2018年度国家虚拟仿真实验教学项目申报表.doc

2018年度国家虚拟仿真实验教学项目申报表学 校 名 称安徽师范大学实 验 教 学 项 目 名 称煤制甲醇半实物仿真工厂实习实训项目所 属 课 程 名 称化学工程与工艺所 属 专 业 代 码081301实验教学项目负责人姓名张小俊实验教学项目负责人电话有 效 链 接 网 址教育部高等教育司 制二一八年七月填写说明和要求 1.以Word文档格式，如实填写各项。 2.表格文本中的中外文名词第一次出现时，要写清全称和缩写，再次出现时可以使用缩写。 3.所属专业代码，依据普通高等学校本科专业目录（2012年）填写6位代码。 4.涉密内容不填写，有可能涉密和不宜大范围公开的内容，请特别说明。 5.表格各栏目可根据内容进行调整。 1.实验教学项目教学服务团队情况1-1实验教学项目负责人情况姓 名张小俊性别男出生年月1980.10学 历研究生学位博士电话专业技术职务教授行政职务副院长手机院系化学与材料科学学院电子邮箱地址安徽省芜湖市弋江区 安徽师范大学化学与材料科学学院邮编241000教学研究情况：主持的教学研究课题（含课题名称、来源、年限，不超过5项）；作为第一署名人在国内外公开发行的刊物上发表的教学研究论文（含题目、刊物名称、时间，不超过10项）；获得的教学表彰/奖励（不超过5项）。自2007年起，一直承担本科生物理化学及研究生电极过程动力学等专业课的教学工作。教学上尽职尽责，热爱学生，真诚对待学生，深受学生及同行专家的好评。主持项目：1、“化学实验班教学改革与探索”，2013年安徽省本科教学提升计划2、“安徽师范大学化学化工与材料虚拟仿真实验教学中心”，2016年获批省级虚拟仿真中心教学奖励：1、2012年获安徽师范大学教学优秀奖2、2012年获安徽师范大学“第二届青年教师教学基本功大赛”二等奖学术研究情况：近五年来承担的学术研究课题（含课题名称、来源、年限、本人所起作用，不超过5项）；在国内外公开发行刊物上发表的学术论文（含题目、刊物名称、署名次序与时间，不超不超过5项）；获得的学术研究表彰/奖励（含奖项名称、授予单位、署名次序、时间，不超过5项）自2007年进校以来，围绕材料电化学研究方向，在超级电容器和电化学传感两个方面开展工作，并取得了系列研究成果。主持项目：1、“金属基复合材料电极的构建及其在肼类化合物中的检测应用”，国家自然科学基金，2010.1-2012.122、“金属基异质结构纳米材料的合成及其在糖尿病检测中的应用”，国家自然科学基金，2011.1-2013.123、 “柔性超级电容器电极的可控合成及电化学性能”，国家自然科学基金，2014.1-2017.124、“材料电化学”，安徽省杰出青年基金，2014.7-2016.65、“高能量密度车用超级电容器材料研发”，安徽省科技攻关项目，2016.1-2018.12发表论文：1、High-Power and High-Energy-Density Flexible Pseudocapacitor Electrodes Made from Porous CuO Nanobelts and SWCNTs, ACS Nano 3, 2013-2019, 2011（第一作者）2、Construction of unique Co3O4CoMoO4 Core/Shell Nanowire Arrays on Ni Foam by action exchange method for Electrochemical Energy Storage, Journal of Materials Chemistry A, 3, 1457814584, 2015（通讯作者）3、NiCo2O4MnMoO4 coreshell flowers for high performance supercapacitors, Journal of Materials Chemistry A,4, 8249-8254, 2016（通讯作者）4、One-step ultrasonic synthesis of graphene quantum dots with high quantum yield and its