學會“識別精餾塔不正常操作狀況”，“掌握相關儀表、儀器的使用”，理解熱量平衡對精餾操作的影響。從而完成實訓任務中（2）、（4）及（3）的一部分內容。

連續精餾操作要求原料不停地進，產品不斷地出，回流液還必須始終保持，此時精餾塔與上下游設備聯通，干擾因素比全回流多，操作難度也大。進料的流量、組成、溫度、熱狀態，產品流量，冷卻介質流量、進口溫度，塔釜加熱功率大小、液位高低等都會影響精餾塔的狀態，會出現塔壓、塔頂溫度、塔釜溫度、各層塔板溫度等參數波動，往往幾種現象同時發生，干擾因素交替作用，到底哪個是主要原因，應采取什么措施，就得認真分析，仔細判斷，通過調節－驗證－再調節－再驗證……多次反復，不斷總結，方能逐漸對連續精餾操作有較深入的認識。這部分是《精餾實訓》的難點和重點內容，將其放在連續精餾階段消化。為了幫助學生克服畏懼心理，可先降低要求，首先保證塔頂餾出液純度達標，再逐漸加碼，要求“優化操作”，對產品數量、能量消耗提出更高的要求。同樣，為了營造良好的學習氛圍，可采取勞動競賽、交流發言等形式激發學生的積極性，從而提高學習效果。

2.3.2 教學內容具體的分配與實施

2.3.2.1 教學進度

我院化工類專業學生一般安排一周（5×5學時）的《精餾實訓》，針對這些學生我們制定了如下的具體安排：見表1。

表1 《精餾實訓》進度表

2.3.2.2 實訓考核

一般2～3人為一組，規定在90 min內，完成連續精餾的全過程操作（包括正常開停車、工藝調節），還要生產出純度合格（體積百分含量≥90%），數量盡量多的產品，超時扣分。操作成績由產品質量得分、操作穩定性得分和操作規范得分三項構成。產品質量得分，根據產品質量及數量確定，即將所得塔頂產品換算為20℃無水乙醇，數量越多，分數越高。操作穩定性得分，由操作的平穩程度決定，當塔頂一有餾出液采出，立即收集、檢測第一批產品，15 min后再收集、檢測一批產品，根據兩批產品組成差異大小給出操作穩定性得分，差距越小得分越高，組成偏差超過3%，穩定性得分為0分。產品質量得分占70%、操作穩定性得分占20%，另外10%由操作步驟規范與否確定。為了做到客觀公正，操作考試成績當場公布。該成績占實訓成績的60%，另外，實訓報告占20%，出勤及課堂表現占20%，三項綜合作為最終實訓成績。

3 結束語

由于精餾操作難度較大，開課之初及時告知學生該項目的難度及考核方式，以引起重視，讓學生懂得“要過關必須學習”；對教學內容合理安排，實際操作由易到難，循序漸進，保證只要努力就能掌握，讓學生“充滿信心地學習”；考核客觀公正，練習過程采用各種激勵手段，營造良好氛圍，激發學生“自覺地學習”。

由于措施得力，自2012年3月以來，我們按此方法培訓了20個班級約1 000位學生，95%的同學都能夠順利過關，成績在90分以上者可達10%左右。學生普遍反映較好，認為一邊講理論一邊做練習，理論與實際緊密結合，有利于深化理解抽象的理論，能夠掌握大部分知識點，能夠提高自己的動手能力，分析問題、解決問題的能力，還能增強學習的信心。

精餾影響因素多，并且相互關聯，往往一個因素的變化會牽扯其它多個因素發生變動，造成精餾操作很復雜，然而教材或相關資料中為了簡明扼要地說明問題，在討論某一因素的變化時，常常固定其它因素進行分析（即物理學中經常采用的控制變量法），這對實際操作有指導意義，但不全面，與實際情況不完全符合［2］。也就是說，精餾操作中遇到的實際問題往往找不到完全現成的答案，這給精餾操作工人帶來了難度，對于學習精餾操作的學生、講授《精餾實訓》的老師都是一項挑戰。因此，要真正掌握精餾操作，作為學生應多動手，勤動腦；作為指導老師，要細化操作過程，合理安排進度，講清關鍵環節的操作，除此之外，還應引導學生深入學習，樹立精餾操作無止境的觀念，激勵他們不斷探究。關于《精餾實訓》教學仍有很大的發展空間，教師也要從嚴要求自己，不斷探索，找到更合理、更有效的教學方法。

［1］姚玉英.化工原理（下）［M］.天津：天津大學出版社，1999：2－14.

［2］張競，李潤堂，康發仁，等.精餾操作知識問答［M］.北京：化學工業出版社，1980：2，118.

Discussion on The Rational Allocation of《Rectification Practical Training》Teaching Content

Lv Jiang-ping1,Meng Ning1,Li Wei2
（1.Department of Application Chemical Engineering，Lanzhou Petrochemical College of Vocational Technology，Lanzhou，Gansu 730060 China；2.Department of Petrochemistry Engineering，Lanzhou Petrochemical College of Vocational Technology，Lanzhou，Gansu 730060 China）

Distillation operation is very important and complicated.However，according to the principle of step by step，reasonably divided teaching process，appropriate allocated the key，difficult content，with suitable teaching rhythm and fair assess，students'enthusiasm can be stimulated and learning efficiency should be Improved.Thus，master distillation operations can be done within a week and it is provened.《Rectification Practical Training》is divided into two full reflux and continuous distillation teaching parts.In this case，how the complex teaching content reasonably assigned to each session and what the significance of such allocation is and how arrange for a five－day teaching schedule specificly and how objectively and fairly assess is described in detail in this paper.

practical training content；total reflux；continuous distillation；product quality；operational stability score

G420

A

1003-6490（2015）04-0041-04

2013年蘭州石化學院教育改革研究項目（JY2013－31）

2015－08－15

呂江平（19－），男，甘肅蘭州人，講師，主要從事化工教學工作。Email：Lvjp1010＠126.com