TW-GY318一氧化碳中低溫串聯(lián)變換實(shí)驗(yàn)裝置
TW-GY318一氧化碳中低溫串聯(lián)變換實(shí)驗(yàn)裝置：化工教學(xué)的高效平臺(tái)
在實(shí)驗(yàn)設(shè)備前仔細(xì)觀察溫度變化的學(xué)生，不僅是在收集數(shù)據(jù)，更是在培養(yǎng)工程思維。
在化工專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，一氧化碳中低溫串聯(lián)變換實(shí)驗(yàn)裝置一直是不可或缺的重要平臺(tái)。作為職業(yè)院?；I(yè)的教師，我深刻認(rèn)識(shí)到一套設(shè)計(jì)合理、貼近工業(yè)實(shí)際的實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)學(xué)生理解催化反應(yīng)原理、掌握工程實(shí)踐能力的重要性。
今天，我將向各位同行詳細(xì)介紹TW-GY318一氧化碳中低溫串聯(lián)變換實(shí)驗(yàn)裝置，這款近年來(lái)在我們教學(xué)實(shí)踐中表現(xiàn)優(yōu)異的設(shè)備。
01 實(shí)驗(yàn)裝置的教學(xué)定位
在化工專業(yè)教學(xué)中，一氧化碳變換反應(yīng)是理解多相催化原理的典型案例。TW-GY318裝置專為化工、環(huán)境等領(lǐng)域科研教學(xué)設(shè)計(jì)，能夠精準(zhǔn)模擬工業(yè)級(jí)一氧化碳變換反應(yīng)場(chǎng)景。
該裝置采用模塊化設(shè)計(jì)，包含進(jìn)氣預(yù)處理、反應(yīng)系統(tǒng)、溫控單元與尾氣檢測(cè)四大核心模塊。
這種設(shè)計(jì)思想讓學(xué)生能夠直觀理解化工流程的整體性與系統(tǒng)性。
通過(guò)這個(gè)平臺(tái)，學(xué)生可以進(jìn)一步理解多相催化反應(yīng)有關(guān)知識(shí)，初步接觸工藝設(shè)計(jì)思想，掌握氣固相催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)研究方法及催化劑活性的評(píng)比方法。
最終，學(xué)生能夠獲得兩種催化劑上變換反應(yīng)的速率常數(shù)與活化能E，這些數(shù)據(jù)對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的科研思維至關(guān)重要。
02 裝置的核心技術(shù)特點(diǎn)
TW-GY318裝置集成了多項(xiàng)實(shí)用功能，使其成為化工實(shí)驗(yàn)教學(xué)的理想選擇。
該裝置可靈活切換中溫（300-450℃）與低溫（180-280℃）反應(yīng)模式，適配鐵鉻系、銅鋅鋁系等不同催化劑性能測(cè)試。
中變反應(yīng)器采用不銹鋼材質(zhì)，尺寸為Φ25×600mm，配備開(kāi)啟式三段加熱爐，功率3KW，溫控范圍350～500℃。低變反應(yīng)器同樣為不銹鋼材質(zhì)，尺寸ф25×600mm，溫控范圍220～320℃。
溫度控制是催化反應(yīng)的關(guān)鍵，裝置搭載高精度熱電偶與在線氣體分析儀，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)反應(yīng)溫度、壓力及CO轉(zhuǎn)化率。
通體采用316L不銹鋼材質(zhì)，耐腐蝕且密封性強(qiáng)，確保實(shí)驗(yàn)安全穩(wěn)定。裝置外形尺寸為2000×550×2000mm（長(zhǎng)×寬×高），采用可移動(dòng)式設(shè)計(jì)，帶3寸雙剎車輪，便于實(shí)驗(yàn)室布局調(diào)整。
03 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)際應(yīng)用
在實(shí)踐教學(xué)中，我們通常將TW-GY318裝置的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分為三個(gè)層次：基礎(chǔ)認(rèn)知實(shí)驗(yàn)、技能訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)和綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。
