化工單元仿真技術(shù)及其應(yīng)用

□文/于宏偉韓衛(wèi)榮周中高王曉霞高 翔馬亞南王 穎

（1.石家莊學(xué)院化工學(xué)院 河北·石家莊；2.贛南師范學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院 江西·贛州）

化學(xué)工程與工藝專業(yè)是培養(yǎng)從事化工工程設(shè)計(jì)、化工技術(shù)開發(fā)、化工生產(chǎn)技術(shù)管理和化工科學(xué)研究等方面工作的工程技術(shù)人才。本專業(yè)培養(yǎng)具備化學(xué)工程與化學(xué)工藝方面的知識，能在化工、煉油、冶金、能源、輕工、醫(yī)藥、環(huán)保和軍工等部門從事工程設(shè)計(jì)、技術(shù)開發(fā)、生產(chǎn)技術(shù)管理和科學(xué)研究等方面工作的工程技術(shù)人才。石家莊學(xué)院化工學(xué)院化學(xué)工程與工藝專業(yè)是河北省級重點(diǎn)發(fā)展學(xué)科。石家莊學(xué)院化工學(xué)院從2007年開始與石家莊煉油廠、以嶺藥業(yè)等企業(yè)共建生產(chǎn)實(shí)習(xí)基地，積極開展化學(xué)工程與工藝專業(yè)的生產(chǎn)實(shí)習(xí)的教學(xué)活動。為了更好地開展生產(chǎn)實(shí)習(xí)的實(shí)踐教學(xué)活動，在石家莊學(xué)院教務(wù)處教改項(xiàng)目（JGXM-201107B）的支持下，從2012年開始，我院化學(xué)工程與工藝教研室積極開展了化工單元仿真技術(shù)在本專業(yè)生產(chǎn)實(shí)習(xí)中的應(yīng)用研究，取得了良好的效果。

一、生產(chǎn)實(shí)習(xí)的意義

生產(chǎn)實(shí)習(xí)主要是指高校工科學(xué)生（主要指高年級大三或大四的學(xué)生），在工廠生產(chǎn)現(xiàn)場主要以技術(shù)員或管理人員的身份，直接參與企業(yè)相關(guān)的生產(chǎn)過程，它的重要意義主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（一）理論聯(lián)系實(shí)際。高校學(xué)生以實(shí)際工作者的身份，直接參與工廠的生產(chǎn)過程，既可以運(yùn)用已有的知識技能完成一定的生產(chǎn)任務(wù)，又可以學(xué)習(xí)和本專業(yè)相關(guān)的實(shí)際生產(chǎn)技術(shù)知識及管理知識。

（二）思想教育。生產(chǎn)實(shí)習(xí)是對工科學(xué)生進(jìn)行思想政治和道德品質(zhì)教育的有效途徑。在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中，可以生動具體地對學(xué)生進(jìn)行勞動觀點(diǎn)教育，培養(yǎng)學(xué)生熱愛勞動、認(rèn)真負(fù)責(zé)及愛崗敬業(yè)的勞動精神。

（三）檢查教學(xué)質(zhì)量。通過生產(chǎn)實(shí)習(xí)，不但可以檢查工科學(xué)生對于專業(yè)知識的理解及實(shí)際技能的水平，更重要的是通過生產(chǎn)實(shí)習(xí)的檢驗(yàn)，對課堂教學(xué)質(zhì)量做出一些基本的分析和估計(jì)，作為全面評價(jià)教學(xué)質(zhì)量、改進(jìn)學(xué)校教育工作的重要依據(jù)。

二、傳統(tǒng)生產(chǎn)實(shí)習(xí)存在的問題

傳統(tǒng)的生產(chǎn)實(shí)習(xí)主要包括實(shí)習(xí)動員、廠級安全教育、實(shí)習(xí)報(bào)告與考核等內(nèi)容，它的弊端主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（一）教學(xué)方式呆板。傳統(tǒng)的生產(chǎn)實(shí)習(xí)，通常是工廠派個(gè)技術(shù)員給學(xué)生講一講工藝流程，然后帶學(xué)生看看生產(chǎn)過程，而不允許學(xué)生動手操作，學(xué)生只能走馬觀花地表面了解工廠的工藝流程。學(xué)生通常只是抄一抄圖紙，看一看設(shè)備，而對于實(shí)際的工廠生產(chǎn)情況卻了解不多。

（二）生產(chǎn)實(shí)習(xí)質(zhì)量不高。由于學(xué)生在實(shí)習(xí)現(xiàn)場基本上只能“ 看”、“ 聽”、“ 寫”。剛進(jìn)廠實(shí)習(xí)的時(shí)候，還能認(rèn)真地學(xué)習(xí)，時(shí)間一長，就失去了剛進(jìn)廠的新鮮性，就會覺得無事可做，因而生產(chǎn)實(shí)習(xí)后期，學(xué)生通常是紀(jì)律渙散，管理困難，影響了整個(gè)生產(chǎn)實(shí)習(xí)的質(zhì)量。

