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在現階段的化工工藝設計過程中,對于化工工藝設計過程中的安全性越來越重視,在實踐中要對相關工藝安全設計存在的危險因素進行系統的分析,對其存在的問題進行探究,進而提出具有一定實踐意義的解決對策。
1化工工藝設計的主要類別
1.1概念設計
所謂的概念設計就是通過模擬具體的工業生產設備狀況開展實施的一種技術手段。概念設計一般會在設計過程中開展并實施,其主要目的就是要提升整體的工藝條件以及相關生產路線的合理性。
1.2中試設計
中試內容與相關任務主要就是對小試中已經確立的相關條件以及工藝路線進行系統的檢查,對于具體的產品進行系統的考核,了解其主要性能,對于具體的工藝系統的持續性以及可靠性進行探究,進而收集到相關工藝需求的數據,這些內容與系列內容可以作為整個檢驗部分,也可以對其進行部分的檢驗,具體操作要根據實際情況開展。
1.3初步設計
初步設計就是基于相關化工項目設計中的初始階段進行優化,其主要成果為總概算書以及初步設計的說明書。主要是對相關化工工藝的設計的技術與經濟進行計算。
1.4施工圖設計
主要就是根據相關審批意見,將初步設計過程的具體設計計劃與原則進行確定,在實踐中要基具體的操作要求,明確具體的布置以及施工方式,明確具體的方法,解決各種初步設計問題。
2化工工藝設計中的安全問題與對策
化工工藝設計中主要存在的安全問題就是在生產過程中存在的各種安全隱患以及一些可以造成安全損失的不穩定要素。對此要提升對整個化工工藝設計的重視,加強對其危險意識的重視,通過科學的方式與手段,對其進行系統的控制,避免各種安全隱患問題的出現,在操作過程中,要盡可能的應用一些具有一定安全性的工藝技術與手段,要避免危險產品的應用,同時,在化工工藝設計中要采取與其相匹配的安全措施。
2.1化工工藝相關物料中存在的安全問題與控制對策
化工工藝在生產過程中要使用不同的原材料與半成品,這些物料應用中都是通過各種不同狀態存在的,主要可以分為氣態、液態以及固態三種形式。在相關物質具備特定的物質與化學性質與特定的狀態之下,才可以判定其是否具有危害。因此,要對一些具有一定危害特征的物質進行詳細的分析,對其具體狀態進行了解與掌握,進而了解此種物質的穩定性與化學反應,對其毒性進行識別,通過科學的分析與評價,在一定程度上降低各種危險問題發生。
2.2化工工藝設計路線存在的安全問題與控制對策
化工工藝設計中的一種反應會對多種不同的工藝路線產生影響,對此在相關設計過程中,要對其進行綜合考量,選擇較為合適的生產路線,要盡可能的將各種危害降低到最小。工藝設計要對相關物料以及生產條件與設施等因素進行綜合考量,要盡可能的使用一些危害相對較低的物料。同時要通過各種全新的設施與技術手段,降低廢氣、廢水以及廢渣的總排放量,要在合理范圍之內對其進行回收時候,提升資源的最大利用率,進而避免對環境造成過度的污染。
2.3化工工藝設計中反應設備存在的安全問題與控制對策
化工反應是產品生產過程中最為關鍵的內容,在實踐中主要就是通過各種化學反應獲得一定的產物,整個過程在操作過程中存在著諸多的安全性問題,如果不足夠的重視,會導致各種安全事物問題的產生,對此在進行相關反應設備的設計與選擇過中要進行科學的設計與分析,避免各種問題的出現。在相關化工設計中存在著各種不同種類的化學反應,這也就直接給安全控制與管理問題帶來了一定的挑戰。同時,在化工反應過程中也存在一定的反應失控危機,也就是說提升對相關反應物的整體反應速度與熱效應的控制,是十分重要的。
