化工仿真在化工单元操作课程中的应用

夏伟++张敬畅++李桂娟++牟玉兰

【摘 要】介绍了化工仿真在专业教学中的应用，通过研究化工仿真教学，总结了化工单元操作课程提高教学水平的方法。提出了将化工仿真与理论教学、化工单元操作实训、职业技能鉴定相结合，同时，提高化工仿真软件的精细化程度、加强指导学生生产职业技能培训，从而拓宽仿真教学内容，提高化工单元操作课程教学效果与质量。

【关键词】化工单元操作 仿真教学 教学改革

【基金项目】海南省教育科学规划课题（QJY1251555）

【中图分类号】G718.5 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2017）06-0241-01

寻求工学结合的教改道路是高等职业教育教学改革的正确方向，变革创新教学内容和方法，是实现职业型、实践型专业技能人才培养目标的客观需要，也是高职教育突破“瓶颈”、转型发展的必经之路。工学结合的化工单元操作是我院石油化工生产技术专业的核心课程，其任务是传授化工生产过程中单元操作的基本知识、岗位实操的基本技能，对专业人才能力培养目标的最终实现起着举足轻重的作用。

在化工单元操作课程改革过程中，我们深深体会到单一的传统课堂教学方式已无法使学生对抽象复杂的工艺原理、工艺流程、设备构造有深入的理解与掌握，而教师在教学过程中也很难在短时间内把生产过程中常见的问题给学生分析阐述清楚。针对课程改革面临的种种困难与挑战，我们尝试将理论教学、化工仿真、化工单元操作实训三者有机结合，通过知识传授与能力训练同步、任务驱动与项目教学并举的工学结合教学新模式，厘清教学思路，创新教学方法。其中，化工仿真教学方式因其独有的特点和效果在工学结合化工单元操作课程教学改革中起着举足轻重的作用，文章拟对我院化工仿真在单元操作课程教改中的应用实践进行分析与总结，以其对其它同类院校课程改革提供一定的借鉴意义。

一、化工仿真系统简介

仿真是对代替真实物体或系统的模型进行实验和研究的一门应用技术科学，按所用模型分为物理仿真和数字仿真两类。而化工仿真技术是是系统仿真技術应用的一个分支，它的建立必须以实际生产过程为基础，它的依据是生产装置中的物体和系统规律，建立数学模型在计算机上再现该过程的研究方法，用于化工生产装置操作人员的操作方法和操作技能培训，是一种为绝大多数化工企业和职教部门认同的、先进的、高效的现代化培训手段。仿真实训室有一个教师站和多个学员站，包含典型化工单元和生产装置的仿真模拟软件，多功能教师站向学员站发出操作指令，并显示学生的操作结果及成绩，学生通过界面熟练完成单元和生产装置的冷态开车、停车和事故处理等操作。而教师通过教师主机很详细地了解每名学生的当前操作情况。课堂教学时，教师和学生在仿真软件上对典型单元、生产工段的开车、正常运行、事故处理和停车等进行操作，模拟实际生产过程，学生在逼真的操做环境下了解生产装置的生产和操作，理论与实践相融合，达到良好的训练效果。

二、仿真教学在化工单元操作课程教学中的实践

2.1 仿真教学环节安排

教学计划中，一般都会将化工仿真教学安排在专业理论课结束后进行。如在学习了相关课程的知识后，集中5周进行精馏塔工艺仿真、吸收-解吸工艺仿真、换热器工艺仿真、离心泵工艺仿真等单元仿真操作训练。

2.2 强化工艺流程认识

如果不理解工艺流程，学生开、停车操作只能是生搬硬套，没有实际意义。而要实现充分理解工艺流程，核心就是要学生学会发现并解决生产实际中的问题。如为了生产的连续性，不会因为前一工段的短暂停车造成后续工段的波动或停工，一般在工段间都设置缓冲罐，由于泵拾高速运转设备，其磨损和故障非常容易发生，为了避免因为泵故障造成停车，一般对于重要泵都设有备用泵，备用泵和运转泵并联安装以备切换，自动控制阀门一般都有旁路阀和前后手阀，防止自动控制阀发生故障，可以通过旁路阀调节使生产继续，可在关闭前后手阀后，维修自动控制阀门，泵前后设置进口阀，出口阀，也是为了泵切换或维修时通过关闭前后阀门，使受损泵与主流程隔离。在整个排除故障过程中，仿真系统会实时给出操作步骤和操作质量分。这些问题都是要从生产实际考虑才正确回答，如此才能真正提高学生综合应用理论知识、独立分析和解决问题的能力。同事，树立了安全生产实操意识，提前辨识了实际生产中需要考虑的问题。

2.3 理解开停车规程

每套仿真软件都有详细的使用说明，包含开停车方案步骤。对于初学者来说，应该做到充分理解，将其转化为自己的东西，而不是死记硬背的条框。例如在精馏塔正常生产操作中，突遇停电，回流中断，为保证系统安全，使精馏塔工段平稳停车，采取正确措施应该是：打开回流罐放空阀保压，停止进料，停止再沸器加热，停止产品采出，通过回流泵的排液阀回流罐液体，排塔釜液体，当回流罐液位为零拾，关回流泵和泵前、后手阀，当塔压恢复到常压时，关冷凝器。当然，不同的工艺流程对设备的细化要求不同，则其开、停车步骤就存在细微的差别。这也就要求学生在通过仿真教学过程，通识掌握一般性的开、停方案，待下到工厂一线后针对不同的工艺，具体问题具体分析。

2.4 提高仿真教学效果的有效途径

高职院校培养人才的目标是高技能、应用型人才。因此，理论教学必须紧密联系生产实际，而化工仿真是理论教学与生产实际相衔接的有效切入点。将化工仿真与专业理论教学、化工单元操作实训穿插进行，可以使学生在学习专业理论知识的同时，深刻理解理论知识在生产实践中应用的重要性，提高学生理论指导实践的主动性和创造性。仿真教学毕竟不是在真实操作平台下的模拟演练。虽然可缩短专业初学者成长周期，但其不能完全取代定岗实习。将定岗实将仿真教学与化工职业技能鉴定有效对接，使学生边驻厂实习边进行仿真反馈演练。这样可有效强化学生对实际的生产装置、生产工艺、条件的认识，为学生未来工作实践经验的积累打下坚实基础。把职业资格考试的相关技能要求纳入到实践教学的目标中来，使学生在毕业的同时取得相关职业资格证书，实现教学过程与技能培训的一体化，进而提高学生的职业竞争能力。

综上所述，引用化工仿真软件形象直观地展现化工单元操作中的设备结构，操作原理、过程和设备的工作情况，还生动逼真再现化工生产装置的工艺操作原理、工艺流程以及生产过程操作。改变了一成不变的课堂和枯燥无味的课本，增加了课堂教学的趣味性，有效地激发了学生的学习兴趣，明显地改善了专业课程的教学效果。同时学生的工程意识得到加强，综合职业能力得到大幅度提高。

参考文献：

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