《化工工藝學》教學大綱1

PAGEPAGE11《化工工藝學》教學大綱課程編號：131011課程名稱：化工工藝學英文名稱：ChemicalTechnology課程類型:專業(yè)課總學時：70講課學時：70實驗學時：化工見習，時間為8-10天學分：4適用對象：應用化工技術(shù)專業(yè)學生第一部分大綱說明一、課程的性質(zhì)、目的和任務本課程是應用化學專業(yè)學生學習的專業(yè)課程。本課程的性質(zhì)主要是從化工生產(chǎn)的工藝角度出發(fā)，運用化工過程的基本原理，闡明化工工藝的基本概念和基本理論，介紹典型產(chǎn)品的生產(chǎn)方法與工藝原理、典型流程與關(guān)鍵設備、工藝條件與節(jié)能降耗分析。學習本課程的目的和任務：培養(yǎng)學生應用已學過的基礎理論解決實際工程問題的能力，使學生了解當今化學工業(yè)的概貌及發(fā)展方向，掌握化工生產(chǎn)過程的基本原理、典型工藝過程的方法、流程及工藝條件等，了解化工生產(chǎn)中的設備材質(zhì)、安全生產(chǎn)、三廢治理等問題。通過學習本課程，使學生在以后的生產(chǎn)與開發(fā)研究工作中能掌握基本的方法，做到觸類旁通、靈活應用，不斷開發(fā)應用新技術(shù)、新工藝、新產(chǎn)品和新設備，降低生產(chǎn)過程中的原料與能源消耗，提高經(jīng)濟效益，更好地滿足社會需要。二、課程的基本要求（一）基本要求：1、重點分析和講述生產(chǎn)工藝中反應和分離部分的工藝原理、影響因素、確定工藝條件的依據(jù)、反應設備的結(jié)構(gòu)特點、流程的組織等。2、主要討論工藝路線、流程的經(jīng)濟技術(shù)指標、能量回收利用、副產(chǎn)物的回收利用及廢物處理等問題。3、通過加強基礎理論學習，使學生掌握化學工藝的主要知識，培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的能力，為其將來從事化工過程的開發(fā)、設計、建設和科學管理打下牢固的化學工藝基礎。（二）重點、難點：1、重點講解典型化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的反應特性以及由此引發(fā)的生產(chǎn)方法、流程安排、工藝條件等內(nèi)容。2、難點在于如何培養(yǎng)學生綜合分析問題和解決問題的能力，通盤考慮能量綜合利用、三廢治理及后續(xù)產(chǎn)品生產(chǎn)等問題。三、本課程與相關(guān)課程的聯(lián)系《化工工藝學》課程是以《無機化學》、《有機化學》、《物理化學》和《化工原理》等課程為基礎開設的一門專業(yè)課，所以應該安排在這些課程之后。在完成化學基礎理論課和專業(yè)基礎課《化工原理》課程的學習之后，如何運用所學的理論知識，解決化工生產(chǎn)過程中的實際問題，是本書的教學目的。因此，具有良好的化學理論課和專業(yè)基礎課知識，是學習本課程的關(guān)鍵。四、學時分配序號名稱學時—合成氨原料氣的制備6二合成氨原料氣的凈化9三氨的合成6四硫酸8五硝酸8六氮肥的生產(chǎn)7七純堿工業(yè)6八電解法制燒堿4九烴類熱裂解6十裂解氣的凈化與分離4十一催化加氫6五、教材與參考書[1]曾之平、王扶明主編，《化工工藝學》，化學工業(yè)出版社，2001年（教材）；[2]

