加压氢化反应虚拟仿真实验的建设与应用

doi:10.3866/PKU.DXHX201912048

大学化学 >> 2021, Vol. 36 >> Issue (2): 1912048.doi: 10.3866/PKU.DXHX201912048

加压氢化反应虚拟仿真实验的建设与应用

杜静¹^,²^,³, 马骁飞¹^,²^,³, 赵温涛¹^,²^,³^,*()

¹ 天津大学化学化工国家级实验教学示范中心, 天津 300072
² 天津大学化学化工国家级虚拟仿真实验教学中心, 天津 300072
³ 天津大学理学院化学系, 天津 300072

收稿日期:2019-12-13 录用日期:2020-01-08 发布日期:2020-02-20
通讯作者: 赵温涛 E-mail:wentao_zhao@tju.edu.cn
作者简介:赵温涛，Email: wentao_zhao@tju.edu.cn
基金资助:
2020年天津市普通高等学校本科教学质量与教学改革项目(B20100560)

Construction and Application of Virtual Simulation Experiment of Pressurized Hydrogenation

Jing Du¹^,²^,³, Xiaofei Ma¹^,²^,³, Wentao Zhao¹^,²^,³^,*()

¹ National Demonstration Center for Chemistry and Chemical Engineering Education, Tianjin University, Tianjin 300072, China
² National Virtual Simulation Experimental Teaching Center of Chemistry and Chemical Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072, China
³ Department of Chemistry, School of Science, Tianjin University, Tianjin 300072, China

Received:2019-12-13 Accepted:2020-01-08 Published:2020-02-20
Contact: Wentao Zhao E-mail:wentao_zhao@tju.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

为扩大加压氢化这一实用技术在本科教学中的应用，使学生能够熟练使用氢气这种易燃易爆气体，提出并建设了加压氢化反应的虚拟仿真实验。基于三位诺贝尔奖获得者在氢化反应领域的相关工作，开展加压氢化反应的虚拟仿真实验。该实验建设包括仿真软件资源、学习共享平台、移动端学习资源、流程建设、评价体系建设，充分发挥虚拟仿真技术在化学化工领域中的作用，为一些难以在教学中开展的化学化工实验课程开辟了新的道路。

关键词: 虚拟仿真, 加压氢化, 化学化工

Abstract:

In order to expand the application of pressurized hydrogenation in undergraduate teaching and help students use hydrogen in a safe and proficient way, a virtual simulation experiment of pressurized hydrogenation reaction was proposed and constructed. Based on the work of three Nobel Prize winners in the field of hydrogenation, the virtual simulation experiment of pressurized hydrogenation was carried out. The experimental construction includes simulation software resources, learning sharing platform, mobile learning resources, process construction and evaluation system construction, which gives full play to the role of virtual simulation technology in the field of chemical engineering and blazing a new trail for some chemical engineering laboratory courses that are difficult to be carried out in teaching.

Key words: Virtual simulation, Pressurized hydrogenation, Chemical industry

MSC2000:

杜静, 马骁飞, 赵温涛. 加压氢化反应虚拟仿真实验的建设与应用[J]. 大学化学, 2021, 36(2): 1912048.

Jing Du, Xiaofei Ma, Wentao Zhao. Construction and Application of Virtual Simulation Experiment of Pressurized Hydrogenation[J]. University Chemistry, 2021, 36(2): 1912048.

图/表 17

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参考文献 13

1	Qiu B. ; Wang W. ; Yang X. Front. Chem. 2019, 10, 627.
2	Zhao Y. ; Ke W. ; Zheng F. ACS Appl. Mater. Inter. 2019, 10, 1021.
3	汪志雷; 潘旭海; 蒋军成. 南京工业大学学报(自然科学版), 2019, 41 (5), 656. doi: 10.3969/j.issn.1671-7627.2019.05.018
4	Astbury G. ; Hawksworth S. Int. J. Hydrog. Energy 2007, 32 (13), 2178. doi: 10.1016/j.ijhydene.2007.04.005
5	教育部.关于2017-2020年开展示范性虚拟仿真实验教学项目建设的通知. (教高厅[2017]4号)[Z]. 2017.
6	教育部.关于开展国家虚拟仿真实验教学项目建设工作的通知. (教高函[2018]5号)[Z]. 2018.
7	唐向阳; 马骁飞; 郭翠梨; 田宜灵. 高等理科教育, 2015, (6), 102. doi: 10.3969/j.issn.1000-4076.2015.06.017
8	颜黎光; 黄泽恩. 实验技术与管理, 2015, 35 (7), 152.
9	宋福元; 杨龙滨; 张国磊; 李彦军; 葛坤. 高等工程教育研究, 2019, (S1), 209.
10	狄海廷; 董喜斌; 李耀翔; 辛颖; 石金龙. 实验技术与管理, 2018, 35 (5), 236.
11	祖强; 魏永军; 熊宏齐. 实验技术与管理, 2017, 34 (10), 153.
12	杨选瑾; 熊宏齐. 中国大学教学, 2018, (3), 77.
13	熊宏齐. 实验技术与管理, 2019, 36 (9), 1.