application in sensing of alkaline phosphatase, Chemical Communications, 51, 948-951, 2015（通讯作者）5、Effective Electrocatalysis Based on Ag2O Nanowire Arrays Supported on Cu Substrate, ACS Applied Materials & Interfaces 5, 10465-10472, 2013（通讯作者）学术奖励：1、“功能纳米材料的可控合成、性能及应用”，2012年度安徽省自然科学二等奖1-2实验教学项目教学服务团队情况1-2-1 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张小俊化材学院教授副院长虚拟仿真中心主任、团队负责人2罗时忠化材学院教授化学工程实训/团队负责人3高 峰化材学院教授院长科研成果转化实验/团队负责人4许发功化材学院讲师仿真实训教学负责人在线教学服务5赵成安化材学院实验师仿真实训维护/责任人1-2-1 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王伟智化材学院副教授仿真实训教学2云瑞瑞化材学院副教授仿真实训教学3张小璇化材学院副教授仿真实训教学4何心伟化材学院副教授仿真实训教学5王俊化材学院讲师仿真实训教学6王露化材学院讲师仿真实训教学7戴文涛上海华谊能源化工有限公司副总经理、安徽华谊化工公司总经理高级工程师化学工程、科研成果转化8沈 浩安徽六国化工股份有限公司正高级工程师化学工程、科研成果转化9王方银安徽美佳新材料股份有限公司高级工程师化学工程、科研成果转化10阮树勇芜湖榕树影像公司软件设计、科研成果转化11赵志博北京欧倍尔软件技术开发有限公司软件设计、科研成果转化技术支持人员12夏建华安徽省化学教研员中学特级教师中学化学实验研究、科研成果转化项目团队总人数： 17 （人）高校人员数量： 11 （人）企业人员数量： 5 （人）注：1.教学服务团队成员所在单位需如实填写，可与负责人不在同一单位。 2.教学服务团队须有在线教学服务人员和技术支持人员，请在备注中说明。 2.实验教学项目描述2-1名称煤制甲醇半实物仿真工厂实习实训项目2-2实验目的目前化工专业学生生产实习，从设备安全角度以及实料生产中存在有害物考虑，普遍存在学生动手少，观察见习多，学生实操机会不多，对工艺流程认识往往仅局限于实习的部分工段上。缺乏整体观。项目依托实习单位的煤制甲醇工艺，模拟60万t/a煤制甲醇生产全过程，采用德士古气化工艺，包括气化、变换、净化、甲醇合成和甲醇精馏五个工段，具有工厂情景化、操作实际化、控制网络化（DCS）、故障模拟真实化，实训安全化等特点。利用半实物装置及虚拟现实技术再现工厂环境，构建“实物现场站+3D虚拟现场站+DCS中控室”相结合的模式。虚（不走实料，避免变换工段CO有毒气体）实结合，实物现场与真实工厂布置一致，提高学生对化工厂的工艺流程、设备布置、化工生产技术的理解能力，巩固所学的理论知识，加强学生的工程设计能力。2-3实验原理（或对应的知识点）知识点数量： 5 （个）（1）煤原料气化技术（2）一氧化碳变换（3）炉气净化技术（4）甲醇合成原理（5）精馏分离提纯原理装置基于煤制甲醇生产工艺，模拟60万t/a煤制甲醇生产全过程，采用德士古气化工艺，包括气化、变换、净化、甲醇合成和甲醇精馏五个工段。工艺流程叙述：气化变换净化合成精制。煤气化工艺原理：水煤浆与氧气经工艺烧嘴混合后进入气化炉，在4MPa、1200下进行气化反应，生成以CO、H2、CO2为主要成分的粗合成气。气化炉内的反应很复杂，一般认为分三步：a、煤的裂解与挥发份的燃烧水煤浆与氧气进入燃烧室后，水分迅速蒸发为水蒸气，煤粉发生热裂解并释放出挥发份。裂解产物及挥发份在高温、高氧下迅速完全燃烧，同时煤粉变为煤焦，放出大量反应热。因此，在合成气中不含有焦油、酚类和高分子烃类。这个过程相当短暂。b、燃烧及气化反应煤裂解后生成的煤焦一方面与剩余的氧气发生燃烧反应，生成CO、CO2等气体，放出反应热；另一方面，煤焦又和水蒸气、CO2发生气化反应，生成CO、H2。