3結束語
在化工工藝設計過程中,要嚴格執行相關法律政策,保障操作的標準性,提升整個工藝設計的安全性,加強重視,對設計方案中的漏洞與缺點進行完善,在根本上避免各種事故與問題的產生。熟練掌握相關設計與生產過程中存在的各種安全隱患,保障化工工藝的整體安全性。
作者:孟佳 單位:眾一阿美科福斯特惠勒工程有限公司寧夏分公司
參考文獻
危險等級的劃分依據主要是根據化工生產過程中所使用的原材料,儲存原材料的環境、原材料經生產加工后所形成的新的產品特性,如物理性、化學性等。根據不同危險等級的化工產品,確定各種類型化工產品在生產過程中的防火間距及防爆等級。進而以此為標準,在化工工藝設計過程中選擇滿足生產需求的操作方式,防火材料及防火設備。
二、化工工藝設計分類介紹
1.概念設計。
概念設計是指抽象性的設計,概念設計一般是在擬建化工生產裝置前進行,概念設計的主要目的是為了通過建立化工生產裝置模型,根據模型檢查化工生產工藝中存在影響正常生產的因素,包括生產線路的設置的合理性,生產環境條件是否滿足安全生產要求等,避免因化工工藝中某個環節存在不合理性給化工生產埋下安全隱患,同時根據概念設計建立模型檢驗所的的數據為進一步的化工工藝設計提供數據參考。
2.中試設計。
中試設計是為了檢驗小試所確定的工藝路線及相關運行條件。檢測試制產品的功能穩定性;檢驗工藝系統的連續可靠性運行;獲得化工生產工藝設計所必須的工藝參數;考察設計方案投入生產過程中所產生的雜質對成品的影響等。
3.基礎設計。
基礎設計是化工工藝設計的重要階段?;A設計是化工工藝生產裝置及配套設備安裝及規劃設計的技術支持。
4.初步設計。
初步設計是在基礎設計完成后的精細化設計。初步設計的成果是設計說明書和工程總概算書,也可以說是從初步設計是化工建設的指導思想,以此為依據進行化工生產線的構建;結合基礎設計和有關單位批準的設計任務書、化工廠的選址報告,從經濟性和技術性角度出發,對化工生產線建設進行總體研究和計算,滿足化工生產線安全生產的同時又能取得良好的經濟效益和社會效益。
5.施工圖設計。
施工圖設計是化工工藝設計的最后階段,設計過程中應根據有關部門對初步設計的審批意見,結合初步設計中確定的化工工藝方案,以圖樣及文字的形式將化工工藝技術要點和各個設備的原理、布置進行一一明確。并對初步設計中待解決的一些問題提出科學合理的解決方案,做到施工圖紙設計最優化,滿足化工產業安全穩定性生產需求。
三、化工工藝設計具有的特點
化工工藝設計交其他專業領域的設計具有明顯的區別,化工工藝設計工藝流程獨特,生產工藝安全性要求嚴格,技術含量高。尤其是針對化工產業近些年來頻發的安全事故,如化工產品原料在加工過程中出現的有毒原料泄漏問題,嚴重地污染了人們賴以生存的環境,水源的污染,大氣的污染、重金屬污染土壤等。所以國家的有關部門對化工產業的化工工藝設計提出了更為嚴格的要求,明確提出在化工工藝設計時要高度重視工藝設計在投入生產中的安全性問題。但實際上,化工工藝流程的十分的復雜,整個工藝流程涉及的專業較多,設備種類繁雜,各種管線管道交織在一起,倘若在設計過程中沒有確定科學的布線方案可能會早生產過程中因為線路故障問題,如線路老化搭接引起短路,又因為化工原料多數具有易燃易爆的特性,很容易引發火災或者更為嚴重的事故。所以,為了保證化工工藝設計的質量,化工生產的安全穩定性,必須要加強對化工工藝設計危險的識別和控制。
