案例分享 | 废盐酸资源利用反应工艺研发虚拟仿真实验

随着我国社会经济高速发展，资源消耗日益加剧。绿色化工对加快促进我国发展方式绿色转型，实现资源高效利用和循环利用，推动碳达峰、碳中和具有重要意义。培养秉持绿色发展理念、基础扎实、善于创新的化工专业人才，既是国家绿色发展战略的要求，也是行业发展的需要。

背景与痛点

盐酸是化学工业的重要原料之一，广泛应用于化学原料、染料、医药、食品、印染、皮革、制糖、冶金等行业。近年来，化工行业废盐酸存储、运输中泄露事故时有发生，由于盐酸属于强腐蚀且高挥发性化学物质，一旦泄露会形成大面积白雾并带有浓厚的刺激气味，对周围环境和生态造成恶劣影响，导致停产整顿，造成很大经济损失。

也正因为如此，实际生产过程中的高危险（强腐蚀、易燃易爆）、不可逆操作（工业生产一旦开车不可逆转）、高成本（设备投资成本大）、高消耗（每批次消耗大量试剂）及产生废酸、废水等环境有害物质，导致相关实验具有危险因素与成本消耗，工艺研发实训教学面临“周期长、难开展”“成本高、难实现”和“高危险，难实践”的痛点。

解决方案

针对现实教学痛点，南京恒点信息技术有限公司与淮阴工学院共同打造《废盐酸资源利用反应工艺研发虚拟仿真实验》，运用真实项目数据，将科研成果转化为教学案例，积极推进科研反哺教学，践行OBE理念（成果导向教育），契合新工科教育发展要求，实现技术、教育、人才要素的良性循环，推动新质生产力发展。

实验以为某公司开发废盐酸资源综合利用反应工艺为目的开展，学生首先完成处理工艺的选择，针对反应机理进行反应参数的计算与优化，确定最佳工艺条件；然后对反应器结构进行设计和优化，确定合适的反应器型式；最后通过学生自主设计，选取反应系统设备并集成工艺流程，根据生产运行情况优化反应工艺，以达到预期目标。

设计亮点

项目使学生在虚拟环境中短时间内完成工艺开发、设计与生产各环节，避免盐酸、乙醇等化工品强腐蚀性、高挥发性及易燃易爆等危险因素，有效提高学生运用化学、化工原理与技术解决复杂化工问题的能力，提升高素质应用型化工人才的培养质量。

实验坚持“以学生为中心”的实验教学理念。综合采用了任务驱动式、情景体验式、容错探究式教学方法，引导学生运用控制变量法、推理法、趋势观察法、综合比较法等实验方法完成实验任务。

实现以任务为主线，由浅入深的学习规律，教师引导学生开展自主学习，通过线上讨论和线下交流的方式为学生释疑，并鼓励学生互动研讨、协作互助。本实验构建了反应参数计算与优化，反应器选项与结构设计，反应系统集成与运行，异常工况与事故处置四个层次递进，环环相扣的教学实验环节。

实验还将绿色可持续发展课程思政贯穿始终，实施立德树人。通过绿色化工前沿知识的应用，让学生感悟国家绿色可持续发展，树立科技强国责任感。

结语

恒点通过校企合作共建虚拟仿真实验项目，在传授知识的基础上，利用计算机信息化、虚拟现实等手段弥补化工实训实验和设计方面的不足，通过实验提升学生专业知识和实践能力，培养学生专业知识应用、专业技能和专业素养，拓展教学的深度和广度，提升了教学效果，对标人才培养目标；同时，在实验中融合了立德树人和课程思政元素，实现学生培养的素质目标。课程，对高水平化工专业领域人才培养具有重要意义。