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1、化工仿真实验教学大纲课程名称：化工仿真实验课程编码:0901SJ023学 分：1开课单位：化学与环境工程学院课程英文名称：Chemical Engineering Simulation Experiment 课程类别/性质：实践/必修周 数：1W适用专业：化工、环工、高材先修课程：化工原理、化学反应工程、分离工程、化学工艺学、化工设计、化工机械与设备、化工仪表及自动化。一、课程简介化工仿真实验是一门工程实践性教学的综合性课程，它以培养高等化工科技人才应具有的能力 和素质为主要目的，将能力和素质培养贯穿于仿真教学的全过程。通过化工仿真实验课程的学习，使学 生在学习化工专业课程的基础上，具备进一步
2、理解些比较典型的已被或将被广泛应用的化工过程与设 备的原理和操作；给学生提供一个理论联系实际、亲自动手操作体验的机会。试图运用所学的理论知识 去解决化工过程与设备中的各种实际问题，同时学习在化工领域内如何通过实凝去获得新的知识和信 息；进行化工仿真实验基本技能的训练，学习化工仿真实验的基本方法和测量技术，培养学生从事化工 科学实验研究的能力：培养学生在化工科技领域内提出问题、分析问题和解决问题的能力以及清楚正确 表达实验结果、进行技术交流的能力；继续培养学生的科学态度和科学作风，提高学生的素质水平：随 着科技的发展，不断引进新的化工仿真技术和仿真实验技术，开扩学生的眼界，启发学生的创新意识，
3、使学生尽早适应21世纪化工发展的要求，尽早达成学生的培养目标，保证学生达成专业的相应毕业要 求。二、课程教学目标通过化工仿真实验课程的学习，使学生掌握化工过程操作的基本原理与操作方法，重点培养学 生的操作动手能力、分析与解决化工工程问题的能力，树立科学严谨的价值观。在专业知识、实践能力、 综合素质等方面达到课程教学目标。1. 价值目标1）充分利用所学专业知识，提升解决复杂化工工程问题的能力：2）注重科学思维方法的训练，培养学生探索未知、追求真理、勇攀科学高峰的责任感和使命感；3）注重理论联系实际，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当。2. 知识和能力目标通过本课程的教学，使学生具备基本技能的训
4、练，课程的具体教学目标如下：化工仿真实验课程目标与目标内容的对应关系课程目标目标内容课程目标1能正确理解化工过程单元操作的基本原理和化工过程操作参数的调节与控制方法，正确认识典型设备的 基本构造和常用化工仪表及传感器的基本原理与测试方法，并应用这些知识设计实验方案。课程目标2能熟练掌握化工过程的基本操作方法，通过团队协作正确识别简单控制系统和复杂控制系统，并能应用 简单控制系统和复杂控制系统调节和维护化工过程系统的正常操作。通过团队协作，能在仿真器上人为设置操作事故，观察并分析事故的发展进程及其演化状态，然后正确 的处置事故，使其恢复到正常的生产水平。三、课程目标与毕业要求观测点的对应关系化工
5、仿真实验课程目标与毕业要求观测点的对应关系毕业要求支撑的毕业要求指标点课程目标4研究4.2能够根据对象特征，比选研究路线，设计实验方案课程目标19个人和团队9.2能够在团队中独立或合作开展工作课程目标2四、实验内容与学时分配仿真室现有40台数字仿真器，一次可供40人同时使用，每台仿真器均内置12个大类仿真实验模 块，教师可根据不同专业不同学时进行优选实骚，是化工仿真实验教学的主要平台。仿真室还有2台大型实训仿真器，一次可供8人同时使用（每台4人），每台实训仿真器均内置6 个模块，可开设6个不同的实验，是化工仿真实验教学的辅助平台。化工仿真实验数字仿真项目与类型（实训仿真不做要求）序号实验项目思
