化工分離工程教案

1、化工分離工程教 案2009 2010 學(xué)年 第 二 學(xué)期學(xué) 院、 系 室 化學(xué)工程系 課 程 名 稱 化工分離工程 專業(yè)、年級、班級 化工2007級 主 講 教 師 陳 彥 福 建 農(nóng) 林 大 學(xué)課程的目的和任務(wù)：本課程面向化學(xué)工程與工藝專業(yè)，為專業(yè)核心課，學(xué)分2.5分，學(xué)時(shí)為50，講授40學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)10學(xué)時(shí)。二、本課程的性質(zhì)、地位和任務(wù) 本課程是高等學(xué)校化學(xué)工程及工藝專業(yè)（本科）的一門專業(yè)課。是學(xué)生在具備了物理化學(xué)、化工原理、化工熱力學(xué)等技術(shù)基礎(chǔ)知識后的一門專業(yè)主干課?；し蛛x工程是研究過程工業(yè)中物質(zhì)分離和純化的工程技術(shù)學(xué)科。本課程講授傳質(zhì)與分離工程的原理和應(yīng)用，以及化工分離過程中一些主要分

2、離單元操作和分離工程領(lǐng)域的研究進(jìn)展。它利用前期課程中介紹的有關(guān)相平衡、熱力學(xué)、動力學(xué)、分子及共聚集狀態(tài)的微觀機(jī)理，傳熱、傳質(zhì)和動量傳遞理論來研究化工生產(chǎn)實(shí)際中復(fù)雜物系的分離和提純技術(shù)。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)掌握各種常用分離過程的基本理論，操作特點(diǎn)，簡捷和嚴(yán)格的計(jì)算方法和強(qiáng)化改進(jìn)操作的途徑，對一些新分離技術(shù)有一定的了解。 著重基本概論的理解，為分離過程的選擇、特性分析和計(jì)算奠定基礎(chǔ)。從分離過程的共性出發(fā)，討論各種分離方法的特征。強(qiáng)調(diào)將工程和工藝相結(jié)合的觀點(diǎn)，以及設(shè)計(jì)和分析能力的訓(xùn)練；強(qiáng)調(diào)理論聯(lián)系實(shí)際，以提高解決問題的能力。為畢業(yè)后從事本學(xué)科的工程技術(shù)工作和研究工作打下比較牢固的理論與實(shí)踐基礎(chǔ)。

3、本課程通過課堂講授、要求學(xué)生利用已學(xué)的物理化學(xué)、化工原理、化工熱力學(xué)等課程中有關(guān)系相平衡熱力學(xué)、動力學(xué)的微觀機(jī)理，傳熱、傳質(zhì)和動量傳遞理論來研究化工生產(chǎn)實(shí)際中復(fù)雜物系的分離和提純技術(shù)。同時(shí)，本課程又是化工工藝設(shè)計(jì)與化工過程開發(fā)的基礎(chǔ)，它與化工反應(yīng)工程緊密相連，只有這些課學(xué)好了才能學(xué)好這門課，做好畢業(yè)設(shè)計(jì)。通過理論教學(xué)1了解化工工藝學(xué)研究的主要內(nèi)容和方法，化工工藝學(xué)在化工生產(chǎn)中的地位和作用；2了解化學(xué)工業(yè)的發(fā)展簡史和當(dāng)代化學(xué)工業(yè)的發(fā)展趨勢；3掌握化學(xué)工藝的基本概念和理論基礎(chǔ)，每個(gè)典型工藝過程的特點(diǎn)和基本內(nèi)容，并能提出各工藝的最新技術(shù)進(jìn)展；4在化工過程的理論與實(shí)際方面建立較為系統(tǒng)而扎實(shí)的基礎(chǔ)，能較

4、好地應(yīng)用物理、化學(xué)、化工基礎(chǔ)知識來分析和解決問題；5初步掌握化工工藝過程開發(fā)的基本思路和技巧，并對化工工藝的設(shè)計(jì)與控制、化工工藝過程，經(jīng)濟(jì)評價(jià)以及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)也有一定了解。課程的基本要求：本課程應(yīng)在物理化學(xué)、化工原理、化工熱力學(xué)完成的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)。要求通過本課程的教學(xué)，使學(xué)生了解、熟悉和掌握如下知識：1、掌握各種常用的分離過程的基本理論、操作特點(diǎn)、簡捷和嚴(yán)格計(jì)算方法和強(qiáng)化改進(jìn)操作的途徑。2、對一些新分離技術(shù)有一定的了解。本課的教學(xué)環(huán)節(jié)包括課堂講授，學(xué)生自學(xué)，習(xí)題，答疑和期末考試。為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和工作奠定良好的基礎(chǔ)。本課程著重基本概念的理解，為分離過程的選擇、特性分析和計(jì)算奠定基礎(chǔ)。從分離過程

