化工过程设计课程的设计和教学实践.pdf
《化工过程设计课程的设计和教学实践.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《化工过程设计课程的设计和教学实践.pdf(3页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、收稿时间 2021-04-06基金项目 中国石油大学(北京)本科教学工程项目。作者简介 徐建(1970),男,山东人,博士,副教授,研究方向为清洁油品生产和能源转化与优化利用等方面数值模拟。摘要 工程设计能力以及解决复杂工程问题能力的培养是化工类专业培养目标的重点,也是工程教育认证通用标准的基本要求。实践教学是学生工程设计能力培养的重要途径,化工过程设计课程作为中国石油大学(北京)化工类专业培养学生工程设计能力的实践类课程,在整个工程设计能力培养体系中占有重要地位。文章按照成果导向教育(OBE)的理念,在明确课程对毕业要求指标点支撑作用的基础上,对课程目标进行了设计;按照“突出重点、强化综合能
2、力培养”的原则,确定了课程内容和相应的课程评价方法;详细介绍了中国石油大学(北京)化工过程设计课程的教学设计和实施过程,并对教学实践中的一些经验和体会进行了总结。关键词 化工过程设计;工程设计能力;课程设计;教学实践中图分类号 G642 文献标识码 A 文章编号 2095-3437(2023)08-0072-032023年4月April,2023University Education化工类专业的培养目标中特别强调要培养学生的工程设计能力、解决复杂工程问题的能力,这也是工程教育认证通用标准的基本要求。如何提高化工专业学生的工程设计能力、培养出高素质的化工设计人才以满足我国化工行业发展的需求,是
3、化工类专业高等教育急需解决的关键问题1。中国石油大学(北京)在化工类专业学生工程设计能力的培养模式、课程体系建设等方面进行了积极的研究和探索,顶层设计了由设计基础、方案设计、设备设计、工艺设计和化工综合设计5个模块组成的课程培养体系,将学生的工程设计能力培养贯穿于大学四年的理论课程和实践教学环节,实现了工程设计能力培养的四年不断线2。实践教学是培养学生工程意识和工程设计能力的重要载体和必要环节3-4。为此,中国石油大学(北京)对化工设计类课程进行了规划,在大三上学期设置化工设计概论课程,讲授化工设计的基本理论知识;在大三下学期设置化工用能评价和化工应用软件课程,分别讲授化工过程的能量分析与优化
4、方法、化工过程的流程模拟方法,在上述理论课程的基础上设置了64个学时的实践类化工过程设计课程。该课程设置在大四上学期,其总体目标是在前三年设计基础类、方案设计类和设备设计类课程学习的基础上,通过一个具体的工艺设计项目,锻炼学生对专业知识的实际应用能力,培养学生的工程设计理念、化工工艺流程设计能力、计算机辅助设计能力、工艺流程图的绘制与设计能力,以及对化工类复杂问题的分析与解决能力。在多年的教学实践中,化工过程设计教学团队按照工程教育专业认证成果导向教育(OBE)的理念进行教学设计和教学实施,对课程内容和评价方法进行了持续的优化调整。本文介绍了中国石油大学(北京)开设的实践类化工过程设计课程的课
5、程目标、课程内容和评价方法,并对教学团队在教学实践中的一些经验和体会进行了总结。一、化工过程设计的课程目标工程教育专业认证通用标准给出了12条毕业要求,这12条毕业要求涵盖了当代工程师所需的能力集合。能力不仅仅局限于专业能力,还包括当今社会需求更迫切的通用能力和素养5。化工过程设计课程作为一门综合性的实践类课程,对学生毕业要求的达成起着重要的支撑作用。因此,化工过程设计的课程目标不应该仅仅局限于对学生工程设计能力的训练,而应该是对学生在提出问题和解决方案、使用现代工具、团队交流与合作、沟通与交流以及终身学习等方面能力的综合培养。因此,在明确专业培养目标、毕业要求和毕业要求指标点的基础上,该校根
