关于合理分配《精馏实训》教学内容的探讨

吕江平，孟 宁，李 薇

（1.兰州石化职业技术学院应用化学工程系，甘肃兰州 730060；2.兰州石化职业技术学院石油化学工程系，甘肃兰州 730060）

化工教学

关于合理分配《精馏实训》教学内容的探讨

吕江平1，孟 宁1，李 薇2

（1.兰州石化职业技术学院应用化学工程系，甘肃兰州 730060；2.兰州石化职业技术学院石油化学工程系，甘肃兰州 730060）

精馏操作很重要，也很复杂，如果遵循由易到难的原则，合理划分教学环节，将重点、难点内容恰当分配，教学节奏适宜把握，公正地考核，能够激发学生的积极性，提高学习效率，在一周内掌握精馏操作，经过验证是可以做到的。本文详细介绍了：将《精馏实训》划分为全回流和连续精馏两个教学环节，如何把繁多的教学内容合理分配到各个环节，这样分配有何意义；如何具体安排5 d的教学进度以及如何客观公正地考核。

实训内容；全回流；连续精馏；产品质量得分；操作稳定性得分

0 引 言

化工生产中精馏分离应用广泛，历史悠久，技术成熟。目前，只要涉及到液态均相混合物的分离一般首选精馏方法，因此，作为化工类专业的学生必须掌握精馏操作。

蒸馏是根据各个组分挥发度的差异对混合液进行分离的化工单元操作，为了彻底分离，需在塔内同时进行多次部分气化和多次部分冷凝，即精馏［1］。精馏分离过程涉及热量传递、物质扩散、气液相平衡，理论知识比较抽象，掌握起来有一定难度。加之，精馏过程需要连续供热与取热，因此除了需要供气、液传质传热的精馏塔外，还必须具备塔底再沸器、塔顶冷凝器、回流罐、产品罐、原料罐、进料泵等辅助设备。相关设备多、流程复杂、操作步骤多，影响因素多，理论抽象是精馏的特点，与其它化工单元操作相比，其操作难度最大。尽管装置相同，操作相似，由于对待外界干扰的反应快慢不同，采取的措施不尽相同，结果也就不同，产品质量、数量、能量消耗差异较大。全国职业院校化工总控工大赛的一项主要比赛项目就是利用精馏的方法对乙醇水溶液进行分离，每届都有全国各地遴选出的几十支优秀队伍参加角逐，纵观几届的比赛，其它两项得分接近，水平相当，唯独精馏操作成绩往往差距较大，决定了比赛的最终排名，难怪选手慨叹“成也精馏，败也精馏”。说明精馏操作灵活性强、自由度大，值得深究的东西多，可用途又那么广，所以化工类院校（尤其是化工类职业院校）非常重视精馏实训教学。

如何才能较好地掌握精馏操作？我们认为，首先，要讲清楚精馏过程的基本理论知识、精馏塔的结构特点，使学生对精馏有必要的理解（越深入越好）；其次，对精馏实训内容进行分解，将重点、难点内容合理分配到不同环节，然后分步实施，通过完成一个个具体的任务逐个消化所有知识点，最终达到完全掌握的目的。

2 《精馏实训》教学

2.1 实训内容

依据我院制定的化工类专业课程标准和人才培养目标，《精馏实训》需主要完成以下任务并进行考核：

（1）深化理解精馏原理；

（2）了解筛板精馏塔的结构、精馏装置流程、掌握相关仪表、仪器的使用；

（3）掌握精馏装置操作步骤，包括全回流及连续精馏的正常开、停车步骤；

（4）识别精馏塔不正常操作状况，如漏液、液沫夹带、液泛等现象的判断以及消除；

（5）优化操作，通过合理调节工艺参数，克服干扰因素，在能耗较低的情况下得到合格的产品，并使产量最高。

2.2 《精馏实训》装置

我院使用的精馏装置是华东理工大学设计生产，经我系孟宁老师改造的筛板塔精馏装置。见图1。

装置主要包括：塔体、塔釜、冷凝器、回流罐、原料罐、产品罐、进料泵等。塔釜容积为5 000 mL，内置2根功率均为1.1 k W的电加热棒；塔体为筛板塔，内径50 mm，板间距100 mm，共有15块错流塔板，两个进料口，由下向上数分别位于第3块和第5块塔板上方。原料：常温15%～17%（V）乙醇水溶液