5、的共性出發(fā)，討論各種分離方法的特征。強(qiáng)調(diào)將工程與工藝相結(jié)合的觀點(diǎn)，以及設(shè)計(jì)與分析能力的訓(xùn)練；強(qiáng)調(diào)理論聯(lián)系實(shí)際，以提高解決問題的能力。學(xué)生期末成績評定由三方面組成，平時(shí)作業(yè)成績占20%，測驗(yàn)成績占10%，考查（試）成績占70%。 教 材：授課教材 陳洪鈁，劉家祺化工分離過程北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005年主要參考書目 劉家祺分離過程北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002年葉慶國 分離工程學(xué)習(xí)指導(dǎo)與習(xí)題集 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009年蔣維鈞新型傳質(zhì)分離技術(shù)北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006年 課時(shí)安排： 2學(xué)時(shí)教學(xué)課型：理論課 實(shí)驗(yàn)課 習(xí)題課 實(shí)踐課 其它題目（教學(xué)章、節(jié)或主題）：第一章 緒論教學(xué)目的要求

6、（分掌握、熟悉、了解三個(gè)層次）：教學(xué)目的要求： 1. 了解分離操作在化工生產(chǎn)中的重要性；2. 掌握傳質(zhì)分離過程的分類和特征；3. 了解本課程的任務(wù)和內(nèi)容。 教學(xué)內(nèi)容（注明：* 重點(diǎn) # 難點(diǎn) ？疑點(diǎn)）：分離操作在化工生產(chǎn)中的重要性；傳質(zhì)分離過程的分類和特征；本課程的任務(wù)和內(nèi)容。第一節(jié)分離操作在化工生產(chǎn)中的重要性第二節(jié)傳質(zhì)分離過程的分類和特征121平衡分離過程122速率分離過程第三節(jié)本課程的任務(wù)和內(nèi)容教學(xué)方式、手段、媒介：以多媒體為主黑板設(shè)計(jì)：左邊幻燈，右邊板書討論、思考題、作業(yè)： 教師姓名： 陳彥 職稱：副教授 10年 3 月 1 日課時(shí)安排： 6學(xué)時(shí)教學(xué)課型：理論課 實(shí)驗(yàn)課 習(xí)題課 實(shí)踐課

7、其它題目（教學(xué)章、節(jié)或主題）：第二章 單級平衡過程教學(xué)目的要求（分掌握、熟悉、了解三個(gè)層次）：教學(xué)目的要求：1. 掌握相平衡各種關(guān)系式及計(jì)算；2. 掌握多組分物系的泡點(diǎn)和露點(diǎn)溫度和壓力的計(jì)算；3. 掌握等溫閃蒸和部分冷凝過程的計(jì)算。教學(xué)內(nèi)容（注明：* 重點(diǎn) # 難點(diǎn) ？疑點(diǎn)）：相平衡；多組分物系的泡點(diǎn)和露點(diǎn)計(jì)算；閃蒸計(jì)算。教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié)相平衡13211相平衡關(guān)系212相平衡常數(shù)的計(jì)算第二節(jié)多組分物系的泡點(diǎn)和露點(diǎn)計(jì)算221泡點(diǎn)溫度和壓力的計(jì)算222露點(diǎn)溫度和壓力的計(jì)算第三節(jié)閃蒸過程的計(jì)算231等溫閃蒸和部分冷凝過程232絕熱閃蒸過程本章內(nèi)容應(yīng)作為本課程的重點(diǎn)之一。教學(xué)方式、手段、媒介：以多媒體

8、為主黑板設(shè)計(jì)：左邊幻燈，右邊板書討論、思考題、作業(yè)： 教師姓名： 陳彥 職稱：副教授 10年 3 月 1 日課時(shí)安排： 14學(xué)時(shí)教學(xué)課型：理論課 實(shí)驗(yàn)課 習(xí)題課 實(shí)踐課 其它題目（教學(xué)章、節(jié)或主題）：第三章 多組分精餾和特殊精餾教學(xué)目的要求（分掌握、熟悉、了解三個(gè)層次）：教學(xué)目的要求：1掌握單元的設(shè)計(jì)變量nie、裝置的設(shè)計(jì)變量niu；2了解多組分精餾過程分析，掌握最小回流比、最少理論板數(shù)和組分分配、實(shí)際回流比和理論板；3. 掌握萃取精餾的基本原理，過程分析與計(jì)算；掌握共沸物的特性和共沸組成的計(jì)算，二元非均相共沸物的精餾；了解多元共沸精餾過程；教學(xué)內(nèi)容（注明：* 重點(diǎn) # 難點(diǎn) ？疑點(diǎn)）：教學(xué)內(nèi)

