课程编号： |
0700000205 |
学分： |
1 |
课程类别： |
专业综合实践 |
学时： |
32（集中1周） |
课程性质： |
必修课 |
考核方式： |
考查 |
英文名称： |
ChemicalProcessSimulation Training |
使用教材： |
化工仿真实训指导书（自编） |
先修要求： |
化工原理、化工仪表与自动化、认识实习 |
编制依据： |
九州网页版,九州（中国）官方化学工程与工艺本科人才培养方案（2017年修订） |
适用专业： |
化学工程与工艺 |
适用年级： |
2017级 |
授课学期： |
第6学期 |
归属单位： |
化学工程学院 |
编制时间： |
2020.2 |
执笔人： |
罗孜 |
审核人： |
葛武杰 |
一、课程简介
《化工过程仿真》是化学工程与工艺专业的重要必修实践环节，是在学生完成了基本理论、基本课程实验，具有一定的理论和实践技能的基础上，以场景模拟、计算机仿真的形式，完成具有一定综合性质的实训项目，形成一定的综合能力的课程。教学过程全部使用仿真实训软件，重点着眼于化工单元操作过程和一些较为成熟的大型综合工艺装置。通过模拟工厂中控室的DCS系统，使学生对实际化工生产过程中的操作与控制产生直观认识，为进一步生产实习与专业课的学习打下基础。精选化工单元操作与典型的煤、磷化工生产工艺流程，如精馏塔、吸收解吸塔、磷酸萃取工艺、煤制甲醇变换、合成氨装置、合成氨净化工段等。在理论课程学习的基础上，使学生对将要仿真实习的工艺流程，正常工况的工艺参数范围，控制系统的原理，各类控制阀门操作特点的运用以及开车规程等知识详细了解。
二、课程目标
通过本课程的实践训练，学生应具备以下能力：
1.掌握化工单元过程与典型煤、磷化工过程的实际工艺流程，能够运用理论知识，在模拟生产过程中分析并判断工艺操作参数对关键生产指标的影响。
2.熟悉现代化工过程的自动控制原理，掌握典型化工过程的工艺设计方案与常规控制方案。
3.了解化工过程虚拟仿真的基本理论及其局限性，掌握典型生产工艺的虚拟操作控制方式，能够预测并处理临时事故。
4.了解现代化工先进工艺与虚拟仿真技术的发展趋势，能够自主学习虚拟仿真系统的各类操作。
三、课程目标与毕业要求的对应关系
毕业要求 |
指标点 |
课程目标 |
R2问题分析 |
2.4能运用基本原理，分析复杂化工过程的影响因素，证实解决方案的合理性。 |
目标1 |
R3设计/开发解决方案 |
3.3能够集成单元过程进行化工工艺流程设计与过程控制设计，对工艺流程设计方案进行优选和优化，体现创新意识。 |
目标2 |
R5使用现代工具 |
5.1掌握现代工程工具的基础知识并理解其局限性。 |
目标3 |
R12自主学习 |
12.1了解化学工程与工艺专业发展趋势，能认识不断探索和学习的必要性，具有自主学习和终身学习的意识。 |
目标4 |
四、教学安排
序号 |
实验项目 |
学时分配 |
每组人数 |
支撑课程目标 |
1 |
仿真通用理论及软件使用介绍 |
2 |
45 |
1,4 |
2 |
简单单元操作实训 |
8 |
2 |
1,2,3,4 |
3 |
复杂单元操作实训 |
12 |
2 |
1,2,3,4 |
4 |
煤、磷化工综合工艺操作实训 |
10 |
2 |
1,2,3,4 |
课上练习学时合计（不计自由练习学时） |
32 |
|
|
5 |
自由练习 |
仿真实训室开放时段均可进行 |
五、教学详情
1.仿真通用理论及软件使用介绍
教学内容：课程介绍；化工生产中的自动控制系统；中控台操作岗位的职业规范；仿真软件基本使用方法。
思政内容：中控台操作岗位的职业规范；掌握基本技能追求自我提升的意识
预期成果：掌握常见的自动控制方案在控制系统中的实现方式；掌握仿真软件的基本使用方法，能够自主探究具体工艺的操作流程。
教学方法：多媒体课件讲解，实操演示
主要仪器设备：仿真机房教师机及投影设备