陳五平主編，《無機化工工藝學》（第三版），上冊、中冊、下冊，化學工業(yè)出版社，2002年5月；[3]姚虎卿、劉曉勤、呂效平編，《化工工藝學》，河海大學出版社，1994年版；[4]上海師范大學、福建師范大學編《化工基礎》，上、下冊，高等教育出版社，2001年5月第三版；[5]馮長君、唐自強、秦正龍主編《化工基礎解題指南》，中國礦業(yè)大學出版社，1993年第一版；[6]崔恩選主編《化學工藝學》，高等教育出版社，1990年5月第二版；[7]北京大學編《化學工程基礎》，上、下冊，高等教育出版社，2002[8]廖巧麗米鎮(zhèn)濤主編《化學工藝學》，化學工業(yè)出版社，2001年8月。六、教學方法與手段建議理論知識：主要采用啟發(fā)式教學，以講授為主，結(jié)合課堂討論、學生提問等方式，對工藝流程采用幻燈片或多媒體教學手段進行教學。實踐環(huán)節(jié)類型：化工見習，時間為8-10天。見習內(nèi)容：合成氨工業(yè)、硫酸工業(yè)、氯堿工業(yè)、硝酸工業(yè)、石油化工。七、課程考核方式1、平時成績：包括出勤、作業(yè)等占20%2、見習成績：包括出勤、見習報告等占10%3、試卷成績：期末70%八、說明1、本大綱制定的依據(jù)為滿足現(xiàn)代化學工業(yè)對人才培養(yǎng)的要求,應用化學專業(yè)培養(yǎng)的畢業(yè)生必須具有比較扎實的專業(yè)基本理論知識和較為豐富的基本技能。本大綱在重視化工工藝基本理論教學的同時,更注重對學生進行基本技能及分析問題、解決問題能力的培養(yǎng),通過課堂教學、化工見習和參觀討論等各個教學環(huán)節(jié),使學生基本掌握大綱所制定的內(nèi)容。2、本大綱選編的原則與要求根據(jù)《化工工藝學》課程的要求，本大綱較為全面、系統(tǒng)地反映了該課程的基本內(nèi)容和研究方法。本大綱以掌握典型產(chǎn)品的生產(chǎn)方法與工藝原理、典型流程與關(guān)鍵設備、工藝條件與節(jié)能降耗分析為內(nèi)容，以探討化工工藝過程的研究方法為主線,按應用化學專業(yè)人才培養(yǎng)的要求，編寫此大綱。第一章合成氨原料氣的制備(6學時)一、本章的教學目的和要求：掌握固體燃料氣化、烴類水蒸氣轉(zhuǎn)化、重油部分氧化等不同原料制氣過程的基本原理，原料和工藝路線，主要設備和工藝條件的選擇，消耗定額的計算和催化劑的使用條件。二、教學內(nèi)容及要求：（一）固體燃料氣化1、概述2、固體燃料氣化的基本原理：反應的熱力學、動力學3、半水煤氣的工業(yè)制法4、間歇法制取半水煤氣的工作循環(huán)、工藝條件、工藝流程（二）烴類蒸氣轉(zhuǎn)化1、方法概述2、反應的基本原理：反應的熱力學、動力學3、烴類水蒸氣轉(zhuǎn)化催化劑4、工業(yè)生產(chǎn)方法、工藝條件、流程和設備（三）重油部分氧化1、基本原理2、工藝條件、流程、主要設備第二章合成氨原料氣的凈化(9學時)一、本章的教學目的和要求：掌握原料氣的脫硫、一氧化碳的變換、脫碳和精煉過程的基本原理、工藝流程的確定；工藝參數(shù)和主要設備的選擇；凈化系統(tǒng)各種催化劑的應用條件和方法；有關(guān)的物料衡算和熱量衡算。二、教學內(nèi)容及要求：（一）原料氣的脫硫1、干法脫硫ZnO法2、濕法脫硫化學吸收法、物理吸收法、物理——化學吸收法3、改良的A.D.A.