四、危險因素識別與控制
危險因素是指在化工生產過程中雖潛在的不利于安全生產的系列因素,而危險因素的識別和控制是指對化工工藝設計以及設計方案投入到建設中雖體現出來的一些不利于安全生產的特征,如化工設備是否滿足生產的需求,設備所處的環境是否滿足安全性生產需求,設備及相關附屬裝置的排布方式及安裝方式是否合理等,認真考究危險因素,識別各種不安全因素的風險類別及等級,進而有針對性地提出安全風險控制措施。具體來講可通過以下措施控制。
(1)物料方面。
化工工藝設計人員應牢固掌握化工原料的物理特性、化學特性、化學反應特征以及燃燒爆炸性等方面的知識,并能準確地辨識各種原料之間的反應原理。
(2)路線布置。
在化工工藝路線設計時,應根據廠房的實際空間位置進行工藝路線的選定,盡可能地做到工藝路線不和其他電力線路相鄰,避免因電力線出現安全故障對工藝路線造成一定程度的影響。
(3)嚴格控制化學反應裝置。
選擇所需要的各單元設備和連接方式;確定需要研究的過程替代方案,列出主要設計變量(如原料配比、反應時間、操作溫度、壓力等);估計最佳的生產條件;確定最佳的過程方案;在流程圖上標出哪些設備應間歇操作,哪些應連續;哪些生產步驟應在一臺釜內進行或每一步生產均單獨釜進行;為改善裝置操作的時間排列,何時采用并聯的間歇設備較為有利;需多少臺中間貯罐,如何布置;進行工程經濟考核決策,如果經濟效益不好,存在潛在效益呈負值時,要尋找其他方案或終止項目。
2第二層:確定流程圖輸入-輸出結構(原料-產品)
每一步反應進料在加料前是否需要預處理;副產物是移出還是循環;是否需要采用氣體循環和放空;某些反應物是否值得回收并循環;有多少種產品產出;確定輸入-輸出結構的設計變量(如原料配比、反應時間、操作溫度、壓力等)以及與之相應的投資變化;進行工程經濟考核決策,如果經濟效益不好,存在潛在效益呈負值,這時要尋找另外的方案或終止項目。
3第三層:流程圖的循環結構
需要多少個反應器系統,反應器系統之間是否涉及分離問題;需要多少物料循環使用;在反應器進料中是否有過量反應物;是否需要氣體壓縮機和制氮機,費用幾何;反應器是絕熱操作或用直接加熱或冷卻,加熱或冷卻采取何種介質;是否考慮改變平衡轉化率,如何改變;反應器費用對經濟潛力的影響多大,經濟潛力=產品價值-原料費用;最后進行工程經濟考核決策,如果經濟效益不好,存在潛在效益呈負值,這時要尋找另外的方案或終止項目。
4第四層:分離系統的總體結構
反應器的出料有三種可能:如為液體,需考慮液體分離系統;如為兩相混合物,可把化工反應器制成帶有相分離功能;如全是蒸汽,需考慮蒸汽回收系統。(1)蒸汽回收系統①確定最佳位置,是在反應器出口直接接冷凝器還是經過一段冷卻管路后接冷凝器。②選擇最經濟的蒸汽回收系統,是依次用循環水冷卻—新鮮水冷卻—低溫水冷卻;還是一步到位的直接用低溫水冷卻。(2)液體分離系統①如果輕組分會污染產品,應該怎樣將其去除;②這些輕組分去向應是什么;③是否需要循環與反應物形成共沸物的組分,或是應分割這些共沸物;④蒸餾可以完成哪些分離;⑤采用何種形式的塔,怎樣排列順序;⑥若蒸餾不可行,應怎樣完成分離;(3)進行工程經濟考核決策,如經濟效益不好,存在潛在效益呈負值,這時要尋找其他方案或終止項目。
5第五層:熱交換器網絡