学时分配：2
支撑课程目标：1,4
2.简单单元操作实训
教学内容：管式加热炉工艺仿真；流化床工艺仿真；其它备选单元：固定床工艺仿真，换热器工艺仿真，CO2压缩机工艺仿真。讲授工况：冷态开车；自学工况；正常运行、正常停车、事故工况。
思政内容：中控台操作岗位的职业规范与安全意识
预期成果：掌握开车过程中工艺参数的变化规律与调节方法；熟悉手动、自动、串级的基本控制方案；能够就工艺参数的变化情况判断事故发生原因并通过改变控制方案解决事故；具备安全操作与生产意识。
教学方法：实操演示、分组讨论、随机提问
主要仪器设备：仿真机房学生机，东方仿真化工单元虚拟仿真软件
学时分配：8
支撑课程目标：1,2,3,4
3.复杂单元操作实训
教学内容：吸收解吸工艺仿真；精馏塔工艺仿真。讲授工况：冷态开车；自学工况；正常运行、正常停车、事故工况。
思政内容：产品质量、能耗、物料消耗、排放指标的多方博弈及其中的工程伦理问题
预期成果：掌握开车过程中工艺参数的变化规律与调节方法；熟悉手动、自动、串级的基本控制方案；能够就工艺参数的变化情况判断事故发生原因并通过改变控制方案解决事故；具备安全操作与生产意识。
教学方法：实操演示、分组讨论、随机提问、生产模拟
主要仪器设备：仿真机房学生机，东方仿真化工单元虚拟仿真软件
学时分配：12
支撑课程目标：1,2,3,4
4.综合工艺操作实训
教学内容：湿法磷酸过滤与萃取工艺仿真；其他备选工艺：合成氨造气、净化、合成工艺仿真；煤制甲醇变换工艺仿真。讲授工况：冷态开车；自学工况；正常运行、正常停车、事故工况。
思政内容：三废排放与生产操作
预期成果：掌握开车过程中工艺参数的变化规律与调节方法；熟悉手动、自动、串级的基本控制方案；能够就工艺参数的变化情况判断事故发生原因并通过改变控制方案解决事故；具备安全操作与生产意识。
教学方法：多媒体演示讲解、分组讨论、自主学习、随机提问、生产模拟
主要仪器设备：仿真机房学生机，东方仿真磷酸工艺仿真软件（备选：合成氨工艺仿真软件，煤制甲醇变换工艺仿真软件）
学时分配：10
支撑课程目标：1,2,3,4
六、课程考核
1.成绩构成
课程目标 |
支撑毕业要求指标点 |
平时考核 （50%） |
期末考核（50%） |
总计 |
日志 |
实习报告 |
理论测试 |
目标1 |
2.4 |
|
|
|
25 |
25 |
目标2 |
3.3 |
|
|
20 |
|
20 |
目标3 |
5.1 |
30 |
|
|
|
30 |
目标4 |
12.1 |
20 |
5 |
|
|
25 |
合计 |
50 |
5 |
20 |
25 |
100 |
5.评价方式与标准
1）平时考核：考核内容与依据为上机练习时系统保存的成绩记录，每个仿真单元均以所能达到的最高分计。目标3的评价内容为各单元冷态开车操作成绩，目标4评价内容为各单元其他工况操作成绩。
课程目标 |
评价标准 |
权重 (%) |
90~100 |
80~89 |
60~79 |
0~59 |
目标3：了解化工过程虚拟仿真的基本理论及其局限性，掌握典型生产工艺的虚拟操作控制方式，能够预测并处理临时事故。 |
熟练掌握仿真工艺的操作控制方式，参数选取合理，生产指标非常接近标准值，无不规范操作。 |
较为熟练掌握仿真工艺的操作控制方式，参数选取基本合理，生产指标比较接近标准值，无不规范操作。 |
基本掌握仿真工艺的操作控制方式，参数选取基本合理，生产指标与标准值有一定差距，少量不规范操作。 |
不能掌握仿真工艺的操作控制方式，参数选取不合理，生产指标与标准值有较大偏差，较多不规范操作。 |
30 |
目标4：了解现代化工先进工艺与虚拟仿真技术的发展趋势，能够自主学习虚拟仿真系统的各类操作。 |
能够通过自学掌握各种其他工况的规范操作过程。 |
能较好通过自学掌握各种其他工况的规范操作过程。 |
基本能通过自学掌握各种其他工况的规范操作过程。 |
