化工雙釜雙塔實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式的探討

劉秀軍 盧素敏 郭玉高 張慶印(天津工業(yè)大學(xué)環(huán)境化工學(xué)院，天津 300387)

化工雙釜雙塔實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式的探討

劉秀軍 盧素敏 郭玉高 張慶印(天津工業(yè)大學(xué)環(huán)境化工學(xué)院，天津 300387)

化工雙釜雙塔實(shí)訓(xùn)是化工專業(yè)重要的綜合訓(xùn)練項(xiàng)目，本文討論了實(shí)訓(xùn)教學(xué)過(guò)程中的組織形式和教學(xué)過(guò)程中的不同的階段對(duì)設(shè)備和操作的具體教學(xué)方法，以期對(duì)相關(guān)同行在化工專業(yè)的實(shí)訓(xùn)微觀教學(xué)指導(dǎo)上有所借鑒。

化工實(shí)訓(xùn);雙釜雙塔;教學(xué)模式

化工實(shí)訓(xùn)最先在化學(xué)工程與工藝專業(yè)高職院校開(kāi)設(shè)，是最貼近生產(chǎn)實(shí)際的實(shí)踐教學(xué)過(guò)程，現(xiàn)在越來(lái)越多的本科院校也相繼開(kāi)設(shè)，目的是模擬與訓(xùn)練化工廠實(shí)際操作的過(guò)程。在化工實(shí)訓(xùn)過(guò)程中，存在許多問(wèn)題，比如設(shè)備安全[1]、管理方法及師資水平[2]等，化工實(shí)訓(xùn)教學(xué)方法、教學(xué)模式上也有許多探索[3，4]。前期對(duì)本科院校化工專業(yè)雙釜雙塔實(shí)訓(xùn)教學(xué)中值得注意的方面進(jìn)行了總結(jié)[5]，本文在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行了實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式的探討。

1 雙釜雙塔實(shí)訓(xùn)教學(xué)

實(shí)訓(xùn)過(guò)程包括了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、管路管件、儀表型式的識(shí)別與操作，對(duì)雙釜雙塔化學(xué)工藝整體認(rèn)知與操控關(guān)系到設(shè)備的安全、人員的安全，以及能否生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。而化工實(shí)訓(xùn)裝置的配套資料只有設(shè)備的操作規(guī)程和DCS控制系統(tǒng)，屬于開(kāi)放性實(shí)踐環(huán)節(jié)，沒(méi)有特定的模式。如何組織實(shí)訓(xùn)教學(xué)，取決于學(xué)生的前期理論課程的設(shè)置與單元實(shí)驗(yàn)、專業(yè)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，以及指導(dǎo)老師的工程實(shí)踐經(jīng)歷和理論水平。

實(shí)訓(xùn)相對(duì)綜合實(shí)驗(yàn)與化工單元操作實(shí)驗(yàn)，更具有工程性，不同工段的綜合管控，相互協(xié)作顯得更為突出。根據(jù)這些特點(diǎn)，在教學(xué)環(huán)節(jié)上，包含了雙釜雙塔工藝流程的理解與現(xiàn)場(chǎng)裝置的熟悉過(guò)程、實(shí)訓(xùn)操作階段的組織、實(shí)訓(xùn)對(duì)理論的驗(yàn)證及理論難題的求解、運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題與處理幾個(gè)方面。

2 工藝流程的理解與現(xiàn)場(chǎng)裝置的熟悉

首先對(duì)流程圖解讀，冷卻系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、物料系統(tǒng)在流程圖中的路線與工作原理，然后按流程中的路線，熟悉現(xiàn)場(chǎng)裝置情況。

熟悉現(xiàn)場(chǎng)裝置時(shí)，要讓學(xué)生帶著問(wèn)題思考：三傳一反中，反應(yīng)器是什么型式，連續(xù)還是間歇，反應(yīng)器的密封方式、加熱方式、進(jìn)出料方式、控制方式是怎樣的，要每個(gè)同學(xué)都清楚；流體輸送使用了什么方式，是壓力、還是泵，裝置中的離心泵、往復(fù)泵、隔膜泵、齒輪泵在哪些位置，為什么在相應(yīng)位置安裝該類型泵；換熱方式有哪些，再沸器、列管換熱器、套管換熱器、盤(pán)管、導(dǎo)熱油、加熱棒，為什么在具體工藝上要優(yōu)先選用這些設(shè)備。精餾分離的流程、不同的塔進(jìn)料位置、采出、冷卻水量、熱負(fù)荷、回流比等如何影響產(chǎn)品質(zhì)量，相應(yīng)的控制點(diǎn)在哪。學(xué)生熟悉完設(shè)備，還要對(duì)一些細(xì)節(jié)部分進(jìn)行講解，比如在哪些位置要加管道過(guò)濾，球閥、閘閥、止回閥、電磁閥在哪些位置用，各種儀表的安裝位置、測(cè)量方式原理。