以能量集成分析為出發點計算換熱器網絡的最低熱量和冷量,熱交換器網絡其實就是節能設計。使反應系統以最低的加熱量和冷卻量,并以最低能耗和最少換熱器臺數來實現最佳的生產目的。其基本過程為:向高于夾點溫度的過程供熱;向低于夾點溫度的過程移出熱量;確定換熱設備臺數;進行工程經濟考核決策,如果經濟效益不好,存在潛在效益成負值,這時要尋找另外的方案或終止項目。除上述五層分層決策外,還要考慮安全環保方面的制約條件,只有這些全部滿足經濟考核決策要求,這個項目才是成功的項目。
6結論
【關鍵詞】型鋼混凝土;石油化工;結構設計
1引言
型鋼混凝土結構構件具備諸多優勢,比如:受力性能好、截面尺寸小、抗震性能好、自重輕等,在石油化工結構設計中具備很優越的應用價值。在型鋼混凝土結構設計過程中,需要明確方法,遵循《型鋼混凝土組合結構技術規程》《型鋼混凝土結構設計規程》等[1]。此外,還有必要通過構件的實際受力情況,對設計進行優化??傊?,由于型鋼混凝土具備很好的應用價值,所以對其應用進行探討意義重大。
2工程實例分析
在石油化工焦化裝置中,焦炭塔框架屬于核心構筑物,操作重量大,裝置支座位置及井架總高度偏高,通常情況下會有焦溜槽以及樓梯間附帶。整體結構體系較復雜,設計存在一定難度。以某煉油廠為例,其工程延遲焦化裝置焦炭塔框架屬于兩塔結構,焦炭塔單塔自重達4300kN(430t),塔外徑為9690mm,單塔最大高度為41.3m。水焦工況最大操作介質為3040t,滿焦工況焦炭量達到1150t。該工程所處場地在地面上10m位置的基本風壓為0.5kN/m2,地面粗糙度為B類,抗震設防裂度為7度,工程場地設計基本地震加速度值為0.15g[2]。從框架設計來看屬正常,但在結構空間利用方面提出了一些基本建議:(1)盡可能控制主要構件截面,使整體平面布置的需求得到有效滿足;(2)確保塔體下方具備充足的空間,能夠設置冷焦水過濾器1臺和別的附屬操作框架;(3)在塔體下方框架位置,有必要對全封閉設備操作房進行合理設置;(4)確保型鋼混凝土結構能夠合理、科學地應用,進而發揮型鋼混凝土結構的作用。
3型鋼混凝土結構的選擇以及模型的計算
3.1結構選擇
對于上述工程的焦炭塔框架設備支承部分來說,為典型的塔型設備基礎,即:兩塔板式框架聯合塔基礎,一共有3層,高為27m,縱向連續兩跨2.5m×2,橫向為單跨12.5m,出焦井架標高為27~117m,屬中心支撐鋼結構框架。
3.2模型計算
在設計中,所使用的是有限元分析軟件STRAT,在利用該軟件進行計算過程中需由經驗豐富的技術人員操作,以確保計算值的精準性。同時,在焦炭框架選擇上,選擇高聳組合結構,在建模分析過程中,有必要對下部混凝土框架和上部鋼結構的共同作用充分考慮,以此有效模擬結構的具體情況。對于完整的焦炭塔框架模型來說,需具備:①混凝土框架柱;②井架鋼結構梁;③混凝土框架梁。此外,利用厚殼單元模擬混凝土頂板,利用薄殼單元模擬設備塔體。
4荷載組合與截面設計
4.1荷載組合分析
根據相關設計規范要求,對焦炭塔框架設計需根據承載能力極限狀態最不利的效應組合加以設計。因此,兩塔結構設計時的荷載組合為:(1)正常操作工況下:1.2永久荷載+1.0×1.3×(介質荷載+活荷載)+1.4×風荷載;(2)停產之前:1.2永久荷載+1.0×1.3×(介質荷載+活荷載)+1.4×風荷載;(3)停產檢修工況下:1.2永久荷載+1.0×1.3×活荷載+1.4×風荷載;(4)地震作用下:1.2×[永久荷載+0.5×(介質荷載+活荷載)]+1.3×水平地震荷載+1.4×0.2×風荷載[3]。總之,需合理分析荷載組合,以此為進一步截面設計以及計算結果的準確性提供保障。