6、政融入点实验类型学时支撑毕业要求指标点演示验证综合设计1离心泵特性及液位控制溢罐事故q4.2、9.22换热器（磷酸钾溶液的冷却）节能减排74.2、9.23透平及往复压缩迷宫式密封与飞车74.2、9.24间歇反应生产橡胶硫化促进剂飞温超压示例444.2、9.25连续反应生产聚丙烯质量控制V44.2、9.26燃烧炼厂气和烟气的环保锅炉碳达峰、碳中和44.2、9.27催化裂化吸收稳定系统智能制造q4.2、9.28加热炉吹扫与置换74.2、9.29大型乙烯装置精馋分离系统智能制造与复杂控制44.2、9.210天然气转化制合成氨变换系统碳转化与碳利用q4.2、9.211布油催化裂化反应再生系统重油轻质化
7、q4.2、9.212原油常减压蒸儒系统国家能源战略V84.2、9.2合计20计划开设4个实验，分别为上表中的实验四、实验五、实验九、实验十二，共20个学时。实验一 离心泵及液位（2学时）I. 目的要求了解离心泵的结构特点；掌握离心泵的工作原理与操作方法，掌握离心泵性能曲线的测定和容器液 位自动控制方法；理解离心泵的气缚和气蚀现象。2. 方法原理在仿真器上调节设定不同流量Q,在流程组画面上直接读取H、N和然后以Q为横坐标，以H、 N和为纵坐标分别作出HQ、NQ和。线。3. 主要实验仪器及材料离心泵及液位仿真模块和计算机一套。4. 掌握要点正确掌握离心泵的启停操作，数据处理和曲线绘制要求的电算化处
8、理，实验过程中应注意流晨的取 值要均匀以便于绘制曲线，并要求流量从小到大和从大到小依次进行。5. 实验内容工艺流程描述、离心泵冷态开车、离心泵停车操作、测定离心泵特性曲线、事故设置及排除、液位 控制技术等。实验二换热器磷酸钾溶液的冷却与控制（2学时）1. 目的要求认识管壳式换热器的工作原理和设备结构特点，掌握流体温控的基本手段和基本方法，充分理解和 掌握强化过程传热的途径。2. 方法原理牛顿冷却公式、传热速率方程和热量衡算式。3. 主要实验仪器及材料换热器仿真模块和计算机一套。4. 掌握要点换热器的开停车操作；管程和壳程给热系数的测定与关联：总传热系数的测定；热交换器 传热效率及热交换器结构设
9、计的合理性评价；冷热流体比热容测定；流体流量与温度的自动控制； 换热器事故设置与排除等。5. 实验内容工艺及控制说明、流量调节和温度控制、开车操作、停车操作、事故设置及排除等。实验三蒸汽透平与氢气的往复压缩（2学时）1. 目的要求掌握透平与往复压缩机的工作原理和机器结构特点，学会透平与往复压缩机的开停车及故障应急处 理措施。2. 方法原理依据能量转化与能量守恒定律，通过透平或往复压缩机对流体做功，运用守恒定律进行热机的效率 分析与计算。3. 主要实验仪器及材料透平与往复压缩仿真模块和计算机一套。4. 掌握要点能正确操作透平或往复压缩机。5. 实验内容工艺流程组织及过程控制说明、完成复水系统、润
10、滑系统、低压迷宫密封系统、高压蒸汽驱动系统 及往复压缩系统的-系列操作，完成打气量调节和温度控制、实现开停车操作、事故设置及排除等。实验四 间歇反应橡胶硫化促进剂M的生产（4学时）1. 目的要求用给定设备合成橡胶硫化促进剂。2. 方法原理精细有机合成原理、反应动力学特征和动力学模型。3. 主要实验仪器及材料间歇反应仿真模块和计算机一套。4. 掌握要点反应机理及反应过程的工艺控制与装置的操作。5. 实验内容反应物备料及计量，诱发反应与橡胶硫化促进剂的合成，并对其工艺过程及操作进行评价。实验五连续反应聚丙烯生产（4学时）1. 目的要求连续反应高压合成聚丙烯。2. 方法原理高聚物生产原理。3. 主要