法、工藝流程（二）一氧化碳變換1、變換的基本原理2、變換催化劑3、最佳工藝條件、工藝流程（三）二氧化碳的脫除1、脫碳方法2、物理吸收法3、化學吸收法熱鉀堿法MEDA法（四）原料氣的最終凈化1、銅洗法2、甲烷化法3、低溫液氮洗滌法第三章氨的合成(6學時)一、本章的教學目的和要求：掌握氨合成反應的熱力學、本征動力學方程在工業(yè)上的應用及影響因素；氨合成催化劑的組成和應用；氨合成塔的結(jié)構(gòu)特點及最適宜溫度分布；氨合成反應工藝條件的確定。二、教學內(nèi)容及要求：（一）氨合成反應熱力學1、化學平衡2、氨的平衡轉(zhuǎn)化率的計算3、氨合成反應的熱效應（二）氨合成反應動力學1、反應過程分析2、動力學方程式3、擴散對反應速率的影響（三）氨合成催化劑1、催化劑的化學組成、結(jié)構(gòu)、性能2、各組分的作用3、催化劑的活化與活性保持（四）工藝條件的選擇壓力、溫度、空間速度、氫氮比、惰性氣體的初始含量的影響（五）氨合成工藝流程和設備1、工藝流程的組成、氨的分離2、傳統(tǒng)的中壓法合成工藝3、凱洛格氨合成工藝流程4、其他工藝流程簡介5、氨合成塔第四章硫酸(8學時)一、本章的教學目的和要求：掌握以硫酸礦為原料生產(chǎn)硫酸的主要過程、步驟及工藝流程和設備；重點掌握二氧化硫催化氧化的原理，分析其最佳工藝條件；掌握硫磺制酸的工藝流程。二、教學內(nèi)容及要求：（一）概述1、硫酸的生產(chǎn)歷史及我國現(xiàn)狀2、硫酸的性質(zhì)、用途及產(chǎn)品規(guī)格3、生產(chǎn)原料和原則流程（二）二氧化硫爐氣的制造和凈化1、硫鐵礦焙燒反應的基本原理2、原料的預處理3、焙燒的工藝條件、設備4、爐氣的凈化及干燥凈化流程和設備（三）二氧化硫的催化氧化1、催化氧化反應的熱力學化學平衡平衡轉(zhuǎn)化率2、催化氧化反應的動力學反應機理控制步驟速率方程3、催化劑4、最佳工藝條件選擇溫度原始氣體組成最終轉(zhuǎn)化率壓力5、工藝流程及主要設備（四）三氧化硫吸收及尾氣處理1、吸收原理2、吸收成酸的操作條件3、工藝流程及設備4、尾氣處理的基本原理工藝條件工藝流程（五）生產(chǎn)硫酸的全流程（六）硫磺制酸流程發(fā)煙硫酸的生產(chǎn)流程第五章硝酸(8學時)一、本章的教學目的和要求：掌握氨氧化反應的化學平衡及動力學；催化劑的組成及工藝條件的選擇；一氧化氮氧化反應的熱力學和動力學；氮氧化物吸收的工藝條件的選擇。濃硝酸制造的基本原理。二、教學內(nèi)容及要求：（一）概述1、硝酸工業(yè)的發(fā)展歷史現(xiàn)代硝酸工業(yè)的特點2、硝酸的性質(zhì)用途（二）稀硝酸的生產(chǎn)1、氨催化氧化法原理氨催化氧化反應的機理及控制步驟、反應的動力學方程2、氨氧化反應的催化劑3、氨催化氧化反應過程的衡算4、工藝條件的選擇、工藝流程和設備、生產(chǎn)流程評價（三）濃硝酸的生產(chǎn)1、直接合成法2、間接合成法第六章氮肥的生產(chǎn)(7學時)一、本章的教學目的和要求：掌握尿素的主要化學性質(zhì)、合成反應原理、合成工藝條件的選擇；掌握水溶液全循環(huán)法和二氧化碳氣提法分解未轉(zhuǎn)化物的原理；掌握中和法制造硝酸銨的基本原理和工藝條件的選擇。二、教學內(nèi)容及要求：（一）尿素生產(chǎn)工藝1、概述各種氮肥的優(yōu)劣比較尿素的性質(zhì)及用途尿素生產(chǎn)方法簡述2、尿素合成的原理3、尿素合成最佳工藝條件的選擇、工藝流程和設備、未轉(zhuǎn)化物的回收原理、尿液的蒸發(fā)和造粒（二）硝酸銨的生產(chǎn)1、硝酸氨的性質(zhì)、用途、生產(chǎn)方法簡介2、中和法制硝酸銨原理3、稀硝酸銨溶液的蒸發(fā)、結(jié)晶和干燥4、工藝條件選擇、工藝流程、各種流程的比較第七章純堿工業(yè)(6學時)一、本章的教學目的和要求：分別掌握氨堿法和聯(lián)合制堿法生產(chǎn)純堿的基本原理、主要步驟和工藝流程。