4.2截面設計分析
截面框架柱、框架梁的設計內容如下:1)框架柱設計。在設計初始階段,如果外在條件全部一致,為了使框架柱截面的尺寸得到有效保證,可選擇2種框架柱截面尺寸,通常會選擇1個大柱尺寸,即:2500mm×2500mm規模;同時選取1個小柱尺寸,即:1800mm×1800mm規模,根據計算結果,采取對比的方法最終選擇適合本工程結構的合理尺寸。在外在條件一致時,大柱和小柱模型需采取分別進行計算的方法。由于會受到框架柱截面尺寸差異的影響,進而使結構剛度存在很大的差異。針對此類情況,需要利用地震組合工況控制好設計結構。從實際經驗來看,小柱模型在剛度上偏小,在柔性上較好,基于同樣風載或者地震條件作用之下,結構內力偏小,便于為構件截面設計提供有利的條件。2)框架梁設計。對于框架梁來說,因受到工藝設計需求的影響,加之標高相對明確,使得調整的空間偏小。在梁截面上,一般選取為1500mm×2500mm。在對梁截面剛度進行合理增多的條件下,能夠使框架柱的反彎點位置得到有效控制,進而使框架梁設計彎矩的要求得到有效滿足?;诳蚣芰簝炔繉型鋼進行設計,能夠和框架柱內型鋼柱之間組合成為內框架體系,從而使結構的整體性得到有效提升[4]。此外,框架頂板屬于設備的支座層,起到承載塔體荷載的作用,在頂板中間部位需設置型鋼斜梁,并采取STRAT計算結果提取內力,對厚板配筋進行計算。總結起來,在設置斜梁的條件下,能夠使頂板的受力得到有效改善,同時使傳力路線得到有效簡化。
5結語
本次研究結合實際工程案例,對型鋼混凝土在石油化工結構設計中的應用進行了探討。在了解工程實例的條件下,需選擇合理的型鋼混凝土結構,并通過模型的計算,進一步分析荷載組合,然后在截面設計過程中,注重框架柱的設計和框架梁的設計。總之,對于型鋼混凝土結構來說,對型鋼和混凝同受力的特性加以應用的條件下,使混凝土的抗壓性能以及型鋼的抗彎性能得到有效展現,進而使結構的延展性得到有效提升。此外,在合理應用型鋼混凝土結構的條件下,能夠提升結構空間的利用效率,進而使實際生產需求得到有效滿足。
作者:冉艷華 單位:中海油山東化學工程有限責任公司
【參考文獻】
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首先,化工企業工藝設計的時間相對比較短,但是任務量比較大,比較明顯的特點就是整體投資大,而且反應設備和系統龐大及物料管道十分復雜等。由于化工企業工藝設計過程中所應用的物料十分特殊,為了能夠在比較短的時間之內占據市場,就一定要充分考慮化工工藝具體設計周期,盡可能爭取早日上市。對此,大部分化工企業為了能夠降低建設周期,常常是邊開發和邊設計,出現問題就修改,如此繁重的設計工作常常導致設計人員忽視安全問題,從而埋下安全隱患。其次,化工企業工藝設計十分復雜,關系到各個方面的專業技術,要求大量的工程專業技術人員參與。其是一項系統工程,主要包含了化學工藝知識和機械設備知識以及安全工程等方面,各個專業和各專業設計人員需要密切配合,與合理協調。
2化工企業工藝設計安全控制對策
2.1化工反應過程的安全控制