11、实验仪器及材料连续反应仿真模块和计算机套。4. 掌握要点物料定量连续控制，反应工艺参数控制及对产率的评价。5. 实验内容聚丙烯的合成，并对其工艺过程及操作进行评价。实验六65t/h锅炉燃气燃油环保锅炉（6学时）1. 目的要求了解既能燃烧各种瓦斯气、炼厂气、液化石油气、再生烟气和燃油的环保锅炉的工作原理和设备结 构及特点。2. 方法原理传热学原理、节能中的节偶控制原理3. 主要实验仪器及材料锅炉仿真模块和计算机一套。4. 掌握要点燃料燃烧热的计算、辐射传热、对流传热和热传导的计算。5. 实验内容发生工业蒸汽，为蒸汽轮机提供动力或为化工生产提供加热蒸汽。实验七吸收系统催化裂化吸收稳定系统的分离（4
12、学时）1. 目的要求了解催化裂化制取乙烯分离系统的工艺流程，掌握催化裂化吸收稳定系统的基本操作。2. 方法原理利用C6油作吸收剂将将C4以上馅分和C3以下馅分分离为下道工序做准备。3. 主要实验仪器及材料吸收系统仿真模块和计算机一套。4. 掌握要点塔组的操作与控制5. 实验内容C4以上馅分和C3以下馅分分离。实验八加热炉（4学时）1. 目的要求了解工业加热炉的工作原理和设备结构特点。2. 方法原理传热学原理3. 主要实验仪器及材料加热炉仿真模块和计算机一套。4. 掌握要点燃料燃烧热的计算、辐射传热与对流传热的计算。5. 实验内容对工艺流体进行加热。实验九 精馋系统大型乙烯装置精馅分离系统中C4
13、-C7的分离（4学时）L目的要求将来自脱丙烷塔釜的炷类混合物切割成C4以下馋分和C5以上馋分（裂解汽油馅分）。2. 方法原理二元连续精馄原理。3. 主要实验仪器及材料精循系统仿真模块和计算机套。4. 掌握要点二元组分连续精德的基本操作，精馅系统惰气置换和精馋塔充压及精馄塔液位、压力与温度的控制 技术。5. 实验内容对石油催化裂化组分进行分离，塔顶馅出C4以下馅分，塔底获得裂解汽油馋分，为下道工序做准 备。实验十30万吨/年合成氨转化工段（6学时）1. 目的要求了解以天然气为原料制取合成氨的工艺原理，掌握合成氨转化工段的基本操作。2. 方法原理合成氨生产原理3. 主要实验仪器及材料合成氨转化工段
14、仿真模块和计算机一套。4. 掌握要点天然气转化工艺原理及生产方法，充分认识析碳对生产过程的影响.5. 实验内容天然气转化生产合成氨原料气。实验十一催化裂化反应再生系统（6学时）1. 目的要求了解石油催化裂化反应-再生系统的工艺流程和关键设备的工作原理与操作2. 方法原理石油炼制与加工原理3. 主要实验仪器及材料催化裂化反应-再生系统仿真模块和计算机一套。4. 掌握要点反应器与再生器的操作5. 实验内容催化裂化反应再生系统工艺操作与工艺过程控制模拟。实验十二原油常减压蒸馅系统（8学时）1. 目的要求了解石油常减压蒸僧系统的工艺流程和关键设备的工作原理与操作2. 方法原理石油炼制与加工原理3. 主要实验仪器及材料原油常减压蒸馅系统仿真模块和计算机一套。4. 掌握要点常压塔、减压塔及整个蒸馄系统的开停车操作5. 实验内容常压塔、减压塔及整个蒸保分离系统的工艺操作与工艺过程控制模拟。五、教学方法化工仿真实验教学一般采用学生为主体、教师主导的教学模式，教师引导学生解读工艺流程、设备 结构与原理，过