c、气化反应经过前面两步的反应，气化炉内的氧气完全耗尽。这是主要进行的是煤焦、甲烷等与水蒸汽、CO2发生的气化反应，生成CO和H2。煤制甲醇变换原理把气化工序送来的经过洗涤冷却后合格的粗煤气送入变换工段，经部分耐硫变换，调节有效气组成H2/CO=2.2左右的变换气，同时回收热和部分脱盐水等物料。净化技术-低温甲醇洗工艺原理：低温甲醇洗，脱除对甲醇合成有害成分H2S、CO2等。采用吸收-解析分离技术。在T301吸收塔中进行分别吸收，并在后续的甲醇再生过程中，分别解析出来，进行回收利用。CO2送往CO2产品单元，H2S送入到硫回收单元。甲醇合成工艺原理：模拟甲醇合成工段，原料气通过加压送入反应器反应合成甲醇主反应：CO+2H2=CH3OH+90kJ/mol副反应 CO+H2 (CH3)2O+H2O CO+3H2 CH4+H2O 4CO+8H2 C4H9OH+3H2O 18CO+27H2 C18H18+18H2OCO2+H2 CO+H2O 产品精制-精馏工艺原理：精馏是将挥发度不同的组分组成的混合液，在精馏塔内通过同时而且多次进行部分汽化和部分冷凝，使其分离成几乎纯组分的过程。精制工段采用四塔（3+1）精馏工艺，包括预塔、加压塔、常压塔及甲醇回收塔。预塔的主要目的是除去粗甲醇中溶解的气体（如CO2、CO、H2等）及低沸点组分（如二甲醚、甲酸甲酯），加压塔及常压塔的目的是除去水及高沸点杂质（如异丁基油），同时获得高纯度的优质甲醇产品。另外，为了减少废水排放，增设甲醇回收塔，进一步回收甲醇，减少废水中甲醇的含量。三塔精馏加回收塔工艺流程的主要特点是热能的合理利用：采用双效精馏方法：将加压塔塔顶气相的冷凝潜热用作常压塔塔釜再沸器热源。废热回收：其一是将天然气蒸汽转化工段的转化气作为加压塔再沸器热源； 其二是加压塔辅助再沸器、预塔再沸器冷凝水用来预热进料粗甲醇； 其三是加压塔塔釜出料与加压塔进料充分换热。2-4实验仪器设备（装置或软件等）本项目主要包括六部分：仿真工厂整体框架， 仿真工厂所需仪表机泵， 仿真工厂所需静设备， 中控室硬件及DCS控制系统， 设备支撑仿真软件学习系统 机房整体建设该装置是在约长22m宽16.8m高10m (一半区域层高15m) 的建设场地内，基于煤制甲醇生产工艺，模拟60万t/a煤制甲醇生产全过程，采用德士古气化工艺，该工艺包括气化、变换、净化、甲醇合成和甲醇精馏五个工段，选用无毒、无害物料，符合化工生产要求，实现正常生产过程，满足国家环保标准。该实训系统所配套的仿真软件如下：软件名称品牌型号甲醇工艺3D虚拟现实仿真软件欧倍尔、DPSP_JCGY3.0北京/北京欧倍尔软件技术开发有限公司合成氨3D虚拟现实仿真软件欧倍尔、DPSP_HCNH3.0北京/北京欧倍尔软件技术开发有限公司大型分析仪器3D仿真软件气相色谱仿真软件欧倍尔、DPSP_QXSP3.0北京/北京欧倍尔软件技术开发有限公司核磁共振仿真软件欧倍尔、DPSP_HCGZ3.0北京/北京欧倍尔软件技术开发有限公司同步热分析仪仿真软件欧倍尔、DPSP_TBRFX3.0北京/北京欧倍尔软件技术开发有限公司化工实训3D仿真软件3D流体输送综合实训装置仿真软件欧倍尔、DPSP_LTSSZ3.0北京/北京欧倍尔软件技术开发有限公司3D传热过程综合实训装置仿真软件欧倍尔、DPSP_CRGCZ3.0北京/北京欧倍尔软件技术开发有限公司3D精馏实训装置仿真软件欧倍尔、DPSP_JLSX3.0北京/北京欧倍尔软件技术开发有限公司3D吸收与解吸实训装置仿真软件欧倍尔、DPSP_XJSX3.0北京/北京欧倍尔软件技术开发有限公司2-5实验材料（或预设参数等）包含煤制甲醇生产的五个工段 工艺流程叙述：气化变换净化合成精制A.气化系统a、气化炉系统来自煤浆槽浓度为53.4%的水煤浆，由高压煤浆泵加压，投料前经煤浆循环阀循环至煤浆槽。投料后经煤浆切断阀送至主烧嘴的环隙。空分装置送来的纯度为99.6%的氧气，由控制阀控制氧气压力为5.55.8MPa，在准备投料后由氧气调节阀控制氧气流量经氧气上、下游切断阀分别送入主烧嘴的中心管、外环隙。水煤浆和氧气在工艺烧嘴中充分混合雾化后进入气化炉的燃烧室中，在约4.0MPa、1200条件下进行气化反应。