学校名称:        新乡学院

项目名称:        煤制甲醇及烯烃半实物仿真实训

所属课程名称:    化工工艺过程仿真实训

所属专业代码:    081301

项目负责人:       陈改荣

项目负责人电话:  13937381166

有效链接网址:    hgxnfzzx.xxu.edu.cn

1.实验教学项目教学服务团队情况

项目负责人情况
姓 名		陈改荣		性别	女	出生年月	1962年11月
学 历		本科		学位	硕士	电话	0373-3682674
专业技 术职务		二级教授		行政 职务	院长	手机	13937381166
院系		化学化工学院				电子邮箱	xxcgr@163.com
地址		新乡市红旗区金穗大道191号				邮编	453000
实验教学项目教学服务团队情况
团队主要成员（5人以内）
序号	姓名		所在单位	专业技术职务		行政职务	承担任务	备注
1	苗  郁		新乡学院	副教授		实验室主任	平台建设
2	张  伟		新乡学院	副教授			实验指导
3	王艳博		新乡学院	副教授		副院长	平台建设
4	原平方		新乡学院	讲师		教研室主任	实验指导
5	刘振锋		新乡学院	讲师			实验指导
团队其他成员
序号	姓名		所在单位	专业技术职务		行政职务	承担任务	备注
1	徐绍红		新乡学院	教授		副院长	实验指导
2	陈国胜		新乡学院	副教授			平台建设
3	李伟伟		新乡学院	讲师			实验指导
4	王  辉		新乡学院	讲师			在线服务
5	陈可可		新乡学院	讲师			实验指导
6	张晨阳		新乡学院	讲师		教研室主任	在线服务
7	李鹏发		新乡学院	讲师			在线服务
8	顾浩然		新乡学院	助理实验师			在线服务
9	李红玲		新乡学院	讲师			实验指导
10	王晓钰		新乡学院	副教授			实验指导
11	李  丽		新乡学院	讲师			实验指导
12	郎五可		新乡学院	讲师			实验指导
13	郭  娇		新乡学院	讲师			在线服务
14	苗超林		新乡学院	讲师			在线服务
15	郭晓伟		新乡学院	助教			实验指导
16	胡利强		新乡学院	讲师			实验指导
17	李  琼		新乡学院	讲师			在线服务
18	陈  恒		新乡学院	讲师			实验指导
19	王存景		新乡学院	讲师			实验指导
20	姚  路		新乡学院	讲师			实验指导
21	张广瑞		河南心连心化肥有限公司	高级工程师			实验指导
22	侯平智		杭州言实科技有限公司	研究员		总经理	技术支持
23	荆鹏杰		杭州言实科技有限公司	工程师			技术支持

2.实验教学项目描述

名称:煤制甲醇及烯烃半实物仿真实训

实验目的

实习实训是工科高等学校实践教学过程中重要的组成部分，是学生将理论知识与实际生产联系最为紧密的学习阶段。本项目的目的在于破解学生在实习过程中深入参与难，工艺认知浅，工程能力弱等难题，使学生掌握煤制甲醇及烯烃生产工艺中典型设备的操控方法，化工连续生产过程中自动化、信息化控制原理和方法，有效提高学生工程实践能力、工艺创新能力及团队合作能力、分析解决问题能力，实现人才培养与社会、企业需求的“无缝对接”，将学生培养成为符合“新工科”要求的复合型人才。

具体实验目的如下：

（1）熟悉煤制甲醇及烯烃生产工厂的厂区布局、车间布局，掌握相关设计原则；

（2）掌握煤制甲醇及烯烃的生产原理，生产工艺流程，生产操作规程，甲醇生产常见设备的结构；

（3）学习化工生产过程中各项技术参数的主要控制方法和控制手段，掌握实际动手操作控制生产流程的技能；

（4）加强安全知识的学习，把理论与实践相结合，掌握化工事故的处理方案，掌握不同岗位的岗位职责，增强学生联合操作的能力。

实验原理

煤制甲醇及烯烃包括煤气化、合成气净化、甲醇合成及甲醇制烯烃四项核心技术。主要分为煤制甲醇、甲醇制烯烃这两个过程。其中煤制甲醇的过程占了煤气化、合成气净化、甲醇合成三项核心技术。本项目针对典型煤制甲醇及烯烃工艺进行仿真实训，主要包括煤浆制备、气化灰水、变换、净化、甲醇合成、甲醇精馏、甲醇制烯烃、烯烃分离、聚乙烯、聚丙烯10个工段的冷态开车、正常停车、事故处理等实训操作。

实验仪器设备

本项目主要装置和软件包括：半实物仿真实训装置、离线仿真室、DCS （Distributed Control System）中控室和华康达软件系统，分别简要介绍如下。

半实物仿真实训装置

半实物仿真实训装置由新乡学院与杭州言实科技有限公司共同研制，知识产权双方共享。该装置以中国神华煤制油示范工程实际生产装置为原型，完全按照真实工厂布局，以10:1的比例微缩建造而成。装置内所有设备、管路、标识，保持与原厂一致，设计完全符合国家石化规范标准，所有开关、阀门、仪表都真实可调，双向控制。

