摘要： 本文以煤氣化制造合成氨原料氣生產(chǎn)工藝為例，闡述了傳統(tǒng)教學(xué)方式存在的主要問(wèn)題，探索了情景教學(xué)法在煤化工工藝課程中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞： 煤氣化 傳統(tǒng)教學(xué)方式 情景教學(xué)法

前言

煤化工生產(chǎn)為連續(xù)化的大規(guī)模生產(chǎn)，工藝流程長(zhǎng)、設(shè)備龐大、自動(dòng)化程度高，需具有一定專業(yè)技能的操作工進(jìn)行作業(yè)。從確保生產(chǎn)穩(wěn)定、安全、高效、節(jié)能、環(huán)保等方面考慮，企業(yè)不允許實(shí)習(xí)學(xué)生動(dòng)手操作。另外，煤化工生產(chǎn)裝置投資費(fèi)用高，近期不可能在學(xué)校建立真正的生產(chǎn)實(shí)訓(xùn)基地。由于以上原因，在真正的生產(chǎn)場(chǎng)所鍛煉并提高學(xué)生的職業(yè)能力、操作技能、通用能力等是有一定難度的。

1.煤氣化課程傳統(tǒng)授課方式

1-煤氣發(fā)生爐2-燃燒室3-洗氣箱4-廢熱鍋爐5-洗氣塔6-料斗7-煙囪

如圖1所示，采用傳統(tǒng)教學(xué)方式，間歇式煤氣化生產(chǎn)合成氨原料氣-半水煤氣工藝的介紹以煤氣發(fā)生爐為核心，按照設(shè)備順序逐一介紹各設(shè)備的結(jié)構(gòu)、工作原理、作用及操作控制要點(diǎn)等，然后將整個(gè)工藝流程連貫起來(lái)介紹原輔材料的輸入和產(chǎn)品的輸出等過(guò)程。［１］

傳統(tǒng)教學(xué)方式存在的主要問(wèn)題是：學(xué)生讀圖能力較差，對(duì)設(shè)備結(jié)構(gòu)及工作原理不了解；學(xué)生對(duì)原料來(lái)源、性質(zhì)、狀態(tài)及預(yù)處理過(guò)程不清楚，對(duì)產(chǎn)品的去向不清楚；大多數(shù)學(xué)生對(duì)工藝流程圖的理解難度較大。針對(duì)上述問(wèn)題，筆者嘗試在煤氣化生產(chǎn)工藝中采用情景教學(xué)法。

2.情景教學(xué)法的應(yīng)用

情景教學(xué)法是教師根據(jù)課程內(nèi)容所描繪的情景，設(shè)計(jì)形象鮮明的畫(huà)面或動(dòng)畫(huà)、視頻短片等，輔之以詳細(xì)的解說(shuō)，使學(xué)生仿佛置身其間，如臨其境；師生在此情此景之中進(jìn)行著的一種情景交融的教學(xué)活動(dòng)。因此，情景教學(xué)法對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，啟迪思維，開(kāi)發(fā)智力等方面有獨(dú)到之處。

采用情景教學(xué)法，一般來(lái)說(shuō)，可以通過(guò)“感知—理解—深化”三個(gè)教學(xué)階段來(lái)進(jìn)行。

2.1 感知——?jiǎng)?chuàng)設(shè)畫(huà)面，引入情境，形成表象。

如圖2所示，首先介紹氣化原料，即：焦炭、塊煤、型煤等，并設(shè)置問(wèn)題：三種不同原料各自的特征是什么？有何共同點(diǎn)？為什么國(guó)內(nèi)現(xiàn)在多數(shù)氮肥企業(yè)采用型煤制氣？［２］

多數(shù)學(xué)生不知道型煤是什么，怎樣加工而成的。此時(shí)，可進(jìn)一步引入一些圖片或視頻短片介紹型煤加工工藝，如圖3所示。

接著介紹煤氣化制合成氨原料氣的氣化劑：空氣和水蒸氣，以及氣化劑的供給方式。

水蒸氣自蒸汽總管來(lái)，空氣則通過(guò)高壓離心通風(fēng)機(jī)輸送，如圖4所示。

將型煤加入煤氣發(fā)生爐，然后交替通入空氣和水蒸氣進(jìn)行氣化反應(yīng)，制造合成氨原料氣-半水煤氣，煤氣發(fā)生爐結(jié)構(gòu)示意圖及工作原理如圖5所示。