生成以CO和H2为有效成份的粗煤气。粗煤气和熔融态灰渣一起向下，经过均匀分布激冷水的激冷环沿下降管进入激冷室的水浴中。大部分的熔渣经冷却固化后，落入激冷室底部。粗煤气从下降管和导气管的环隙上升，出激冷室去洗涤塔。在激冷室合成气出口处设有工艺冷凝液冲洗，以防止灰渣在出口管累积堵塞。由冷凝液冲洗水调节阀控制冲洗水量为23m3/h。激冷水经激冷水过滤器滤去可能堵塞激冷环的大颗粒，送入位于下降管上部的激冷环。激冷水呈螺旋状沿下降管壁流下进入激冷室。激冷室底部黑水，经黑水排放阀送入黑水处理系统，激冷室液位控制在60-65%。在开车期间，黑水经黑水开工排放阀排向沉降槽。在气化炉预热期间，激冷室出口气体由开工抽引器排入大气。开工抽引器底部通入低压蒸汽，通过调节预热烧嘴风门和抽引蒸汽量来控制气化炉的真空度，气化炉配备了预热烧嘴。b、粗煤气洗涤系统从激冷室出来的粗煤气与激冷水泵送出的激冷水充分混合，使粗煤气夹带的固体颗粒完全湿润，以便在洗涤塔内能快速除去。水蒸汽和粗煤气的混合物进入洗涤塔，沿下降管进入塔底的水浴中。合成气向上穿过水层，大部分固体颗粒沉降到塔底部与粗煤气分离。上升的粗煤气沿下降管和导气管的环隙向上穿过四块冲击式塔板，与冷凝液循环泵送来的冷凝液逆向接触，洗涤掉剩余的固体颗粒。粗煤气在洗涤塔顶部经过丝网除沫器，除去夹带气体中的雾沫，然后离开洗涤塔进入变换工序。粗煤气水气比控制在1.41.6之间，含尘量小于1mg/Nm3。在洗涤塔出口管线上设有在线分析仪，分析合成气中CH4、O2、CO、CO2、H2等含量。在开车期间，粗煤气经背压前阀和背压阀排放至开工火炬来控制系统压力在3.74MPa。火炬管线连续通入LN使火炬管线保持微正压。当洗涤塔出口粗煤气压力温度正常后，经压力平衡阀使气化工序和变换工序压力平衡，缓慢打开粗煤气手动控制阀向变换工序送粗煤气。洗涤塔底部黑水经黑水排放阀排入高压闪蒸罐处理。除氧器的灰水由高压灰水泵加压后进入洗涤塔，由洗涤塔的液位控制阀控制洗涤塔的液位在60%。工艺冷凝液缓冲罐的冷凝液由工艺冷凝液循环泵加压后经洗涤塔补水控制阀控制塔板上补水流量，另外当工艺冷凝液缓冲罐液位高时，由洗涤塔塔板下补水阀来降低工艺冷凝液缓冲罐液位。当除氧器的液位低时，由除氧器的补水阀来补充工业水（PW2），用除氧器压力调节阀控制低压蒸汽量从而控制除氧器的压力。从洗涤塔中下部抽取的灰水，由激冷水泵加压作为激冷水和进入洗涤塔的洗涤水。气化工段流程图B.变换系统由气化碳洗塔来的粗水煤气（3.85MPa、232）经1气液分离器（V201）分离掉气体夹带的水分后，其中一部分进入原料气预热器（E201）与变换气换热至285左右进入变换炉（R201）,与自身携带的水蒸气在耐硫变换催化剂作用下进行变换反应，变换气出口CO含量约为5.27，出变换炉的高温气体（449）经原料气预热器（E201）与进变换的粗水煤气换热后，温度降为381与另一部分未进入变换炉（R201）的水煤气（约76）汇合，然后进入1低压蒸汽发生器（E202）,副产0.9MPa蒸汽，温度降至200之后进入2气液分离器（V202），进行气液分离，分离的气体进入2低压蒸汽发生器（E203）副产0.4MPa的低压蒸汽，温度降至180，然后进入3气液分离器进行气液分离，之后气体进入1除盐水预热器（E204）最终冷却到40进入4气液分离器（V204），气液分离器顶部喷入冷密封水洗涤气体中的NH3，然后气体送至净化系统，甲醇合成气。1气液分离器（V201）排出的冷凝液送至3气液分离器（V203），2气液分离器（V202）排出的冷凝液也送至3气液分离器（V203），从3气液分离器（V203）排出的工艺热冷凝液出口分为两路：一路通过工艺热冷凝液泵（P201）送至气化工段；另一路送至外界。变换工段工艺流程图C.净化装置包括：原料变换气冷却、酸性气体H2S/CO2吸收、甲醇溶液闪蒸再生与有用气体H2、CO等的回收、CO2解吸与CO2产品气回收、H2S浓缩（N2气提）、甲醇溶液热再生与H2S回收、甲醇/水分离、尾气水洗回收甲醇。来自变换单元的变换气（温度：40，压力：3.3MPa(G)，流量：97256kg/h），先喷射少量甲醇（流量：663 kg/h），经E301与合成气、CO2气和尾气换热后，温度降至-13,并在V301罐分离甲醇/水混合物后，进入吸收塔T301脱硫段，其中T301分为四段，最下段为脱硫段(称为下塔)，上面的三段为脱碳段(称为上塔)。