掌握氨堿法中石灰石煅燒的理論分解溫度的計算、氨鹽水碳酸化過程的反應機理、氨利用率的計算等；掌握聯(lián)合制堿法中循環(huán)過程相圖分析及循環(huán)過程中最高產(chǎn)量的計算。二、教學內(nèi)容及要求：（一）概述1、純堿的性質(zhì)、作用2、純堿工業(yè)的發(fā)展歷史、生產(chǎn)方法簡介3、原則流程（二）氨堿法制純堿1、氨堿法制純堿的基本原理2、主要生產(chǎn)步驟3、氨堿法生產(chǎn)純堿的總流程（三）聯(lián)合法生產(chǎn)純堿與氯化銨1、原則流程2、制堿與制銨過程的工藝條件選擇3、聯(lián)合制堿法的工藝流程4、氯化銨結(jié)晶原理、流程第八章電解法制燒堿(4學時)一、本章的教學目的和要求：掌握電解飽和食鹽水溶液制取燒堿的基本原理；理論分解電壓的計算及槽電壓的確定；掌握電流效率、電壓效率、電能效率的具體計算。理解三種電解方法的原理及工藝條件、流程等基本內(nèi)容及各方法的優(yōu)缺點；重點理解離子交換膜法的技術(shù)經(jīng)濟指標。二、教學內(nèi)容及要求：（一）概述1、燒堿工業(yè)的發(fā)展歷史及我國現(xiàn)狀2、生產(chǎn)方法簡介（二）電解食鹽水溶液的基本原理1、電解的基本定律2、槽電壓的組成及計算3、電流效率、電壓效率、電能效率（三）隔膜法電解1、工藝條件選擇2、工藝流程及設備3、堿液蒸發(fā)（四）水銀法電解（五）離子交換膜法電解1、離子交換膜的構(gòu)成、作用2、工藝條件選擇、工藝流程及設備3、離子交換膜法的優(yōu)點第九章烴類熱裂解(6學時)一、本章的教學目的和要求：掌握過程的一次反應和二次反應的含義，烴類熱裂解反應的規(guī)律，一次反應的反應動力學方程；掌握原料烴組成、操作條件對裂解結(jié)果的影響；掌握動力學裂解深度函數(shù)對裂解產(chǎn)物分布的影響；理解烷烴類熱裂解的自由基反應機理，烴類熱裂解的工藝條件、工藝流程和特點。二、教學內(nèi)容及要求：（一）概述1、乙烯工業(yè)的歷史及現(xiàn)狀2、烴類熱裂解的產(chǎn)物、作用3、乙烯生產(chǎn)技術(shù)展望（二）熱裂解過程的化學反應與反應機理1、一次反應、二次反應的類型及特點2、反應的機理、動力學方程（三）烴類管式爐裂解生產(chǎn)乙烯1、烴組成對烴類熱裂解的影響2、操作條件對裂解結(jié)果的影響及最佳工藝條件的選擇3、工藝流程及設備第十章裂解氣的凈化與分離(4學時)一、本章的教學目的和要求：掌握裂解氣的組成和深冷分離法的基本原理；掌握裂解氣順序分離流程及脫甲烷塔、乙烯塔、丙烯塔的作用和特點；理解裂解氣所含雜質(zhì)的各種凈化方法；深冷分離過程中影響乙烯收率的因素分析。二、教學內(nèi)容及要求：（一）概述1、裂解氣的組成和分離目的2、分離的基本原理和方法（二）裂解氣的凈化與壓縮1、裂解氣凈化的目的和方法2、裂解氣的壓縮和制冷（三）裂解氣深冷分離流程1、深冷分離流程的種類2、主要設備的工藝條件的選擇第十一章催化加氫(6學時)一、本章的教學目的和要求：熟練掌握催化加氫反應的特點、催化劑的選擇；掌握一氧化碳催化加氫合成甲醇的工藝流程、操作條件的選擇；理解催化加氫反應的基本原理。二、教學內(nèi)容及要