TW-GY303/II數(shù)字型萃取精餾實(shí)驗(yàn)裝置

當(dāng)課堂連接工廠：TW-GY303/II如何架起萃取精餾的實(shí)踐之橋

化工實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，一群學(xué)生正圍繞著一套閃著金屬光澤的裝置，觸摸屏上跳動的數(shù)據(jù)和塔體內(nèi)進(jìn)行的分離過程，正將教材上抽象的相平衡曲線轉(zhuǎn)化為可視化的工業(yè)操作。

在化工實(shí)訓(xùn)中心，透過玻璃精餾塔壁，可以觀察不銹鋼θ網(wǎng)環(huán)填料層上氣液兩相的傳質(zhì)過程。這是TW-GY303/II數(shù)字型萃取精餾實(shí)驗(yàn)裝置，一套將化工原理課程中“特殊精餾”章節(jié)帶進(jìn)現(xiàn)實(shí)的教學(xué)設(shè)備。

01 教學(xué)革新，從理論到觸控實(shí)操

化工職業(yè)教育正面臨深刻變革。傳統(tǒng)的“黑板+公式”教學(xué)模式已難以滿足現(xiàn)代工業(yè)對技能人才的需求。

《傳質(zhì)與分離技術(shù)》這類高職教材已經(jīng)采用了模塊化教學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將精餾、吸收、萃取等單元操作分解為可實(shí)施的教學(xué)任務(wù)。

萃取精餾作為分離共沸物或揮發(fā)度相近組分的關(guān)鍵技術(shù)，其原理理解對化工專業(yè)學(xué)生至關(guān)重要。TW-GY303/II裝置的設(shè)計(jì)正是基于這樣的教學(xué)需求。

它通過五側(cè)口玻璃塔體、填料層和全流程可視化設(shè)計(jì)，使學(xué)生能夠直觀觀察從進(jìn)料到產(chǎn)品收集的完整過程。

這套設(shè)備解決了傳統(tǒng)教學(xué)中的痛點(diǎn)——將教材中二維的流程圖和相平衡曲線，轉(zhuǎn)化為三維的、可操作的工業(yè)微縮流程。

02 技術(shù)解析，工業(yè)級精餾的教學(xué)化呈現(xiàn)

TW-GY303/II的核心構(gòu)成值得深入剖析。裝置采用雙塔結(jié)構(gòu)：一座φ25×1400mm的玻璃萃取精餾塔和一座φ25×1200mm的溶劑回收塔。

這種設(shè)計(jì)不僅用于主分離過程，還能回收萃取劑循環(huán)使用，體現(xiàn)了綠色化工和經(jīng)濟(jì)效益的教學(xué)理念。

塔內(nèi)填充的316L不銹鋼Φ3mmθ網(wǎng)環(huán)填料提供了巨大的比表面積，促進(jìn)氣液兩相充分接觸。塔外壁配置的兩段導(dǎo)電膜加熱保溫系統(tǒng)，各300W功率，可實(shí)現(xiàn)精確的溫度分區(qū)控制。

裝置的智能化控制系統(tǒng)是其突出特點(diǎn)。中央處理器執(zhí)行速度達(dá)0.64μs，配備16K內(nèi)存容量。通過內(nèi)建Ethernet支持Modbus TCP及Ethernet/IP通訊協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)級的數(shù)據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)。

一體機(jī)平板觸摸電腦作為人機(jī)交互界面，采用投射式觸控技術(shù)，確保5000萬次觸摸點(diǎn)的耐用性。這種設(shè)計(jì)使學(xué)生提前適應(yīng)現(xiàn)代工廠的控制環(huán)境。

擺動式回流比控制器是另一教學(xué)亮點(diǎn)，由塔頭上擺錘、電磁鐵圈和回流比計(jì)數(shù)器組成，回流比控制范圍達(dá)99:1-1:99。學(xué)生可通過調(diào)節(jié)這一關(guān)鍵參數(shù)，直觀觀察對分離效果的影響。

03 數(shù)字轉(zhuǎn)型，數(shù)據(jù)驅(qū)動的分離過程教學(xué)

數(shù)字型裝置的“數(shù)字”二字體現(xiàn)在全方位的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)。溫度監(jiān)測采用Pt100鉑電阻，顯示分度達(dá)0.1℃。

在萃取精餾塔和溶劑回收塔的關(guān)鍵位置——塔釜、塔節(jié)和塔頂——均布置了測溫點(diǎn)，形成了完整的溫度分布監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。