操作条件：常压

物料组成使用酒精浓度计测定

图1 筛板塔精馏装置

2.3 教学内容分配与实施

2.3.1 教学内容分配的总体思路

首先，向学生介绍蒸馏原理、精馏原理、筛板式精馏塔结构特点、精馏操作必要条件、气液体流通路径等基本理论知识，使学生对精馏有一定程度的理解，知道自己要“干什么”；其次，按照化工厂精馏操作开工时先进行全回流操作，正常后进行连续精馏操作的实际情况，我们也将《精馏实训》划分为全回流和连续精馏操作两个教学环节。这样设置好处较多。

全回流操作精馏塔既不进料也不出产品，与上下游设备隔绝，处于独立状态，受外界干扰最少，容易调节，但它包含了精馏操作的基本内容，如塔顶、塔底均有回流，每层塔板都要进行气液传质、传热，整个塔体温度、浓度分布合理，否则操作无法稳定进行。通过全回流操作，学生不仅能够与精馏原理联系起来，而且可以理解热量平衡对精馏塔操作的影响，这一点对连续精馏尤为重要。全回流是精馏塔最基本的操作，也是连续精馏操作的基础，必须熟练掌握。相对来说，全回流操作容易掌握，但光会还不行，必须熟练。教学中可频繁改变回流量大小，一次次打破精馏塔已建立的平衡，要求学生相应调节，尽快使塔恢复平衡，通过多次练习达到熟能生巧的程度。另外，还可设置一些事故，如漏液、液泛等，组织学生讨论、分析，找出原因，进行处理。在紧张有序的氛围中学会“识别精馏塔不正常操作状况”，“掌握相关仪表、仪器的使用”，理解热量平衡对精馏操作的影响。从而完成实训任务中（2）、（4）及（3）的一部分内容。

连续精馏操作要求原料不停地进，产品不断地出，回流液还必须始终保持，此时精馏塔与上下游设备联通，干扰因素比全回流多，操作难度也大。进料的流量、组成、温度、热状态，产品流量，冷却介质流量、进口温度，塔釜加热功率大小、液位高低等都会影响精馏塔的状态，会出现塔压、塔顶温度、塔釜温度、各层塔板温度等参数波动，往往几种现象同时发生，干扰因素交替作用，到底哪个是主要原因，应采取什么措施，就得认真分析，仔细判断，通过调节－验证－再调节－再验证……多次反复，不断总结，方能逐渐对连续精馏操作有较深入的认识。这部分是《精馏实训》的难点和重点内容，将其放在连续精馏阶段消化。为了帮助学生克服畏惧心理，可先降低要求，首先保证塔顶馏出液纯度达标，再逐渐加码，要求“优化操作”，对产品数量、能量消耗提出更高的要求。同样，为了营造良好的学习氛围，可采取劳动竞赛、交流发言等形式激发学生的积极性，从而提高学习效果。

