化工實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與改造研究

1、化工實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與改造研究摘要：化工實(shí)驗(yàn)是化學(xué)工程與工藝等相關(guān)專業(yè)重要的專業(yè)實(shí)踐課。以工程教育專業(yè)認(rèn)證為契機(jī)，從實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)室功能調(diào)節(jié)、電力增容、氣路集中改造、通風(fēng)系統(tǒng)改造、安全設(shè)施建設(shè)、衛(wèi)生環(huán)保改造、信息化建設(shè)改造等方面，介紹了西安石油大學(xué)化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心化工實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)與改造，從硬件條件方面對工程教育專業(yè)認(rèn)證進(jìn)行了有力支撐，不斷提高辦學(xué)層次和工程人才的培養(yǎng)質(zhì)量。關(guān)鍵詞：工程教育認(rèn)證；化工實(shí)驗(yàn)室；建設(shè)與改造近年來，我國高等工程教育發(fā)展迅速，數(shù)量規(guī)模上已經(jīng)是“世界第一”1，同時(shí)也形成了較為成熟的工程教育體系。隨著經(jīng)濟(jì)全球化進(jìn)程的加快，為促進(jìn)我國工程教育的改革、加強(qiáng)工程實(shí)踐教育、促進(jìn)我國

2、工程教育參與國際交流，為我國廣大高校工科學(xué)生和工程技術(shù)人員打開國際工程執(zhí)業(yè)通道，能夠公平地參與國際就業(yè)市場的競爭，進(jìn)一步提高工程教育的質(zhì)量，提升專業(yè)的國際認(rèn)可度和影響力，與國際接軌2。工程教育專業(yè)認(rèn)證是針對工程教育專業(yè)進(jìn)行的鑒定、評估。工程教育專業(yè)認(rèn)證是目前國際上通行的工程教育質(zhì)量基本保障制度，也是實(shí)現(xiàn)工程教育的國際互認(rèn)和工程師資格國際互認(rèn)的重要基礎(chǔ)3。不同國家或地區(qū)的認(rèn)證機(jī)構(gòu)簽訂互認(rèn)協(xié)議后，相互承認(rèn)彼此認(rèn)證過的工程專業(yè)及其所授學(xué)歷、學(xué)位，實(shí)現(xiàn)各國工程教育專業(yè)認(rèn)證逐步趨于實(shí)質(zhì)等效。作為國際化程度最高、體系最完整的本科工程教育國際互認(rèn)協(xié)議華盛頓協(xié)議（WashingtonAccord，簡稱WA）是

3、一個(gè)有關(guān)工程學(xué)士學(xué)位專業(yè)鑒定的國際互認(rèn)協(xié)議。2013年6月19日，在韓國首爾召開的國際工程聯(lián)盟大會上，華盛頓協(xié)議全會一致通過我國為該協(xié)議簽約成員，標(biāo)志著我國工程教育正式與國際接軌4。2016年6月，中國成為華盛頓協(xié)議正式成員5-7，中國工程教育認(rèn)證結(jié)果將在華盛頓協(xié)議正式簽約國和地區(qū)實(shí)現(xiàn)互認(rèn)。中國加入華盛頓協(xié)議，對于增加協(xié)議在全球的影響力，促進(jìn)全球工程技術(shù)人員流動，具有十分積極的意義8-9。各高校意識到，高等工程教育國際化趨勢越來越清晰，只有經(jīng)過可靠認(rèn)證機(jī)構(gòu)所認(rèn)證的學(xué)校（專業(yè)）才是被承認(rèn)的學(xué)校（專業(yè)）；認(rèn)證實(shí)際上關(guān)系到學(xué)校的生存條件（有利于吸引學(xué)生、吸引投資等）10。自2006年教育部發(fā)布教高廳