模擬量模塊的分辨率高達(dá)16位，總和精度±0.5%。這種精密測量能力使學(xué)生能夠進(jìn)行準(zhǔn)確的全塔物料衡算和過程分析。

配合數(shù)據(jù)采集軟件和在線工業(yè)組態(tài)軟件，整個(gè)分離過程可被完整記錄和回放。

工程化標(biāo)識系統(tǒng)的引入強(qiáng)化了職業(yè)素養(yǎng)培養(yǎng)。設(shè)備位號、管路流向箭頭、閥門位號等標(biāo)識，使學(xué)生沉浸在接近真實(shí)工廠的操作環(huán)境中。

這種細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)培養(yǎng)了學(xué)生的工程思維和安全意識，縮短了從學(xué)校到工廠的適應(yīng)期。

04 教學(xué)實(shí)踐，多維能力的融合培養(yǎng)

使用TW-GY303/II進(jìn)行的教學(xué)活動是多層次的。基礎(chǔ)層面，學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)掌握萃取精餾的基本原理和操作，了解其與常規(guī)精餾的核心區(qū)別。

進(jìn)層面，學(xué)生能進(jìn)行全塔物料衡算和操作過程分析，學(xué)會分析塔內(nèi)物料組成。

裝置支持的教學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容豐富：可以研究不同萃取劑對分離效果的影響，考察回流比對產(chǎn)品純度的影響，或是分析進(jìn)料位置和狀態(tài)的優(yōu)化選擇。

通過配套的數(shù)據(jù)采集軟件，學(xué)生能夠?qū)?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)導(dǎo)入電腦進(jìn)行分析處理，繪制各種工藝曲線。

這種從操作到分析再到優(yōu)化的完整訓(xùn)練，正是職業(yè)教育所強(qiáng)調(diào)的“工作過程系統(tǒng)化”教學(xué)理念的體現(xiàn)。

裝置的可移動設(shè)計(jì)——帶剎車輪的高品質(zhì)鋁合金型材框架——增加了教學(xué)靈活性。教師可以根據(jù)教學(xué)需要，在不同教學(xué)場所布置設(shè)備，或進(jìn)行分組循環(huán)實(shí)訓(xùn)。

05 行業(yè)銜接，培養(yǎng)現(xiàn)代化工的實(shí)踐者

現(xiàn)代化工生產(chǎn)正向自動化、智能化方向發(fā)展。TW-GY303/II通過全觸摸集成化控制和高穩(wěn)定數(shù)據(jù)傳輸，為學(xué)生提供了接觸工業(yè)4.0概念的早期機(jī)會。

硬件加密技術(shù)保護(hù)了教學(xué)數(shù)據(jù)的安全性，這也是工業(yè)環(huán)境中必須考慮的因素。

這套裝置的教學(xué)價(jià)值不僅限于學(xué)校?！痘卧僮鳌愤@類教材明確指出，這類實(shí)訓(xùn)設(shè)備同樣適用于企業(yè)高技能人才培訓(xùn)。

實(shí)際上，許多化工企業(yè)已經(jīng)將類似設(shè)備用于員工技能提升和工藝優(yōu)化實(shí)驗(yàn)。

值得關(guān)注的是，2023年出版的《分離過程操作與設(shè)備》教材特別強(qiáng)調(diào)了“對學(xué)生工程應(yīng)用能力、實(shí)踐技能和綜合職業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)”。

這正與TW-GY303/II的設(shè)計(jì)理念高度契合——通過接近工業(yè)實(shí)際的實(shí)訓(xùn)設(shè)備，培養(yǎng)既懂原理又善操作的現(xiàn)代化工人才。

觸摸屏上的數(shù)據(jù)曲線逐漸平穩(wěn)，塔頂產(chǎn)品收集瓶中的液體達(dá)到預(yù)定濃度。完成實(shí)驗(yàn)的學(xué)生們圍著設(shè)備討論操作參數(shù)對分離效率的影響，他們的討論中頻繁出現(xiàn)“相平衡”、“回流比”和“物料衡算”這些專業(yè)術(shù)語。

在化工實(shí)訓(xùn)中心，TW-GY303/II不僅是一套設(shè)備，更是連接理論與實(shí)踐、課堂與工廠的橋梁。當(dāng)學(xué)生們能夠自如地操作這套數(shù)字化裝置，分析處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，他們已經(jīng)邁出了成為現(xiàn)代化工實(shí)踐者的第一步。

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