（三）生產(chǎn)實(shí)習(xí)成本過高?；瘜W(xué)工程與工藝專業(yè)的生產(chǎn)實(shí)習(xí)一般要5～7天，除了要支付實(shí)習(xí)單位數(shù)額不菲的實(shí)習(xí)經(jīng)費(fèi)，期間的交通及食宿費(fèi)用也較高，這對于實(shí)習(xí)經(jīng)費(fèi)短缺的高校壓力很大。如何利用有限的實(shí)習(xí)經(jīng)費(fèi)，更好地開展實(shí)習(xí)教學(xué)活動，是每個(gè)高校面對的問題。

三、化工單元仿真系統(tǒng)

（一）化工單元仿真系統(tǒng)介紹。化工單元仿真系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)為手段，通過建立化工過程的動態(tài)數(shù)學(xué)模型再現(xiàn)真實(shí)化工裝置系統(tǒng)特性。它是建立在化工工藝、自動化儀表、化工設(shè)備等學(xué)科基礎(chǔ)上的綜合性技術(shù)，可以模擬化工生產(chǎn)裝置運(yùn)行中的開車、停車、故障處理等工段操作過程，可以提高操作人員的理論水平和實(shí)踐能力。

（二）化工單元仿真在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中的應(yīng)用。石家莊學(xué)院化工學(xué)院于2010年9月從北京東方仿真公司引進(jìn)1套大型化工生產(chǎn)工藝-乙醛氧化制乙酸工藝。乙醛氧化制醋酸裝置是乙醛裝置的配套工程，起始原料為乙烯，乙烯氧化生成乙醛，再由乙醛為原料氧化生成醋酸。本軟件是參照大慶三十萬噸乙烯一期工程-大慶醋酸裝置設(shè)計(jì)，年生產(chǎn)能力為成品醋酸10萬噸/年。該生產(chǎn)工藝，工藝復(fù)雜、設(shè)備齊全、自動化程度高，很適合于化學(xué)工程與工藝專業(yè)學(xué)生的生產(chǎn)實(shí)習(xí)。根據(jù)課程需要，我們選擇乙醛氧化制乙酸工藝作為本專業(yè)學(xué)生生產(chǎn)實(shí)習(xí)的項(xiàng)目。

四、化工單元仿真系統(tǒng)引進(jìn)到生產(chǎn)實(shí)習(xí)中的優(yōu)勢

（一）有利于提高學(xué)生的實(shí)際操作技能?；どa(chǎn)過程的特點(diǎn)是整套裝置的工藝流程長，設(shè)備數(shù)量大，所以工程技術(shù)人員的綜合素質(zhì)和能力對于化工產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)效益的程度影響越來越大。而學(xué)生在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中很難有直接動手的機(jī)會，這是化工類專業(yè)實(shí)踐教學(xué)中所面臨的特有困難。而化工單元仿真實(shí)驗(yàn)和實(shí)際化工生產(chǎn)工藝相結(jié)合，提供化工單元操作、過程控制仿真、全工藝過程操作等實(shí)訓(xùn)，滿足培養(yǎng)化學(xué)工程與工藝專業(yè)的工藝技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、自動控制、過程裝備等崗位的綜合能力。

（二）培養(yǎng)學(xué)生的化工職業(yè)思想。在學(xué)習(xí)化工單元仿真軟件的同時(shí)，要對學(xué)生進(jìn)行化工職業(yè)教育，使學(xué)生清楚地認(rèn)識到本行業(yè)在國民現(xiàn)代化建設(shè)中的地位和作用，從而熱愛本專業(yè)，樹立為我國化學(xué)工業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)做貢獻(xiàn)的雄心壯志，引導(dǎo)學(xué)生傳承化工行業(yè)職員守紀(jì)律、愛崗敬業(yè)的好作風(fēng)。通過化工單元仿真軟件的學(xué)習(xí)，使學(xué)生具有按計(jì)劃有序工作的良好習(xí)慣和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，并具有刻苦鉆研技術(shù)、勇于克服困難和積極向上的精神。

（三）化工單元仿真運(yùn)行成本低。建設(shè)化工仿真實(shí)驗(yàn)室的總成本只有中試車間費(fèi)用的五分之一。將化工單元仿真軟件引入到化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，使用周期長，可大大減少學(xué)校在培訓(xùn)工作中的人力及物力消耗，且易于維護(hù)。我們教研室在化工仿真實(shí)驗(yàn)室還安裝了AutoCAD、Chem－CAD、ChemOffice等應(yīng)用軟件，可以滿足化工學(xué)院其他專業(yè)學(xué)生的使用，充分利用現(xiàn)有設(shè)備，進(jìn)一步降低其整體運(yùn)行成本。

五、結(jié)論

化工單元仿真教學(xué)是運(yùn)用先進(jìn)的教學(xué)思想和現(xiàn)代化的教學(xué)手段，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動手能力，為化學(xué)工程與工藝專業(yè)人才高質(zhì)量的培養(yǎng)提高提供了保障。

[1] 靳海波，宋永吉，趙如松等.化學(xué)工程與工藝專業(yè)實(shí)習(xí)改革與實(shí)踐 [J].求實(shí)，2010.2.

[2] 趙文輝，劉曉東，夏萬東等.化工仿真訓(xùn)練系統(tǒng)在石油化工類專業(yè)實(shí)習(xí)中的應(yīng)用[J].河北化工，2009.32.1.

[3] 吳寶瑞.高等教育學(xué)[M].河北人民出版社，2009.2.