4、函20065號正式啟動工程教育專業(yè)認(rèn)證試點(diǎn)工作以來，國內(nèi)高校各工科專業(yè)紛紛踴躍申請進(jìn)行專業(yè)認(rèn)證。我國制定了工程教育認(rèn)證辦法工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)工程教育認(rèn)證通用標(biāo)準(zhǔn)解讀及使用指南等一系列工程教育認(rèn)證規(guī)范文件。專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)是目標(biāo)導(dǎo)向和特色化的，高度重視學(xué)?；?qū)I(yè)的多樣性和個(gè)性化特點(diǎn)，鼓勵各高等院校根據(jù)各自的目標(biāo)、任務(wù)和條件，揚(yáng)長避短，充分發(fā)揮優(yōu)勢，努力辦出水平、辦出特色11。本文在工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下，對我校西安石油大學(xué)化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心化工實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與改造方面進(jìn)行了闡述，從硬件條件方面對達(dá)成工程教育專業(yè)認(rèn)證的要求進(jìn)行有力支撐和保障。1.我?；?shí)驗(yàn)室的現(xiàn)狀我校的化工實(shí)驗(yàn)主要包括化工專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和

5、化工專業(yè)實(shí)驗(yàn)兩門單獨(dú)設(shè)課的必修實(shí)驗(yàn)課。其中，化工專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)包括了化工原理、化學(xué)反應(yīng)工程和化工熱力學(xué)三門理論課的相關(guān)實(shí)驗(yàn)?；I(yè)實(shí)驗(yàn)是我?；瘜W(xué)工程與工藝專業(yè)的特色實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，主要圍繞石油化工過程展開?；?shí)驗(yàn)教學(xué)中強(qiáng)調(diào)對學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)的同時(shí)，進(jìn)一步提高學(xué)生的安全環(huán)保意識。本次工程認(rèn)證的專業(yè)是化學(xué)工程與工藝專業(yè)，它是一個(gè)基礎(chǔ)研究與工程實(shí)踐應(yīng)用并重的專業(yè)，培養(yǎng)具有解決復(fù)雜工程問題的復(fù)合型人才是我們的目標(biāo)之一。本專業(yè)旨在培養(yǎng)具備化學(xué)工程與工藝專業(yè)基礎(chǔ)知識扎實(shí)、寬厚、工程實(shí)踐能力強(qiáng)、適應(yīng)面廣，具有創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的高素質(zhì)應(yīng)用型復(fù)合工程技術(shù)人才，能夠從事化工領(lǐng)域特別是石油、天然氣、煤炭等化工行

6、業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)行與管理、新工藝、新技術(shù)的開發(fā)研制、工程設(shè)計(jì)、技術(shù)研發(fā)、安全環(huán)保等工作。在未申請進(jìn)行工程專業(yè)認(rèn)證之前，我校的化學(xué)工程與工藝專業(yè)辦學(xué)歷史長，經(jīng)費(fèi)投入嚴(yán)重不足、人員配備緊張以及其他歷史遺留原因，實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備更新周期很長，部分實(shí)驗(yàn)設(shè)備購置年代久遠(yuǎn)，經(jīng)實(shí)驗(yàn)教師的盡力維護(hù)，勉強(qiáng)可用。部分實(shí)驗(yàn)設(shè)備臺套數(shù)偏少，循環(huán)次數(shù)很多。實(shí)驗(yàn)設(shè)備功能普遍單一，能開展綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的設(shè)備比例很低。設(shè)備布置不盡合理，大功率電器使用分散，隨實(shí)驗(yàn)設(shè)備臺套數(shù)的增多，導(dǎo)致頻繁跳閘。實(shí)驗(yàn)用氣點(diǎn)分散，氣體管路凌亂。通風(fēng)系統(tǒng)過于陳舊，部分功能喪失。安全設(shè)施不夠完善，也不夠安全、統(tǒng)一。無法在硬件上從安全、環(huán)保方面保障實(shí)驗(yàn)教學(xué)的