操作步骤编号	说明
1	完成安全知识选择题与判断对错题目，检测学习效果
2	仿真操作应完成高压釜盖与釜体的连接与安装，拆卸
3	控制管路，向高压釜内充入指定压力的气体，并放气
4	使用氮气及氢气完成气体置换

交互性操作步骤编号	说明
5	向高压釜内加入反应原料
6	仿真操作应完成高压釜安装
7	使用氮气及氢气完成气体置换
8	控制指定的反应条件
9	停止加热，冷却，缷压
10	氮气置换
11	显示结果，并完成实验报告

交互性操作步骤编号	说明
12	确定实验方案，根据压力容器体积及文献数据，计算各原料的用量
13	确定仿真操作的顺序，并完成仿真操作
14	显示结果，并完成实验报告

交互性操作步骤编号	说明
15	根据文献数据，确定拟研究的反应条件影响因素：由四个条件中，确定一个
16	确实方案确定：给出拟优化反应条件的五个值，固定其他反应条件值。得出五个实验条件
17	确定实验操作顺序，并完成仿真操作
18	根据仿真实验结果，画出变化趋势，进行分析，并完成实验报告

[1]	王薇, 吕东煜, 董立军, 袁呈山, 沈永雯, 兰景凤, 陆广农, 徐向阳. 混合式教学模式在化学实验室安全课程中的探索与应用[J]. 大学化学, 2021, 36(2): 2002031-0.
[2]	万坚, 任彦亮, 饶立, 魏林, 李永健, 邓阳, 孟祥高, 原弘. 蛋白–配体复合物的结构及其相互作用分子机制的虚拟仿真实验项目的建设与教学实践——COVID-19肺炎疫情防控时期线上教学的案例[J]. 大学化学, 2021, 36(1): 2003066-0.
[3]	张海波, 刘海燕, 丁琼, 黄驰, 赵发琼, 刘欲文. 基于虚拟仿真实验的锂离子电池正极材料制备及性能探究[J]. 大学化学, 2021, 36(1): 2006051-0.
[4]	杜静, 赵温涛, 冯霞, 马骁飞. 化学化工虚拟仿真实验教学平台的建设与应用[J]. 大学化学, 2021, 36(1): 2005078-0.
[5]	马莹, 张恒, 宋其圣, 胡清萍. 虚拟仿真实验项目助力实验课在线教学[J]. 大学化学, 2020, 35(5): 223-228.
[6]	朱平平, 冯红艳, 邵伟, 郑媛, 李玲玲, 李婉, 方思敏, 张万群, 李维维, 盛翔, 胡万群, 高明丽, 兰泉, 蒋俊, 金谷, 查正根, 刘卫, 黄微, 刘红瑜, 刘光明. “互联网+”背景下大学化学实验的在线辅助教学模式创新及成效探索[J]. 大学化学, 2020, 35(5): 278-282.
[7]	闫毅, 颜静, 姚东东, 顾军渭. “高分子材料合成创新实验”线上教学探索与实践[J]. 大学化学, 2020, 35(5): 249-255.
[8]	魏灵灵, 徐玲, 魏恒伟, 张永策, 胡涛, 崔淼, 焦桓. 现代教育技术构建氧化还原反应线上实验教学的策略探索与实践[J]. 大学化学, 2020, 35(5): 236-243.
[9]	马艺, 张伟强, 薛东旭, 张航, 顾泉, 郑浩铨, 翟全国, 高玲香. 多维度构建和实施线上实验课堂的探索与实践[J]. 大学化学, 2020, 35(5): 229-235.
[10]	郭明, 王珏, 熊蔓, 吴荣晖, 杨雪娟, 周建钟, 李铭慧, 栗嘉骏. 生物质裂解产物的制备及HPLC检测其成分的虚拟仿真实验开发[J]. 大学化学, 2020, 35(12): 237-246.
[11]	张永红, 王斌, 金伟伟, 夏昱, 刘晨江. “线上线下-虚实结合”在有机化学实验教学中的应用探索——以正溴丁烷的制备实验为例[J]. 大学化学, 2020, 35(12): 180-186.
[12]	朱平平,冯红艳,金谷,查正根,郑媛,兰泉,高明丽,盛翔. 大学化学实验安全教育和管理的创新与实践[J]. 大学化学, 2017, 32(12): 48-52.
[13]	王荣民,何玉凤,宋鹏飞,杨志旺,杨彩霞,冯瑞丽. 互联网+时代检索化学化工信息与获取原文的便捷方法[J]. 大学化学, 2017, 32(1): 69-73.
[14]	吴爱斌,李鹏飞,陈银,龚银香. 大类培养模式下非化学化工专业有机化学教学改革[J]. 大学化学, 2016, 31(9): 20-23.

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Construction and Application of Virtual Simulation Experiment of Pressurized Hydrogenation

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