在脱硫段变换气经富含CO2的甲醇液洗涤，脱除H2S、COS和部分CO2等组分后进入脱碳段，进入脱碳段的气体不含硫，在T301塔顶用贫甲醇液（温度：-54.51，流量212362kg/h）洗涤。净化气（CO220PPm，H2S0.1 PPm，温度：-54.51，压力：3.15MPa(G)，流量：7301kg/h），由塔顶引出送入液氮洗单元。其中吸收塔T301设有两个中间冷却器E302和E303，用来移走甲醇因吸收CO2所产生的溶解热。吸收了H2S和CO2后，从T301塔脱硫段出来的含硫富甲醇液经过换热器E304、E305、E306，分别与CO2气、V304罐底甲醇、液氨换热器换热降温再减压至0.9MPa(G)后，在V302罐闪蒸出溶解的氢气、CO气及少量CO2、H2S等气体。同样，从吸收塔脱碳段出来的不含硫的甲醇液经过换热器E301、E305、E306，分别与来自600单元的合成气、V304罐底甲醇、氨冷器换热降温再减压至0.9MPa(G)后，在V303罐闪蒸出溶解的氢气、CO气及少量CO2等气体。两部分闪蒸气体混合后排出系统。从V302罐出来的含硫甲醇减压至0.19 MPa(G)后，一部分送入T302塔下部，闪蒸出溶解的CO2，同时溶解的H2S也部分闪蒸出来；另一部分含硫甲醇从V302罐出口直接送入T303塔上段，二者的流量根据CO2产品气量的要求调节。从V303罐出来的不含硫甲醇液进入T302塔顶，闪蒸出溶解的CO2气，液相部分回到T302塔内洗涤塔内的含硫气体后，在T302塔一层塔盘处，一部分靠压差送入T303塔顶部，另一部分作为回流液，洗涤T302塔二段含硫气体。T302塔顶得到CO2产品气（36732 kg/h），与含硫甲醇及变换气换热后送入产品单元。从T302塔二层采出的液体靠压差送入T303塔上段下部，再进一步闪蒸出部分溶解的CO2，同时溶解的H2S也部分闪蒸出来，T303塔顶用从T302塔来的不含硫甲醇液洗涤，以吸收气体中的硫化物，塔顶得到不含硫的尾气。尾气经E308、E301与贫甲醇液、变换气换热升温后，尾气中甲醇含量190mg/m3，总硫210）才能反应，而低压甲醇合成催化剂（铜基触媒）又易过热失活(280)，就必须将甲醇合成反应热及时移走，本反应系统将原料气加热和反应过程中移热结合，反应器和换热器结合连续移热，同时达到缩小设备体积和减少催化剂层温差的作用。低压合成甲醇的理想合成压力为4.8-5.5Mpa，在本仿真中，假定压力低于3.5MPa时反应即停止。蒸汽驱动透平带动压缩机运转，提供循环气连续运转的动力，并同时往循环系统中补充H2和混合气（CO+H2），使合成反应能够连续进行。反应放出的大量热通过蒸汽包V401移走，合成塔入口气在中间换热器E401中被合成塔出口气预热至46后进入合成塔R601，合成塔出口气由255依次经中间换热器E401、冷却器E402换热至40，与补加的H2混合后进入甲醇分离器V402，分离出的粗甲醇送往精馏系统进行精制，气相的一小部分送往火炬，气相的大部分作为循环气被送往压缩机C401，被压缩的循环气与补加的混合气混合后经E401进入反应器R401。合成甲醇流程控制的重点是反应器的温度、系统压力以及合成原料气在反应器入口处各组分的含量。反应器的温度主要是通过汽包来调节，如果反应器的温度较高并且升温速度较快，这时应将汽包蒸汽出口开大，增加蒸汽采出量，同时降低汽包压力，使反应器温度降低或温升速度变小；如果反应器的温度较低并且升温速度较慢，这时应将汽包蒸汽出口关小，减少蒸汽采出量，慢慢升高汽包压力，使反应器温度升高或温降速度变小；如果反应器温度仍然偏低或温降速度较大，可通过开启开工喷射器X401来调节。系统压力主要靠混和气入口量FIC4001、H2入口量FIC4002、放空量PIC4004以及甲醇在分离罐中的冷凝量来控制。合成原料气在反应器入口处各组分的含量是通过混和气入口量FIC4001、H2入口量FIC4002以及循环量来控制的，冷态开车时，由于循环气的组成没有达到稳态时的循环气组成，需要慢慢调节才能达到稳态时的循环气的组成。