半实物仿真实训装置主要包括：主框架系统1套，煤浆制备工段系统1套，气化灰水工段系统（德士古水煤浆气化工艺，含灰水处理）1套，变换工段系统1套，净化工段（七塔低温甲醇洗工艺）系统1套，甲醇合成工段系统1套，甲醇精馏工段（三塔精馏工艺）系统1套，工艺流程检测传感、执行装置模拟测控子系统1套，电气柜系统4套。

离线仿真室

离线仿真室主要供学生进行化工单元操作、煤制甲醇及烯烃各工段离线操作练习。仿真室内主要安装：

①学生机终端设备：60套品牌计算机，配备上下分布双屏液晶显示器；

②教师机终端设备：1台品牌计算机，配备左右分布双屏液晶显示器；

③媒体综合操作控制盘台，带音箱，无线话筒，多媒体综合操作控制盒；

④投影系统、惠普（HP）LaserJet1007Plus黑白激光打印机等配套设备。

DCS中控室

DCS中控室主要供学生进行煤制甲醇及烯烃各工段在线仿真操作，对整个系统进行协调控制。学生可以通过对讲机与外面设备区的同学进行互动控制，模拟工厂真实的操控状况。中控室内主要配置：

①学员站：20台品牌主机；

②教师站：1台品牌计算机；

③多媒体综合操作控制盘台，带音箱，无线话筒，多媒体综合操作控制盒；

④大屏幕：6台46″高清DID拼接屏；

⑤监控系统：液晶电视4套。

软件系统

华康达软件系统包含：煤制甲醇及烯烃流程中的煤浆制备工段，气化灰水工段，变换工段，净化工段，甲醇合成工段，甲醇精馏工段、甲醇制烯烃工段、烯烃分离工段、聚乙烯合成工段、聚丙烯合成工段，共10个工段的离线模型、在线模型及标准模型。各工段模型仿真结果能够反应实际工厂真实运行情况，实现开、停车操作和正常工况操作，而且可以模拟工序连续操作工艺及流程规范；岗位风险提示、生产过程危险情况再现、原因分析和险情排除方法等常见的事故，以便供学员进行学习处理。

实验材料

硬件：半实物仿真实训装置、DCS中控室及离线仿真室；

软件：华康达软件系统；

流程图：煤浆制备工段流程图，气化灰水工段流程图，变换工段流程图，净化工段流程图，甲醇合成工段流程图，甲醇精馏工段流程图，甲醇制烯烃工段流程图，烯烃分离工段流程图，聚乙烯合成工段流程图，聚丙烯合成工段流程图；

软件操作手册：包括各个工段的工艺原理、流程描述、设备一览、控制方程、开停车操作步骤、事故处理等内容；

预设参数：各工段的压力、浓度、温度检查、监视，必要设备（包括各种阀、机泵、输送机、反应器等）的开启、关闭、运行过程中压力、温度、流量等的调节，详见软件操作手册。

实验教学方法

教学方法的使用目的

（1）任务驱动法+自主学习法：学生根据指导教师布置的学习任务进行自主学习，在完成任务的过程中熟悉煤制甲醇及烯烃的煤浆制备工段、气化灰水工段、变换工段、净化工段、甲醇合成工段、甲醇精馏工段、甲醇制烯烃工段、烯烃分离工段、聚乙烯工段、聚丙烯工段的基本原理，生产工艺流程；

（2）现场教学法+讨论法：指导教师以半实物仿真实验装置为对象，现场指导和讲解，要求学生以小组为单位，参考流程图，围绕设备、管道、工厂布置，DCS调节控制方案与操作等内容进行讨论；

（3）项目教学法+互动法：煤制甲醇及烯烃仿真实训从形式和内容上都是一个完整的项目，学生按照生产流程完成各个工段模拟生产，进而从整体上把握项目的生产工艺。学生分别在DCS中控室和半实物设备现场扮演不同角色，实现“生生互动”；教师现场指导，实现“师生互动”；仿真操作和半实物操作交互进行，实现“虚实互动”。学生通过工艺仿真操作练习，掌握装置开停车方法，参数的调节策略，典型化工事故问题应急处理方法，培养解决复杂工程的能力。

实验教学实施过程

根据仿真实训课程的学习特点，学生通过由简单到复杂、由易到难、由单一操作到联合协同操作的多层次教学实施过程（如表1所示），学生可达到掌握解决复杂化工过程问题的能力，提升工程实践的能力。

实验教学实施效果

煤制甲醇及烯烃半实物仿真实训项目资源“虚实结合、相互补充”。“虚”是指：在计算机系统中采用虚拟技术，结合过程模拟计算来实现各种虚拟生产过程，“实”学生们置身于真实的半实物设备现场、真实的DCS中控室内完成开车、停车、生产事故处理等各种预定的单元操作项目，仿真实验教学过程中没有物料运行，也没有高温高压，学生能放心训练，放心操作，所取得学习或训练效果等价于甚至优于在真实环境中所取得的效果，极大地提升了学生实时上岗能力、工程实践能力，可有效增强化工类学生解决复杂工程问题的能力，毕业进厂就不需要进行额外的操作培训，上手非常快。