我校化工專業(yè)前期的化工專業(yè)實(shí)驗(yàn)由于學(xué)時(shí)和實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地的不同，不同班級(jí)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和項(xiàng)目也不同，有些是精細(xì)化工的實(shí)驗(yàn)，有些是熱力學(xué)參數(shù)的測(cè)定實(shí)驗(yàn)，也有泵與管路的實(shí)驗(yàn)。針對(duì)這些情況，在教學(xué)中要區(qū)別對(duì)待，重點(diǎn)講解與訓(xùn)練前期沒(méi)有接觸到的內(nèi)容。

3 實(shí)訓(xùn)操作過(guò)程

考核前期的工藝流程、三傳一反的操作過(guò)程要在頭腦中形成完整鏈條，不能照方抓藥，念一句操作一步，特別是講義中寫(xiě)的閥門(mén)號(hào)，一定要知道是哪的閥門(mén)。現(xiàn)場(chǎng)閥門(mén)的開(kāi)關(guān)順序，設(shè)備的啟動(dòng)與關(guān)停順序，溫度、流量的大小控制，現(xiàn)場(chǎng)與遠(yuǎn)程的相互協(xié)調(diào)，出現(xiàn)事故后的處置預(yù)案，都要做到心中有數(shù)。考核同學(xué)們的現(xiàn)場(chǎng)操作要領(lǐng)，合格后再開(kāi)始操作。

為了保證操作的安全性與規(guī)范性，先對(duì)冷卻水循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行操控，中和釜、反應(yīng)釜、產(chǎn)品、釜液、塔頂回流液等每一路冷凝分別測(cè)試，以確保整個(gè)系統(tǒng)開(kāi)車(chē)時(shí)的有效運(yùn)轉(zhuǎn)；然后檢查各儀表參數(shù)，比如，溫度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器工作是否正常，遠(yuǎn)程能否操控；三是檢查相關(guān)液位、氣壓、電壓。

上述過(guò)程完成后，進(jìn)入系統(tǒng)開(kāi)車(chē)，現(xiàn)場(chǎng)控制與遠(yuǎn)程控制相互協(xié)作，溫度、流量等實(shí)時(shí)協(xié)調(diào)控制，完成實(shí)訓(xùn)任務(wù)。

4 理論與實(shí)訓(xùn)互動(dòng)

在化工原理或反應(yīng)工程教學(xué)中，許多操作性的題都是難題，同學(xué)們分析時(shí)從不同角度考慮會(huì)得到不同的結(jié)果，也不知道哪是正確答案。比如，在進(jìn)料熱狀況和回流比不變的情況下，增加再沸器蒸汽量，塔項(xiàng)、塔底產(chǎn)品的組成與流量如何變化。同學(xué)們可以帶著這樣的問(wèn)題，在實(shí)訓(xùn)時(shí)加大再沸器加熱電壓，觀察塔頂蒸汽溫度，通過(guò)平衡數(shù)據(jù)就可以獲得濃度的變化情況，然后根據(jù)物料衡算就能得到結(jié)果。

5 運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題及處理

系統(tǒng)運(yùn)行中會(huì)出現(xiàn)不正常操作現(xiàn)象，其中比較熟悉的是精餾塔的不正常操作，如液泛、再沸器壓力過(guò)大（蒸氣量過(guò)高）、返混等；反應(yīng)釜的不正常操作；儀表不正常現(xiàn)象，如溫度、壓力、流量顯示不正常，通訊中斷；誤操作，開(kāi)錯(cuò)關(guān)錯(cuò)閥門(mén)、泵、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電源；預(yù)料之外的不正常現(xiàn)象，比如冷卻水過(guò)濾器堵塞導(dǎo)致的流量過(guò)小、冷卻水量不足。針對(duì)這些問(wèn)題的輕重緩急，有些要引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，找解決方案，也有些要迅速指導(dǎo)學(xué)生立即解決。

總之，通過(guò)近幾年的化工專業(yè)雙釜雙塔實(shí)訓(xùn)實(shí)踐，找到了一套適用于本科院校的教學(xué)方法，教學(xué)效果良好，見(jiàn)識(shí)了接近化工廠礦現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的實(shí)際操作模式，彌補(bǔ)了缺少化工廠頂崗實(shí)習(xí)的缺陷。

[1]甘秋維.高職院校實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室安全管理探討[J].企業(yè)導(dǎo)報(bào).2014,(16):151-152.

[2]劉翠翠.6S管理模式在環(huán)境與化工校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地管理中的應(yīng)用[J].云南化工,2017，(4):75-78.

[3]盧琴芳,嚴(yán)平,湯明.地方高校化工專業(yè)“四位一體”實(shí)踐教學(xué)模式的探索[J].化學(xué)教育.2014，(02)：15-17.

[4]劉秀軍，盧素敏，郭玉高，等.本科院校化工專業(yè)雙釜雙塔實(shí)訓(xùn)初探[J].新校園，2016,(10):89.

劉秀軍（1963-），男，漢族，河北保定市人，現(xiàn)為天津工業(yè)大學(xué)教授，博士，主要從事新型材料與分離技術(shù)教學(xué)與研究工作。