化工反應作為化工工藝生產的主要流程,化工原材料在通過化工反應得到化工產物時,往往會出現安全問題,嚴重時可能發生安全事故。對此,在選取化工反應設備過程中,一定要科學、合理分析。同時各種化工原材料相關化學反應存在一定差異,加大了化工反應穩定、安全控制的難度,從而使化工反應常常出現反應失控安全問題,因此化工企業工藝設計必須嚴格控制相應化工原材料熱效應以及反應速度。在進行化工企業工藝設計時,應該加大冷卻能力或是進行多級化工反應,例如設置外循環冷卻器,嚴格控制化工原材料的加熱速度,在一定程度上減小化工反應的進料量等。除此之外,化工反應器在工作時,常常會因為超壓產生變形,嚴重時會損壞,所以應該在化工反應器中設置壓力檢測和報警等相關設備。
2.2加大工藝物料安全控制
對于化工工藝生產過程中的原材料和中間產品以及產品等相關物資而言,應該以相應的狀態存放,也就是固態、氣態和液態。同時這些物質都具備獨特的物理性質和化學性質,在某種狀態下會造成危害。對此,針對一定要掌握此種物質的獨特危害性,并且不斷提升物質穩定性和化學反應以及毒性等方面的識別意識,從而可以科學進行評價與分析,避免或是減小危害的出現。
2.3加強管道的安全問題控制
一般情況下,管道輸送的物料是易燃和易爆或是存在毒性的物品,若是管道某個環節發生泄漏,就會造成有毒有害物質流出,不但對大氣環境造成嚴重污染,還對化工生產造成嚴重安全問題。對此,在進行管道設計時,一定要綜合考慮與分析管道材料選取和設置以及應力等問題,比如管徑和材料質量等的科學選取,一定要高度重視管道連接位置與拐彎位置的彎頭材料與管徑科學選取。不管是在室外或是室內,管道一定要安全、可靠的和地面進行連接。
2.4合理控制化工工藝路線
化工企業工藝設計常常存在許多工藝路線,在進行設計時一定要選擇更為安全和可靠的工藝生產路線,從而在一定程度上有效減小化工生產危險性。對此在進行化工生產時必須深入考慮化工設備和生產條件以及物料應用,綜合考慮化工危險物質的應用量,盡可能應用低危險性或是無害化工物料,對化工生產條件進行優化,有效緩解化工材料的激烈化學反應,大力引進新技術與新設備,降低廢氣、廢液以及廢固的排放,強化三廢可回收和循環應用,在一定程度上降低對大氣環境的污染。
3結語
自動化儀表的設計和施工
1施工前策劃階段
首先要準備好資料和相關物品。資料包括安裝資料和施工技術準備。安裝資料包括施工圖、標準圖、廠家安裝圖、質量評驗標準和相關設計手冊等。對施工方案、質量計劃、技術要點要合理編寫,做好施工技術準備。物質準備包括施工圖上用到的各種自動化儀表設備和材料。要準備出記錄施工過程和質量記錄的表格,便于調試儀表。
2施工組織設計階段
自動化儀表安裝是一種流動性強、環境多變、施工內容和難度差別較大的工作,要求針對具體的施工任務,制定出相應的施工組織設計。對施工現象設施的要求,需要測算出水、電、所需機械設備、數量、材料、人工等具體安排,做好相關環節的計劃安排,不影響物耗和工期,為企業合理節約成本。制定出協調各專業交叉作業的方案,防止專業不同造成待工,延誤工期。對工人進行技術培訓,根據工作能力和操作熟練程度,合理搭配人員,分成班組落實工作量,將具體工作安排做好分配,降低勞動量消耗的同時提高工作效率。施工之前與自動化儀表專業協調配合,做好預埋件、預留孔、電纜溝、地面防腐層等基礎工作,為施工階段做好前期準備工作,對控制室的要求需特別注意,后期要及時協調更改設計遺漏問題。
3自動化儀表施工過程