调节组成的方法是：1.如果增加循环气中H2的含量，应开大FIC4002、增大循环量并减小FIC4001，经过一段时间后，循环气中H2含量会明显增大；2.如果减小循环气中H2的含量，应关小FIC4002、减小循环量并增大FIC4001，经过一段时间后，循环气中H2含量会明显减小；3.如果增加反应塔入口气中H2的含量，应关小FIC4002并增加循环量，经过一段时间后，入口气中H2含量会明显增大；4.如果降低反应塔入口气中H2的含量，应开大FIC4002并减小循环量，经过一段时间后，入口气中H2含量会明显增大。循环量主要是通过透平来调节。调平衡的方法是：通过调节循环气量和混和气入口量使反应入口气中H2/CO（体积比）在7-8之间，同时通过调节FIC4002，使循环气中H2的含量尽量保持在79%左右，同时逐渐增加入口气的量直至正常（FIC4001的正常量为14877NM3/H，FIC4002的正常量为13804NM3/H），达到正常后，新鲜气中H2与CO之比（FFI4002）在2.052.15之间。甲醇合成工段工艺流程图甲醇精制：从甲醇合成工号来的粗甲醇经过粗甲醇预热器（E501）加热后进入预塔（T501），经T501分离后，塔顶气相为二甲醚、甲酸甲酯、二氧化碳、甲醇等蒸汽，经二级冷凝后，不凝气通过火炬排放，冷凝液中补充脱盐水返回T501作为回流液，塔釜为甲醇水溶液，经P503增压后用加压塔（T502）塔釜出料液在E505中进行预热，然后进入T502。经T502分离后，塔顶气相为甲醇蒸汽，与常压塔（T503）塔釜液换热后部分返回T502打回流，部分采出作为精甲醇产品，塔釜出料液在E505中与进料换热后作为T503塔的进料。在T503中甲醇与轻重组分以及水得以彻底分离，塔顶气相为含微量不凝气的甲醇蒸汽，经冷凝后，不凝气通过火炬排放，冷凝液部分返回T503打回流，部分采出作为精甲醇产品，塔下部侧线采出杂醇油作为回收塔的进料。塔釜出料液为含微量甲醇的水送污水处理厂。2-6 实验教学方法（举例说明采用的教学方法的使用目的、实施过程与实施效果）1.教学采用线下与线上（网络平台）结合的方式进行。线下主要由学生进行仿真练习，熟悉整个仿真软件的使用方法及步骤。线上由老师进行课程管理、资源管理、考核管理等。学生可以通过网络平台进行相应的仿真练习、Flash动画等资源的查看学习。根据具体的课程需要进行线上的仿真考试，掌握学生的学习效果，如：仿真软件的使用情况、使用时间、考试成绩等内容，可督促学生学习，进一步掌握学生的学习情况，并给出合理化的教学方案。2.内操外操相结合。学生分组不同岗位轮换，内操外操相结合，学生普遍提高了岗位责任感。安全意识得到了进一步提高。3.虚实结合。企业全流程见习，流程实训再现实物操作和仿真虚拟结合，充分发挥学生的主观能动性，要求学生人人动手实操，学生的实践能力得到了增强。经过一段时间的课程学习，针对煤制甲醇装置，学生的理论知识以及仿真操作能力达到了很高的水平，实现了最初设立该课程的目的。学生很好的掌握了煤制甲醇的工艺流程、原理等内容，也可完成装置的开停车操作以及紧急事故处理等内容。2-7实验方法与步骤要求（学生交互性操作步骤应不少于10步）1.实验方法描述：实验流程：教师讲解-学生预考-达标后联机操作-团队内操外操结合-实训报告仿真操作基于DPSP进行软件的开发建模，模拟真实工厂的数据及操作，主要包括：冷态开车、正常运行、正常停车、事故操作等。2.学生交互性操作步骤说明：以变换工段冷态开车为例，写出部分步骤： 冷态开车(1)变换炉床层升温及V201导气1)打开E205管程入口阀门VD20072)打开E205管程出口阀门VD20083)打开低压氮气阀门VD20034)打开E205壳程出口管线放空阀门VA20105)调节FV2001，使氮气流量达到100000Nm3/h后，投自动6)打开蒸汽进料控制TIC2001，对R201进行升温至2102307)维持R201床层温度范围稳定10秒钟以上8)缓慢打开煤气化工段来的进口阀VA2008，对V201升压，多余压力通过VA2010排出，使V201压力维持在3.6MPa左右(2) 