7、高質(zhì)量完成，不能緊跟教育時(shí)代的潮流，無法施展教育引領(lǐng)作用，限制了對學(xué)生創(chuàng)新能力及工程實(shí)踐能力的提高。2.化工實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)與改造為迎接認(rèn)證委員會對我校化學(xué)工程與工藝專業(yè)的認(rèn)證考察，仔細(xì)全面梳理了我?；?shí)驗(yàn)室存在的問題，對標(biāo)工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)等采取相應(yīng)措施進(jìn)行建設(shè)和改造。實(shí)驗(yàn)室建設(shè)工作取得初步成效，保障了化工實(shí)驗(yàn)教學(xué)的順利展開和實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的提高?，F(xiàn)就主要做法進(jìn)行總結(jié)和回顧，以資借鑒。(1)更新?lián)Q代綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)備，增加設(shè)備臺套數(shù)前期調(diào)研知名廠家的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，多方比較和論證，如功能性、先進(jìn)性、價(jià)格、占地面積、高度、售后服務(wù)等后進(jìn)行政府招標(biāo)采購?；?shí)驗(yàn)裝置是工業(yè)裝置的縮小、簡化版，原理、操作流程基本相同

8、，能做到以小見大，鍛煉學(xué)生的思維、動手操作能力和解決復(fù)雜工程問題能力。一般，絕大多數(shù)高校一個(gè)實(shí)驗(yàn)采購多套同種實(shí)驗(yàn)設(shè)備，布置起來外觀上整齊劃一，也便于指導(dǎo)教師講授和指導(dǎo)。但也存在一個(gè)問題，就是學(xué)生只能掌握一種設(shè)備的使用方法、見識一種實(shí)驗(yàn)設(shè)備，造成知識面狹窄。由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備并非標(biāo)準(zhǔn)定型設(shè)備，為擴(kuò)大學(xué)生的視野，現(xiàn)在我們在采購儀器的時(shí)候，有意讓設(shè)備生產(chǎn)廠商在設(shè)備的配置上體現(xiàn)多樣性，如在吸收和解吸綜合實(shí)驗(yàn)中，我們8套實(shí)驗(yàn)裝置采用的都是填料塔，但填料可以做到各不相同，有意讓學(xué)生認(rèn)識不同種類的填料，比較不同填料的特性；相比原先的吸收實(shí)驗(yàn)，設(shè)備綜合性得到了提高，能將原來的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開發(fā)成綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)用

9、泵，一般都是小型離心泵，要求學(xué)生掌握離心泵的原理、操作步驟、流量調(diào)節(jié)方法等。但在精餾實(shí)驗(yàn)中，我們就用到了齒輪泵，它的原理、操作步驟、流量調(diào)節(jié)方法等與離心泵大不相同。實(shí)驗(yàn)設(shè)備的更新?lián)Q代大大改善了實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境，促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的深入和革新，與時(shí)俱進(jìn)，為更好地培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力奠定了堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)。(2)調(diào)整實(shí)驗(yàn)室功能對原有實(shí)驗(yàn)室，按照功能、聯(lián)系緊密程度、相關(guān)性等進(jìn)行調(diào)整，以便于分類管理。如換熱器綜合實(shí)驗(yàn)、洞道干燥速率曲線測定實(shí)驗(yàn)、精餾操作與塔效率的測定實(shí)驗(yàn)和催化裂化實(shí)驗(yàn)對電力需求很大，功率高，并分散在幾個(gè)相對較遠(yuǎn)的實(shí)驗(yàn)室，電力增容改造難度大、費(fèi)用高。通過內(nèi)部調(diào)整，把它們安排在相鄰或

10、相近的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，電力專線的布置相對集中，也只需對這幾個(gè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行電力增容，其他實(shí)驗(yàn)室電力負(fù)荷滿足要求，這樣改造費(fèi)用也大大降低，同時(shí)安全性也大大提高。第二維里系數(shù)的測定實(shí)驗(yàn)和色譜法測定無限稀釋溶液的活度系數(shù)實(shí)驗(yàn)都要用氣，把它們二者調(diào)整布置到一個(gè)大實(shí)驗(yàn)室，大大節(jié)省了氣路長度，便于進(jìn)行泄露報(bào)警設(shè)置、排風(fēng)設(shè)計(jì)等，也利于安全管理。(3)電力增容改造集中大功率電器，減少電力分布點(diǎn)位。增設(shè)電力專線為布置在不遠(yuǎn)處的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行供電。(4)集中氣路改造增設(shè)氣瓶間。幾乎將所有高壓氣瓶都集中安置在氣瓶間，各實(shí)驗(yàn)室用氣通過不銹鋼無縫氣路進(jìn)行供應(yīng)，采用二級減壓進(jìn)行壓力控制。氣瓶間和各實(shí)驗(yàn)室用氣點(diǎn)增設(shè)泄露報(bào)警。氣瓶間增