基礎(chǔ)認(rèn)知實(shí)驗(yàn)主要讓學(xué)生熟悉設(shè)備流程和反應(yīng)原理；技能訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)側(cè)重于操作技能和數(shù)據(jù)測(cè)量；綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)則鼓勵(lì)學(xué)生自主設(shè)計(jì)參數(shù)，培養(yǎng)解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。
典型的實(shí)驗(yàn)流程如下：
首先，學(xué)生需要檢查系統(tǒng)是否處于正常狀態(tài)，開(kāi)啟氮?dú)怃撈浚脫Q系統(tǒng)約5分鐘。
接著，接通電源，緩慢升高反應(yīng)器溫度，同時(shí)把脫氧槽緩慢升溫至200℃，恒定。
當(dāng)催化劑床層溫度升至100℃時(shí)，開(kāi)啟管道保溫控制儀，開(kāi)啟水飽和器，同時(shí)打開(kāi)冷卻水。
調(diào)節(jié)中、低變反應(yīng)器溫度到實(shí)驗(yàn)條件后，切換成原料氣，穩(wěn)定20分鐘左右，隨后進(jìn)行分析，記錄實(shí)驗(yàn)條件和數(shù)據(jù)。
通過(guò)這一過(guò)程，學(xué)生不僅能掌握化工實(shí)驗(yàn)的基本技能，更能培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。
04 虛擬仿真的創(chuàng)新融合
隨著教學(xué)手段的現(xiàn)代化，虛擬仿真技術(shù)也成為傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的有效補(bǔ)充。我們?cè)诮虒W(xué)中開(kāi)展以實(shí)為主、以虛為輔的混合教學(xué)模式。
虛擬實(shí)驗(yàn)大大降低了實(shí)驗(yàn)操作風(fēng)險(xiǎn)，彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)時(shí)間和條件的不足。
在CO中溫-低溫串聯(lián)催化轉(zhuǎn)化仿真實(shí)驗(yàn)中，我們實(shí)現(xiàn)了4項(xiàng)課程目標(biāo)平均達(dá)成度分別為0.80、0.91、0.83和0.73的良好教學(xué)效果。
仿真實(shí)驗(yàn)中的理論學(xué)習(xí)、習(xí)題測(cè)驗(yàn)、流程設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作和報(bào)告處理的過(guò)程性評(píng)價(jià)制度涵蓋了學(xué)生整體學(xué)習(xí)過(guò)程，綜合反映學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度和綜合實(shí)踐的能力。
05 安全操作的專業(yè)考量
化工實(shí)驗(yàn)教學(xué)必須將安全放在首位。TW-GY318裝置在設(shè)計(jì)上充分考慮了實(shí)驗(yàn)安全，但操作中的注意事項(xiàng)仍需向?qū)W生重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)。
由于實(shí)驗(yàn)過(guò)程有水蒸汽加入，為避免水汽在反應(yīng)器內(nèi)冷凝使催化劑結(jié)塊，必須在反應(yīng)床溫升至150℃以后才能啟用水飽和器。
同樣，停車時(shí)，在床溫降到150℃以前就需關(guān)閉飽和器。
另外，由于催化劑在無(wú)水條件下，原料氣會(huì)將它過(guò)度還原而失活。
故在原料氣通入系統(tǒng)前要先加入水蒸汽，相反停車時(shí)，必須先切斷原料氣，后切斷水蒸汽。
這些安全要點(diǎn)不僅是操作規(guī)則，更是培養(yǎng)學(xué)生工程思維和安全意識(shí)的重要環(huán)節(jié)。
每次實(shí)驗(yàn)課結(jié)束時(shí)，我常對(duì)學(xué)生說(shuō)：這套裝置的價(jià)值不僅在于它本身，更在于它為我們提供的工程思維訓(xùn)練場(chǎng)。
從反應(yīng)溫度控制到催化劑活性評(píng)估，從氣體流量調(diào)節(jié)到數(shù)據(jù)處理分析，每一個(gè)環(huán)節(jié)都蘊(yùn)含著化工生產(chǎn)的精髓。
當(dāng)我們培養(yǎng)的學(xué)生能夠在就業(yè)市場(chǎng)上脫穎而出，當(dāng)他們?cè)诨て髽I(yè)能夠快速適應(yīng)崗位要求，我想，這與他們?cè)赥W-GY318實(shí)驗(yàn)裝置上的反復(fù)練習(xí)和思考是分不開(kāi)的。
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