实验背景
本实验项目4学时,面向化学工程学院化学工程与工艺专业大三学生开设,有效支撑该专业核心主干课如《化工工艺学》《化工设计》《化学反应工程》《化工综合实训》等理论和实践课程的教学。实验可有效提高学生对化学反应工艺研发的认知和实践水平,培养学生具备解决反应工艺设计优化的复杂工程问题能力。
(1)绿色化工专业人才培养是国家重大战略的迫切需求
随着我国社会经济高速发展,资源消耗日益加剧。绿色化工对加快促进我国发展方式绿色转型,实现资源高效利用和循环利用,推动碳达峰、碳中和具有重要意义。培养秉持绿色发展理念、基础扎实、善于创新的化工专业人才,既是国家绿色发展战略的要求,也是行业发展的需要。
(2)绿色化工工艺开发是大学思政教育的生动教材
盐酸是化学工业的重要原料之一,广泛应用于化学原料、染料、医药、食品、印染、皮革、制糖、冶金等行业。近年来,化工行业废盐酸存储、运输中泄露事故时有发生,由于盐酸属于强腐蚀且高挥发性化学物质,一旦泄露会形成大面积白雾并带有浓厚的刺激气味,对周围环境和生态造成恶劣影响,导致停产整顿,造成很大经济损失。本实验为某公司副产废盐酸资源开发绿色处理工艺,将其转化成高附加值工业产品,鼓励学生将所学知识运用于实践中,培养其形成强烈的专业自豪感,坚定绿色发展理念和建设“绿色中国”的使命和信心。
(3)弥补实体实验不足,增强探究性,提升人才培养质量
化工类虚拟仿真实验可实现真实实验不具备或难以完成的教学功能,在涉及高危或极端的环境,不可及或不可逆的操作,高成本、高消耗、大型或综合训练等情况时,提供可靠、安全和经济的实验项目,实现学生在虚拟环境中运用虚拟实验设备完成相应的实验内容,达到预期的教学目标。
本实验项目所用的原料为浓盐酸和乙醇,存在强腐蚀性、高挥发性及易燃易爆等危险因素。采用虚拟仿真技术,避免了该项目实际生产过程中的高危险(强腐蚀、易燃易爆)、不可逆操作(工业生产一旦开车不可逆转)、高成本(设备投资成本大)、高消耗(每批次消耗大量试剂)及产生废酸、废水等环境有害物质,既让学生掌握了实验实践过程中的知识和技术,又保护了学生的人身安全。本项目基于虚拟仿真软件能够使学生在虚拟环境中短时间内完成工艺开发、设计与生产各环节,有效提高学生运用化学、化工原理与技术解决复杂化工问题的能力,提升高素质应用型化工人才的培养质量。