11、設(shè)氣瓶壓力低壓報(bào)警和氣體泄露自動排風(fēng)系統(tǒng)。(5)通風(fēng)系統(tǒng)改造化工實(shí)驗(yàn)室難免會產(chǎn)生有毒、有害、易燃、易爆、腐蝕性、難聞的氣體，為控制實(shí)驗(yàn)室內(nèi)化學(xué)污染物的濃度與危害，借助專業(yè)認(rèn)證，對整棟實(shí)驗(yàn)樓進(jìn)行了全面通風(fēng)系統(tǒng)改造。室外架設(shè)多個(gè)風(fēng)機(jī)和氣體管路及尾氣處理系統(tǒng)，室內(nèi)合理布置各換氣點(diǎn)、萬向排風(fēng)罩、通風(fēng)柜和通風(fēng)櫥的數(shù)量，按照實(shí)驗(yàn)室面積、高度、換氣量、換氣頻次等進(jìn)行變頻控制。按要求，通風(fēng)設(shè)備設(shè)獨(dú)立開關(guān)控制?；瘜W(xué)化工類實(shí)驗(yàn)室換氣要求每小時(shí)大于10次，實(shí)驗(yàn)室無人時(shí)換氣可減少為6次。通常，實(shí)驗(yàn)室的噪聲（室內(nèi)背景噪聲級）限制值為70dB（A）。按新標(biāo)準(zhǔn)新建的通風(fēng)系統(tǒng)為廣大師生提供了安全、舒適的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，減少了師生暴

12、露在危險(xiǎn)氣氛環(huán)境下的可能，并且更加靜音、節(jié)能。(6)實(shí)驗(yàn)室安全改造實(shí)驗(yàn)室安全設(shè)施是實(shí)驗(yàn)過程安全的基礎(chǔ)和保障。對實(shí)驗(yàn)室安全設(shè)施進(jìn)行提升改造，滿足工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的總體要求。實(shí)驗(yàn)室安全主要包括防火、防盜、防事故。要形成一套完整的安全管理體系，使實(shí)驗(yàn)室始終處于安全運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。增設(shè)安全環(huán)保知識考試，要求每個(gè)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的學(xué)生都要通過安全環(huán)保知識考試才有資格進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。每套實(shí)驗(yàn)裝置張貼安全操作規(guī)范。各實(shí)驗(yàn)室內(nèi)門口1.5m范圍內(nèi)配備消防器材箱，箱內(nèi)有滅火器、滅火毯、消防沙、消防桶、護(hù)目鏡、勞保用品，如線手套、防燙手套、橡膠手套、防化靴等。室內(nèi)門口墻上1.2m處懸掛急救箱，箱內(nèi)配備創(chuàng)可貼、碘伏、消毒

13、紗布、醫(yī)用棉簽、藿香正氣水等常用急救藥品及簡單醫(yī)用器材，以備師生受輕傷時(shí)，用以急救。室內(nèi)水池邊安裝了簡易洗眼器。室內(nèi)張貼禁止飲食警示標(biāo)志，加裝溫、濕度計(jì)。設(shè)備標(biāo)識、標(biāo)牌粘貼整齊美觀，同類標(biāo)識粘貼高度一致。室內(nèi)張貼安全逃生疏散圖、疏散指示標(biāo)志。實(shí)驗(yàn)設(shè)備周邊設(shè)置黃黑相間警界線。各功能區(qū)（危廢區(qū)、清潔用具區(qū)、垃圾桶、消防器材區(qū)等）周邊設(shè)置定位線，定位線內(nèi)有放置相應(yīng)物品的名稱標(biāo)識。對具有潛在安全隱患的實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備，均加裝了防護(hù)裝置和警示標(biāo)志。如對高溫實(shí)驗(yàn)設(shè)備要做防燙保溫隔熱處理，顯眼處張貼高溫、防燙警示標(biāo)志。對運(yùn)動部件加裝了防護(hù)裝置。對用電設(shè)備做好接地處理，顯眼處張貼小心觸電警示標(biāo)志。謹(jǐn)防電力設(shè)備超