施工階段是自動化儀表制作的重要階段,為確保施工質量,在施工前要成立領導小組,監督管理施工過程。自動化儀表施工階段,任何施工環節都不能馬虎,越是小細節越不能疏忽,要仔細、反復檢查,防止留下隱患造成危險事故。根據設備材料計劃,對所有自動化儀表設備規格型號及附屬件等技術參數做好復核,保存好相關說明書和合格證方便后期維護更換時查閱。校核儀表設備,將不合格或損壞的設備及配件,及時更換。配合其它專業進行施工,尤其是設備上用到的控制閥、調節閥、法蘭底座等要由專業隊伍施工。按照施工設計圖紙,合理安排人員,嚴格遵守施工技術要求和安全技術標準。高質量、快速安全地完成施工任務。在進行化工企業中自動化儀表施工時,安全管理不能忽視,不能出現任何問題。綜合石油化工企業出現的施工安全問題,導致事故發生的主要原因就是不健全的施工現場安全管理制度。所以要保證施工質量,必須重視施工的安全管理制度,保障施工順利進行。
教學模式的更新與豐富
化工過程設計本質上是一門基于理論指導的實踐教學課程,理論教學終究是為實踐教學服務的。同時,構成化工過程設計課程群的各門課程特點不一。例如,化工過程分析與合成主要講授化工過程系統模擬與分析的基本概念與原理,建立化工單元操作與過程系統數學模型及流程模擬的基本方法和過程系統綜合與能量集成的基礎知識與策略,內容上偏重于數學分析;化工安全與環境則主要講授危險化學品的儲運、管理和處置,危險評價方法的確立,常見化工安全技術,安全與環境保護管理等方面的規范及標準,包含許多法規、標準及規范方面的內容[4-5]。因此,化工過程設計的教學模式必須與一般的基礎理論課程有所區別。如果只講授理論不關心應用,教學時則容易陷入枯燥乏味的境地;而過分強調應用,則易導致理論基礎薄弱的后果。
1引入案例教學模式
筆者引入了案例教學模式,將理論教學內容依托于工程實際案例,鼓勵學生對案例進行分析、研究和討論,就問題做出判斷和決策,從而提高分析問題和解決問題的能力[6]。例如,在講授化工過程分析與合成課程的動態模擬部分時,以甲苯單硝化間歇反應器放大模擬、熱危害分析及反應器失控模擬為教學案例,模擬放大過程中由于熱效應而導致的反應器內溫度在短時間內超限這一動態過程,提出將反應方式改為半連續操作這一解決方案,并分析了其可行性。在此基礎上,探討了控制閥故障、攪拌器故障、控制系統失效等冷卻系統失效狀況下反應器的失控過程。再比如,講授化工安全與環境課程的系統安全評價與分析方法時,以氯乙烯懸浮聚合生產聚氯乙烯過程中可能發生的反應失控聚合釜爆炸事故為對象,明確了爆炸原因應為體系壓力超過聚合釜承受能力,繼而分析出導致該事件發生需同時滿足的反應壓力異常升高、泄壓失效和緊急處理系統失效這三個原因,再遞進分析出導致反應異常壓力升高的原因是溫度過高、攪拌停止或引發劑過量,而緊急處理系統失效的原因則為計算機控制失效或加終止劑系統失效,由此層層深入,研究了反應失控聚合釜爆炸的多層次原因,從而使學生掌握事故樹分析這一安全分析方法。案例教學因為具備生動性、趣味性和應用性等特點而深受學生喜愛,學生通過案例可以很好地理解和消化所學理論。
2引入建構主義學習理論
筆者引入了建構主義學習理論[7],主張學生在自我學習的基礎上建構知識,而不是由教師把知識簡單地傳遞給學生。例如,在化工過程設計課程的實踐環節,采用面向模擬設計項目的教學過程。同時,參考國外優秀大學對專業課程的教學模式和教學資料的使用方式,筆者不指定專用教材,而是提供一組包括國內外優秀教材和工具書在內的參考書目,并加強了課程網站的建設,利用Blackboard網絡教學平臺制作了網絡課程,添加了多媒體課件、參考資料、習題答案、模擬測試題和學生優秀作品等教學資源。實踐證明,此方法針對性地打破了以往學生死記硬套教材的應試學習方法,有利于培養學生養成文獻調研的習慣,有效鍛煉學生面對海量信息時的決策能力。