不能通过自学掌握各种其他工况的规范操作过程。 |
20 |
2）日志：如实记录每日仿真练习的心得体会。
课程目标 |
评价标准 |
权重 (%) |
90~100 |
80~89 |
60~79 |
0~59 |
目标4：了解现代化工先进工艺与虚拟仿真技术的发展趋势，能够自主学习虚拟仿真系统的各类操作。 |
日志记录详细，体现出对新工艺与新工况的学习与掌握。 |
日志记录较详细，能较好体现出对新工艺与新工况的学习与掌握。 |
日志记录有缺项，基本体现出对新工艺与新工况的学习与掌握。 |
日志记录不明确，无法体现出对新工艺与新工况的学习与掌握。 |
5 |
3）实习报告：包含全部实习单元，总分为所有单元得分平均，详细评分标准见附件。
课程目标 |
评价标准 |
权重 (%) |
90~100 |
80~89 |
60~79 |
0~59 |
目标2：熟悉现代化工过程的自动控制原理，掌握典型化工过程的工艺设计方案与常规控制方案。 |
报告能够体现出对工艺原理、控制原理与操作流程的完全掌握，流程简图绘制规范。 |
报告体现出对工艺原理、控制原理与操作流程较好的掌握，流程简图绘制基本规范。 |
报告体现出对工艺原理、控制原理与操作流程的基本掌握，流程简图绘制有非原则性错误。 |
报告体现出对工艺原理、控制原理与操作流程的掌握不充分，流程简图绘制不规范。 |
20 |
4）理论测试：与所学仿真工艺相关的理论测试题，在课程平台上进行网络考试。
课程目标 |
评价标准 |
权重 (%) |
90~100 |
80~89 |
60~79 |
0~59 |
目标1：掌握化工单元过程与典型煤、磷化工过程的实际工艺流程，能够运用理论知识，在模拟生产过程中分析并判断工艺操作参数对关键生产指标的影响。 |
熟练掌握工艺原理，能够分析各工艺冷态开车过程中操作参数对关键生产指标的影响，判断故障发生的原因。 |
较好掌握工艺原理，能够分析各工艺冷态开车过程中操作参数对关键生产指标的影响，判断故障发生的原因错误较少。 |
基本掌握工艺原理，分析各工艺冷态开车操作参数对关键生产指标的影响无原则错误，判断故障发生的原因基本正确。 |
不能掌握工艺原理，无法分析各工艺冷态开车过程中操作参数对关键生产指标的影响，无法判断故障发生的原因。 |
25 |
七、实习注意事项
1.进行仿真实习操作前，必须阅读实验指导书，了解操作内容和生产背景；
2.进入仿真实验室前，先分好组，并在指定机位进行实习操作；
3.化工仿真教学软件系统是专用软件，禁止改变该软件的固定参数；严禁改变仿真机原有设置；
4.严禁在仿真机上进行与化工仿真无关的操作；
5.每次实习操作完成后，需找指导教师检查记录成绩后方可退出程序，进行正常关机操作；
6.保持仿真实验室卫生清洁，每天实习结束打扫机房。
附件：
《化工过程仿真》报告评分标准
仿真实习报告由五个单元构成，总分为所有单元得分平均。各单元评分分别由相应的指导教师流水批改，按照以下细则酌情给分，满分100分。
1．实习目的（5分）
能正确认识化工仿真实习在学习工艺流程、控制设计等方面的作用，表述清晰、全面、简洁。
2．工艺原理描述(15分)
对工艺原理的表述准确、充分、全面，总结出相关的基本概念、关系、公式等，能够体现出学生对基本理论有较好掌握。
3．工艺流程简图（25分）
形式为框图或设备简图，设备、管道、管件、仪表、控制方案正确，过程单元间连接无误，物料流动方向标注无误，绘图清晰工整，符合工程规范。手绘或CAD出图均可。复印他人绘图、照抄仿真软件说明书等情况均不给分。
4．操作流程（35分）
包含冷态开车（15分）、正常停车（10分）、事故工况（10分）
根据实际操作过程进行描述，操作流程顺序规范无误，表述清晰简洁。完全照抄软件说明书不给分。
5．单元心得（20分）
总结本单元练习心得、体会、经验等，真实有据，有启发性，能体现出对出对现代化工工艺设计与控制技术等方面的真实体会。