14、負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，電線絕緣保持良好，防止老化的電線發(fā)生短路、引發(fā)火災(zāi)。室外，在實(shí)驗(yàn)室門口墻上懸掛實(shí)驗(yàn)室責(zé)任人信息牌，信息內(nèi)容包括責(zé)任人姓名、電話等，以便于在實(shí)驗(yàn)室發(fā)生危險(xiǎn)時(shí)，能第一時(shí)間聯(lián)系到責(zé)任人。應(yīng)急照明系統(tǒng)安裝雙頭應(yīng)急燈。室外公共區(qū)域設(shè)置噴淋系統(tǒng)、洗眼器。實(shí)驗(yàn)室消毒記錄單貼于門外或掛于門內(nèi)門口附近。(7)實(shí)驗(yàn)室衛(wèi)生環(huán)保改造要求實(shí)驗(yàn)設(shè)備干凈、無塵、無污漬；環(huán)境整潔。墻面重新刷白色乳膠漆。室內(nèi)嚴(yán)禁堆放易燃、易爆物品及其他雜物。對于廢氣，打開室內(nèi)通風(fēng)系統(tǒng)，將其抽至設(shè)在樓頂?shù)膹U氣處理柜進(jìn)行處理后達(dá)標(biāo)排放。對產(chǎn)生的廢渣、廢液依據(jù)其物理化學(xué)特性進(jìn)行分類收集，暫存于室內(nèi)危廢區(qū)中加蓋的廢液桶、廢固箱內(nèi)。當(dāng)室內(nèi)存量

15、達(dá)到一定量時(shí)，統(tǒng)一轉(zhuǎn)至室外指定位置，交由有資質(zhì)的廢物處置公司進(jìn)行統(tǒng)一處置。但實(shí)驗(yàn)室盡量要從源頭上不產(chǎn)或少產(chǎn)這類危廢物?；?shí)驗(yàn)教學(xué)中時(shí)刻強(qiáng)調(diào)環(huán)保意識12。(8)信息化建設(shè)改造仿真實(shí)驗(yàn)在原2D仿真實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，新增3D仿真實(shí)驗(yàn)和培訓(xùn)。學(xué)生通過課前實(shí)驗(yàn)裝置的仿真預(yù)習(xí)和化工單元仿真、化工實(shí)驗(yàn)過程仿真操作練習(xí)，掌握了實(shí)驗(yàn)原理，知曉了實(shí)驗(yàn)?zāi)康模煜ち藢?shí)驗(yàn)裝置和操作流程，了解了實(shí)驗(yàn)背景知識、安全注意事項(xiàng)和實(shí)驗(yàn)中可能會出現(xiàn)的意外狀況，可以幫助學(xué)生預(yù)習(xí)真實(shí)實(shí)驗(yàn)，對自主實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)也具有很強(qiáng)的參考價(jià)值。通過仿真安全培訓(xùn)和考試，強(qiáng)化了學(xué)生的安全意識。VR虛擬增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)技術(shù)，給學(xué)生以三維實(shí)景體驗(yàn)，獲得身臨其境的感性認(rèn)識，見到整個(gè)工廠的布置概貌、真實(shí)的各類、各種閥門、管線、工業(yè)設(shè)備及其內(nèi)部構(gòu)造、工作原理等，彌補(bǔ)了課堂理論教學(xué)的不足，收獲了大量感性知識，對于生產(chǎn)實(shí)習(xí)頗具裨益。3.結(jié)論我院化學(xué)工程與工藝專業(yè)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，獲批教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”試點(diǎn)專業(yè)和陜西省“一流專業(yè)”，已建成較完善的人才培養(yǎng)體系。已于2020年6月份通過了中國工程教育專業(yè)認(rèn)證（工認(rèn)協(xié)(2020)15號）。通過專業(yè)認(rèn)證，讓我們認(rèn)識到了本專業(yè)與國家高等工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)尚有一定差距。在認(rèn)真分析專家組的反饋意見和建議后，用OBE（Outcomes