实验简介：
课程团队依托矿盐资源深度利用技术国家地方联合工程研究中心、江苏省盐化工实验室等实验平台，本实验源于团队老师为某上市公司开发的“副产盐酸生产氯乙烷工艺开发及产业化”项目，入选2017年度江苏省技术转移联盟“十大技术转移优秀案例”。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，契合新工科教育背景下，化学工程与工艺专业课程体系发展需求和专业认证要求。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。
实验背景：
本实验项目4学时，面向化学工程学院化学工程与工艺专业大三学生开设，有效支撑该专业核心主干课如《化工工艺学》《化工设计》《化学反应工程》《化工综合实训》等理论和实践课程的教学。实验可有效提高学生对化学反应工艺研发的认知和实践水平，培养学生具备解决反应工艺设计优化的复杂工程问题能力。
（1）绿色化工专业人才培养是国家重大战略的迫切需求
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。
（2）绿色化工工艺开发是大学思政教育的生动教材
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。本实验为某公司副产废盐酸资源开发绿色处理工艺，将其转化成高附加值工业产品，鼓励学生将所学知识运用于实践中，培养其形成强烈的专业自豪感，坚定绿色发展理念和建设“绿色中国”的使命和信心。
（3）弥补实体实验不足，增强探究性，提升人才培养质量
化工类虚拟仿真实验可实现真实实验不具备或难以完成的教学功能，在涉及高危或极端的环境，不可及或不可逆的操作，高成本、高消耗、大型或综合训练等情况时，提供可靠、安全和经济的实验项目，实现学生在虚拟环境中运用虚拟实验设备完成相应的实验内容，达到预期的教学目标。
本实验项目所用的原料为浓盐酸和乙醇，存在强腐蚀性、高挥发性及易燃易爆等危险因素。采用虚拟仿真技术，避免了该项目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，既让学生掌握了实验实践过程中的知识和技术，又保护了学生的人身安全。本项目基于虚拟仿真软件能够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，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。
设计原则：
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。然而，化工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，团队依托相关的教学、科研平台和成果，自主研发了废盐酸资源利用反应工艺研发虚拟仿真实验，设计原则为：
（1）本实验坚持“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。
（2）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。
（3）实验将绿色可持续发展课程思政贯穿始终，实施立德树人。实验中，学生通过努力学习，获取各环节的成绩，培养了学生自主学习，不断探索的精神。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。
实验目标：
本实验根据《化工综合实训》课程大纲及关键知识点，结合化学工程与工艺专业应用背景，构建了面向废盐酸资源利用工艺研发的虚拟仿真实验，以化学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等环节为主线，开展实验，达到以下实验目的：
（1）掌握工艺路线的定性评价和选择的方法，树立资源循环利用的绿色环保理念。
（2）理解反应热力学与动力学参数对反应结果的影响，掌握计算方法；能够针对特定要求，优化反应条件，并理解其对反应器设计的影响。
（3）理解化学反应信息和相平衡性质与反应器类型及其结构的关联，并能据此完成反应器选型、结构初步设计与部件组装。
（4）能够综合考虑安全、能量利用等因素合理选择、连接反应器周边设备，设计优化可行的反应工艺方案。
（5）掌握异常工况与事故综合处置措施与流程，提升学生异常工况和突发事故处置的能力。
实验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，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，对高水平化工专业领域人才培养具有重要意义。课程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。
实验要求：
（1）专业与年级要求
本实验是《化工综合实训》实训课程的一部分，针对化学工程与工艺专业大学三年级学生开设。
（2）基本知识和能力要求
本实验要求学生掌握基本的无机化学、有机化学和物理化学等知识，具有较强的自主学习能力和自主探索能力，能够在基础知识、分析设计、应用探索三个层次的实验中总结分析特定实验结果背后的原因，将专业理论知识活学活用。