由于煤氣化容易產(chǎn)生氣-固夾帶現(xiàn)象，影響后續(xù)工序的正常生產(chǎn)，因此多數(shù)氮肥企業(yè)在煤氣發(fā)生爐出口增設(shè)了旋風(fēng)分離器，以替代傳統(tǒng)工藝流程中的燃燒室，如圖6所示。

經(jīng)氣-固分離并回收煤氣顯熱后，半水煤氣進(jìn)入洗氣塔進(jìn)行冷卻、凈化。

洗氣塔一般采用填料吸收塔，為了讓學(xué)生了解塔內(nèi)的氣液傳質(zhì)情況，此時(shí)播放一段填料塔氣液吸收的視頻錄像，并提供填料塔結(jié)構(gòu)圖和物料進(jìn)出口示意圖，如圖7所示。

半水煤氣經(jīng)除塵、回收熱量、洗滌冷卻后，送氣柜儲(chǔ)存，供下一工序使用，圖8是氣柜的外形圖和工作原理圖。

2.2 理解——深入情景，理解流程。

在介紹完煤氣化工藝流程中的原料、產(chǎn)品及主要設(shè)備后，此時(shí)再引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合課本上所學(xué)習(xí)到的知識(shí)，理論聯(lián)系實(shí)際思考前面提到的相關(guān)問(wèn)題，并逐一解決。

原料：采用型煤，可以將大量粉煤加工成型，原料適應(yīng)范圍更廣，原料成本更低，企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益更好。采用水蒸氣和空氣為氣化劑，主要完成以下兩個(gè)化學(xué)反應(yīng)：

C(g)+O₂(g)=CO₂(g)-Q₁

目的：提高爐溫，蓄積熱量，為制氣作準(zhǔn)備。

C(g)+H₂O(g)=CO(g)+H₂(g)+Q₂

目的：大規(guī)模制氣。

氣體凈化：半水煤氣經(jīng)旋風(fēng)分離器除塵、水膜除塵并降溫，為下一工序脫硫作準(zhǔn)備。

能量回收：廢熱鍋爐回收煤氣顯熱，副產(chǎn)低壓飽和蒸氣并返回煤氣發(fā)生爐作為氣化劑，以降低制氣成本。

產(chǎn)品輸出：半水煤氣送氣柜儲(chǔ)存供下一工序使用。

2.3 深化——再現(xiàn)情境。

煤氣化生產(chǎn)合成氨原料氣-半水煤氣的過(guò)程，是一個(gè)典型化工產(chǎn)品的制造過(guò)程，主要包含以下兩個(gè)單元過(guò)程。

①化學(xué)反應(yīng)單元過(guò)程——煤氣化過(guò)程。

②化工單元操作過(guò)程——流體輸送（如空氣及煤氣的輸送、洗滌水的輸送）、傳熱（廢熱鍋爐回收余熱）、非均相物系的分離（旋風(fēng)分離器氣-固分離）、傳質(zhì)（洗氣塔）等。

將上述單元過(guò)程設(shè)備按照情景教學(xué)法介紹的先后順序，重新繪制工藝流程示意圖如圖9所示。

3.運(yùn)用情景教學(xué)法的注意事項(xiàng)

設(shè)計(jì)情景是情景教學(xué)法的關(guān)鍵，情景設(shè)置，直接影響著情景教學(xué)法的教學(xué)實(shí)效。因此創(chuàng)設(shè)情景時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

3.1有趣味性：通過(guò)圖片、動(dòng)畫(huà)或視頻短片等多種形式調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

3.2有針對(duì)性：必須緊扣教材重點(diǎn)、難點(diǎn)。

3.3有誘發(fā)性：引導(dǎo)學(xué)生將畫(huà)面與問(wèn)題和書(shū)本理論聯(lián)系起來(lái)，培養(yǎng)創(chuàng)造性思維。

3.4有代表性：是學(xué)生在學(xué)習(xí)中普遍關(guān)注卻又不易弄懂的問(wèn)題，能揭示學(xué)生的思維誤區(qū)。

3.5有典型性：容易發(fā)現(xiàn)或捕捉到材料與理論之間的內(nèi)在聯(lián)系，具體材料能深刻、透徹、全面地說(shuō)明理論。

參考文獻(xiàn)：

［1］鄭廣儉，張志華主編.無(wú)機(jī)化工生產(chǎn)技術(shù)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003：17.

［2］林玉波主編.合成氨生產(chǎn)工藝［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005：9-11.