催化剂活化9)待催化剂床层温度达到恒定温度后，稍开HV2001（开度为5%），将工艺气与氮气一起引入到反应器中10)待上步配气结束后，逐渐打开CS2进口阀VA2004，进行催化剂硫化（模拟操作10s后关闭）11)待硫化完成后，缓慢关闭VA2010，逐步提高PI2002的压力至0.4MPa12)关闭低压氮气阀门VD2003（第十三页）13)解除FIC2002自动，关闭氮气调节阀FV200214)逐渐调小TIC2001开度至015)关闭阀VD200716)关闭阀VD200817)打开E205跨线阀VD2006(3)蒸发器投用18)打开E202上水调节阀LV200319)控制E202液位,保持E202液位LIC2003在50%20)LIC2003投自动21)打开E203上水调节阀LV200122)控制E203液位,保持E203液位LIC2001在50%23)LIC2001投自动24)调节PIC2001控制蒸发器压力E202蒸汽压力，保持蒸汽压力在0.9MPa25)PIC2001投自动26)调节PIC2004控制蒸发器压力E203蒸汽压力，保持蒸汽压力在0.5MPa27)PIC2004投自动(4)冷却器投用28)打开E204循环水上水阀VA2007(5)变换导气29)逐步打开HV2001开度至50，对R201升压30)打开FV2003前阀VD200431)打开FV2003后阀VD200532)逐渐打开FV2003开度，使FIC2003PV值达到设定值146775kg/后投自动33)变换系统压力由PIC2005控制，设定PIC2005SP为3.3MPa,投自动34)缓慢打开VA2009开度，调节R201压力，使PI2002数值在3.4MPa左右35)设定TIC2002SP值为285，控制R201进料温度在28536)打开FV2001，设定FIC2001SP值为350037)FIC2001投自动38)分离器V201液位控制在50%左右）39)LIC2002投自动40)LIC2004投自动，液位控制在50%41)待V203液位接近50时，开泵P201前阀42)启动泵P20143)打开泵P201后阀VD201244)逐渐打开LIC2005开度，使V203液位在50）45)LIC2005投自动46)调节LIC2006，控制V204液位在5047)LIC2006投自动48)待系统逐渐稳定后，打开阀VA2011，开度设定为5049)PIC2005开度为0该系统操作步骤详细，按照实际生产工艺进行分步骤操作，如图：2-8实验结果与结论要求（1） 是否记录每步实验结果：R是 否（2） 实验结果与结论要求：实验报告 R心得体会 其他 （3） 其他描述：1）能够了解仿真软件的操作方法；2）能够了解装置的工艺流程、工艺原理、厂区布局、设备工作原理等知识点内容；3）能够掌握现场操作与内操操作方法；4）能够多人协同配合完成装置的开停车；5）能迅速发现并解决系统设定的事故；6）掌握自动控制阀门的基本操作技能。2-9考核要求（1）能够独立完成装置的开车过程，并获得优异成绩；（2）能够准确判断并处理装置事故，维持装置的稳态运行。（3）根据工艺数据判断工艺状况，找出有故障的仪表或设备，分析故障原因及排除方法。（4）通过对各设备之间的物料和热量交换分析，理解工艺流程，将各个工艺参数调节到指定范围内并保持稳定。（5）通过实训实验的正常操作，树立安全生产的观念和严谨的作风。2-10面向学生要求（1）专业与年级要求适用对象：化学工程与工艺、制药工程、过程装备与控制工程、环境科学、热能与动力工程和安全工厂专业高年级本科生。（2）基本知识和能力要求等基本知识要求：了解化工生产的一般过程和基本知识。系统学习化学与工程、化工原理、化工工艺学、工程制图、化工仪表及自动化等相应课程。能力要求：1)掌握自动控制阀门的基本操作技能； 2)有一定的基本动手能力；3)有一定的团队合作精神2-11实验项目应用情况（1） 上线时间 ： 2018.7.1 （2） 开放时间 ： 2018.9.8 （3） 已服务过的学生人数： 400 （4） 是否面向社会提供服务：R是 否 3.实验教学项目相关网络要求描述3-1有效链接网址安徽师范大学化学化工虚拟仿真实验教学中心3-2网络条件要求（1）说明客户端到服务器的带宽要求（需提供测试带宽服务）带宽2Mb/s以上, 系统提供带宽测试服务。