6、据课程对毕业要求指标点的支撑,对课程目标进行了设计。具体来说,化工过程设计的课程目标是通过一个具体的工艺设计项目,使学生具备以下能力:一是能够依据项目设计任务和文献调研结果,综合分析工艺技术路线的特点,结合安全、环保和经济等因素评估和选择工艺技术,构建合理的化工工艺流程;二是有能力利用Aspen Plus流程模拟软件,对构建的工艺流程进行模拟计算,进一步完善和优化工艺流程,优化设备的工艺参数,能够用口头报告的方式呈现设计结果;三是有能力对流程模拟及优化结果进行分析总结,用文本规范地呈现设计结果;四是能够利用 Auto化工过程设计课程的设计和教学实践徐建黄星亮孟祥海杜巍刘昌见中国石油大学(北京)
7、化学工程与环境学院,北京10224972CAD软件规范绘制工艺物料流程图(PFD图)和管道及仪表流程图(PID图),并对工艺设备设计出合理的控制方案;五是具有团队意识,能够与团队成员进行有效沟通和相互协作;六是有能力根据目标任务开展文献调研,获得所需的专业知识,理解化工产品的生产技术,进行技术方案比较;七是有能力提出涉及化工技术经济、副产品综合加工处理、“三废”处理和安全等方面的问题,并能通过撰写项目建议书和设计说明书提高凝练综述的能力。二、化工过程设计的课程内容化工过程设计课程具有综合性强、涉及知识面广、设计内容众多、需要多个专业配合等特点6,因此,如何在有限的课时内合理安排课程内容,做到既
8、能突出课程的重点,又能实现课程目标中对知识和综合能力培养的要求,就成为课程内容设计的关键。为此,教学团队按照“突出重点、强化综合能力培养”的原则,抓住化工工艺过程设计的主线,确定了5个部分的课程内容:一是根据设计任务,通过查文献,确定工艺路线和生产方法,撰写项目建议书;二是做出较为规范的手绘工艺流程简图;三是采用Aspen Plus软件,对所选定的工艺过程进行流程模拟与设备参数优化,制作出设备的工艺参数、物料和能耗一览表;四是做出全流程的PFD图和部分流程的PID图;五是撰写工艺流程设计说明书。在完成上述5个部分内容的基础上,鼓励学生进行换热网络优化设计、关键设备创新设计等方面的设计工作。第一
9、部分是项目建议书的撰写。教师给学生下达的设计任务书中,只规定所设计化工过程的原料和产品,而不指定具体的生产工艺。需要学生通过文献研究,了解各种可行的技术方案,通过对不同技术方案在原料的有效利用率、工艺技术的先进性和可靠性以及生产过程的清洁性和安全性等方面进行对比分析,选择或构建合适的工艺路线。此外,在项目建议书阶段,学生还需要确定项目的建设规模,原料的供应情况,产品的主要用途、市场需求和质量标准,厂址选择与建厂条件,并进行工艺过程的安全环保分析以及经济潜力和社会效益的分析等。通过项目建议书的撰写,锻炼学生依据文献研究结果,综合分析工艺技术路线的特点,结合安全、环保、经济等因素,评估、选择和构建
10、合理的化工工艺流程的能力。同时,培养和锻炼学生用文本方式准确表达和交流的能力,以及终身学习的能力。第二部分是在项目建议书已确定工艺路线的基础上,绘出工艺流程简图。要求学生按照规范绘出物料由原料转变为成品的路线、流向顺序以及采用的各种工艺过程及设备。通过工艺流程简图的绘制,帮助学生完成从相对较为简单抽象的工艺流程图向由实现工艺过程的具体操作单元组成的工艺流程图的转变,为下一步借助Aspen Plus软件进行物料衡算和能量衡算做准备。第三部分是流程模拟。要求学生采用Aspen Plus流程模拟软件,对所构建的工艺过程进行全流程的模拟,并在模拟计算的基础上进一步完善和优化工艺流程,优化关键设备如反应
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 化工 过程 设计 课程 教学 实践
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。