2.3.2 教学内容具体的分配与实施

2.3.2.1 教学进度

我院化工类专业学生一般安排一周（5×5学时）的《精馏实训》，针对这些学生我们制定了如下的具体安排：见表1。

表1 《精馏实训》进度表

2.3.2.2 实训考核

一般2～3人为一组，规定在90 min内，完成连续精馏的全过程操作（包括正常开停车、工艺调节），还要生产出纯度合格（体积百分含量≥90%），数量尽量多的产品，超时扣分。操作成绩由产品质量得分、操作稳定性得分和操作规范得分三项构成。产品质量得分，根据产品质量及数量确定，即将所得塔顶产品换算为20℃无水乙醇，数量越多，分数越高。操作稳定性得分，由操作的平稳程度决定，当塔顶一有馏出液采出，立即收集、检测第一批产品，15 min后再收集、检测一批产品，根据两批产品组成差异大小给出操作稳定性得分，差距越小得分越高，组成偏差超过3%，稳定性得分为0分。产品质量得分占70%、操作稳定性得分占20%，另外10%由操作步骤规范与否确定。为了做到客观公正，操作考试成绩当场公布。该成绩占实训成绩的60%，另外，实训报告占20%，出勤及课堂表现占20%，三项综合作为最终实训成绩。

3 结束语

由于精馏操作难度较大，开课之初及时告知学生该项目的难度及考核方式，以引起重视，让学生懂得“要过关必须学习”；对教学内容合理安排，实际操作由易到难，循序渐进，保证只要努力就能掌握，让学生“充满信心地学习”；考核客观公正，练习过程采用各种激励手段，营造良好氛围，激发学生“自觉地学习”。

由于措施得力，自2012年3月以来，我们按此方法培训了20个班级约1 000位学生，95%的同学都能够顺利过关，成绩在90分以上者可达10%左右。学生普遍反映较好，认为一边讲理论一边做练习，理论与实际紧密结合，有利于深化理解抽象的理论，能够掌握大部分知识点，能够提高自己的动手能力，分析问题、解决问题的能力，还能增强学习的信心。

精馏影响因素多，并且相互关联，往往一个因素的变化会牵扯其它多个因素发生变动，造成精馏操作很复杂，然而教材或相关资料中为了简明扼要地说明问题，在讨论某一因素的变化时，常常固定其它因素进行分析（即物理学中经常采用的控制变量法），这对实际操作有指导意义，但不全面，与实际情况不完全符合［2］。也就是说，精馏操作中遇到的实际问题往往找不到完全现成的答案，这给精馏操作工人带来了难度，对于学习精馏操作的学生、讲授《精馏实训》的老师都是一项挑战。因此，要真正掌握精馏操作，作为学生应多动手，勤动脑；作为指导老师，要细化操作过程，合理安排进度，讲清关键环节的操作，除此之外，还应引导学生深入学习，树立精馏操作无止境的观念，激励他们不断探究。关于《精馏实训》教学仍有很大的发展空间，教师也要从严要求自己，不断探索，找到更合理、更有效的教学方法。

［1］姚玉英.化工原理（下）［M］.天津：天津大学出版社，1999：2－14.

［2］张竞，李润堂，康发仁，等.精馏操作知识问答［M］.北京：化学工业出版社，1980：2，118.

Discussion on The Rational Allocation of《Rectification Practical Training》Teaching Content

Lv Jiang-ping1,Meng Ning1,Li Wei2
（1.Department of Application Chemical Engineering，Lanzhou Petrochemical College of Vocational Technology，Lanzhou，Gansu 730060 China；2.Department of Petrochemistry Engineering，Lanzhou Petrochemical College of Vocational Technology，Lanzhou，Gansu 730060 China）

Distillation operation is very important and complicated.However，according to the principle of step by step，reasonably divided teaching process，appropriate allocated the key，difficult content，with suitable teaching rhythm and fair assess，students'enthusiasm can be stimulated and learning efficiency should be Improved.Thus，master distillation operations can be done within a week and it is provened.《Rectification Practical Training》is divided into two full reflux and continuous distillation teaching parts.In this case，how the complex teaching content reasonably assigned to each session and what the significance of such allocation is and how arrange for a five－day teaching schedule specificly and how objectively and fairly assess is described in detail in this paper.

practical training content；total reflux；continuous distillation；product quality；operational stability score

G420

A

1003-6490（2015）04-0041-04

2013年兰州石化学院教育改革研究项目（JY2013－31）

2015－08－15

吕江平（19－），男，甘肃兰州人，讲师，主要从事化工教学工作。Email：Lvjp1010＠126.com