（2）说明能够提供的并发响应数量（需提供在线排队提示服务）5003-3用户操作系统要求（如Windows、Unix、IOS、Android等）（1） 计算机操作系统和版本要求仿真程序客户端操作系统采用Windows 7及其以上版本管理平台服务器操作系统采用Windows Server 2008及其以上版本（2） 其他计算终端操作系统和版本要求暂不支持其它操作系统或终端（3）支持移动端：是 R否3-4用户非操作系统软件配置要求（如浏览器、特定软件等）(1) 需要特定插件 是 R否（勾选是请填写）插件名称 插件容量 下载链接 （3） 其他计算终端非操作系统软件配置要求（需说明是否可提供相关软件下载服务）暂不支持其它操作系统或终端3-5用户硬件配置要求（如主频、内存、显存、存储容量等）（1）计算机硬件配置要求CPU：i53.20GHz及以上运率；内存：4GB及以上；显卡：2GB显存及以上；硬盘：50GB及以上（2）其他计算终端硬件配置要求：无3-6用户特殊外置硬件要求（如可穿戴设备等）（1）计算机特殊外置硬件要求专业图形工作站（专业图形显卡，Q4000以上）（2）其他计算终端特殊外置硬件要求VR头盔；交互手柄；VR追踪套件；追踪器；数据线，信号线，电源线；支架，云台4.实验教学项目技术架构及主要研发技术指标内容系统架构图及简要说明系统采用CS、BS架构相结合的架构方式。通过BS架构，用户访问管理平台，查看相关功能（软件列表，课程列表）和统计信息（学习记录，考试成绩），并启动3D仿真项目。启动3D项目后，采用CS架构模式在用户本机启动3D仿真程序及其附属程序。3D仿真程序独立的与网站后台，数据后台进行交互。3D仿真程序与本地2D仿真，后台数据模型程序进行交互。实验教学项目开发技术（如：3D仿真、VR技术、AR技术、动画技术、WebGL技术、OpenGL技术等）通过3D仿真技术实现虚拟教学仿真。3D引擎在Windows平台下通过DirectX技术实现3D渲染。通过骨骼动画、关键帧和序列帧动画制作3D动画。通过计算机图形学（实时阴影，光照贴图，凹凸贴图等）和计算几何学（碰撞检测、射线检测、刚体、流体模拟等）等实现现象仿真。通过后台模块化模型的搭建和链接实现数据仿真。通过VR，AR和动作捕捉技术，实现增强虚拟化变现和交互性。开发工具（如：VIVE WAVE、Daydream 、Unity3d、Virtools、Cult3D、Visual Studio、Adobe Flash、百度VR内容展示SDK等）采用Unity3d作为3D引擎，采用C#语言并通过 Visual Studio工具进行程序开发。通过SVN，Microsoft Project等工具进行程序版本控制和项目管理。通过Maya，3D Max等工具制作仿真资源（模型，贴图，动画）。项目品质（如：单场景模型总面数、贴图分辨率、每帧渲染次数、动作反馈时间、显示刷新率、分辨率等）单场景的模型总面数不会超过100万，贴图分辨率为512*512/1024*1024两类，软件分辨率为1920*1080，每帧渲染次数不少于30次、动作反馈时间不大于30ms。管理平台开发语言（如：JAVA、.Net、PHP等）JAVA开发工具（如：Eclipse、Visual Studio、NetBeans、百度VR课堂SDK等）IntelliJ IDEA采用的数据库（如：HBASE、Mysql、SQL Server、Oracle等）Mysql 5.实验教学项目特色(体现虚拟仿真实验项目建设的必要性及先进性、教学方式方法、评价体系及对传统教学的延伸与拓展等方面的特色情况介绍。）（1） 实验方案设计思路：煤制甲醇半实物仿真工厂实习实训项目依托安徽师范大学化学国家级实验教学示范中心进行建设。随着企业对于安全及生产的高标准要求，工科学生进行真实环境的实习难度较大，因此，与目前行业中的龙头企业（如华亿化工）合作开展虚拟仿真工厂项目建设是一个较好的解决途径。（2） 教学方法：a.教学采用线下与线上（网络平台）结合的方式进行。b.内操外操相结合。c.虚实结合（3） 评价体系：三部分构成a.仿真实训实验预备知识考试（0.3）b.仿真操作考核。（0.4）c.内