9、容：相平衡；多組分物系的泡點(diǎn)和露點(diǎn)計(jì)算；閃蒸計(jì)算。第一節(jié)設(shè)計(jì)變量311單元的設(shè)計(jì)變量312裝置的設(shè)計(jì)變量第二節(jié)多組分精餾過程321多組分精餾過程分析322最小回流比323最少理論塔板數(shù)和組分分配實(shí)際回流比和理論板數(shù)第三節(jié)萃取精餾和共沸精餾331萃取精餾332共沸精餾第四節(jié)吸收和蒸出過程341吸收和蒸出過程流程342多組分吸收和蒸出過程分析343多組分吸收和蒸出的簡捷計(jì)算法344化學(xué)吸收第五節(jié)萃取過程351萃取流程352逆流萃取計(jì)算的集團(tuán)法教學(xué)方式、手段、媒介：以多媒體為主黑板設(shè)計(jì)：左邊幻燈，右邊板書討論、思考題、作業(yè)： 教師姓名： 陳彥 職稱：副教授 10年 3 月 1 日課時(shí)安排： 6學(xué)時(shí)教

10、學(xué)課型：理論課 實(shí)驗(yàn)課 習(xí)題課 實(shí)踐課 其它題目（教學(xué)章、節(jié)或主題）：第四章 多組分多級分離的嚴(yán)格計(jì)算教學(xué)目的要求（分掌握、熟悉、了解三個(gè)層次）：1掌握平衡級的理論建立模型；2. 掌握逐板計(jì)算法；3. 掌握三對角線矩陣方程的托瑪斯法、泡點(diǎn)法。教學(xué)內(nèi)容（注明：* 重點(diǎn) # 難點(diǎn) ？疑點(diǎn)）：61 平衡級的理論模型# 62 三對角線矩陣法*621方程的解離方法和三對角線矩陣方程的托瑪斯法622 泡點(diǎn)法(bp法)623 流率加和法(sr法)624 等溫流率加和法63 同時(shí)校正法(sc法)631 nssc法632 gs-sc法64 內(nèi)外法(insideout法) 641 內(nèi)外法模型 642內(nèi)外法算法65

11、 非平衡級模型簡介教學(xué)方式、手段、媒介：以多媒體為主黑板設(shè)計(jì)：左邊幻燈，右邊板書討論、思考題、作業(yè)： 教師姓名： 陳彥 職稱：副教授 10年 3 月 1 日課時(shí)安排： 學(xué)時(shí)教學(xué)課型：理論課 實(shí)驗(yàn)課 習(xí)題課 實(shí)踐課 其它題目（教學(xué)章、節(jié)或主題）：其他分離技術(shù)及分離過程的選擇第五章 吸附分離第9章 膜分離技術(shù)教學(xué)目的要求（分掌握、熟悉、了解三個(gè)層次）：1. 了解分離用膜和膜分離技術(shù)、反滲透、超濾、電滲透、氣體膜分離技術(shù)、液膜分離；2. 了解吸附原理和吸附劑、建立吸附平衡、吸附速率方程，掌握吸附生產(chǎn)工藝；3. 了解膜分離過程分析；了解工藝生產(chǎn)情況；教學(xué)內(nèi)容（注明：* 重點(diǎn) # 難點(diǎn) ？疑點(diǎn)）：7吸附

12、71 概述711 吸附過程712 吸附劑72 吸附平衡721 氣體吸附平衡722 液相吸附平衡73 吸附動力學(xué)和傳遞*731 吸附機(jī)理732 外擴(kuò)散傳質(zhì)過程733 顆粒內(nèi)部傳質(zhì)過程74 吸附分離過程741 攪拌槽742 固定床吸附器743 變溫吸附循環(huán)744 變壓吸附745連續(xù)逆流吸附9膜分離91膜分離概述911 膜*912膜組件92 微濾、超濾、納濾和反滲透*921反滲透與納濾922超濾923 微濾93氣體膜分離931 氣體分離膜932 氣體膜分離的機(jī)理94 滲透蒸發(fā)941 基本原理942 滲透蒸發(fā)過程傳遞機(jī)理*943 影響滲透蒸發(fā)過程的因素95 電滲析951 電滲析基本原理及傳遞過程952

13、 離子交換膜953 電滲析過程中的濃差極化和極限電流密度96 液膜分離961 液膜組成、結(jié)構(gòu)和分類962 液膜分離的傳質(zhì)機(jī)理963 液膜分離過程教學(xué)方式、手段、媒介：以多媒體為主黑板設(shè)計(jì)：左邊幻燈，右邊板書討論、思考題、作業(yè)： 教師姓名： 陳彥 職稱：副教授 10年 3 月 1 日課時(shí)安排：6學(xué)時(shí)教學(xué)課型：理論課 實(shí)驗(yàn)課 習(xí)題課 實(shí)踐課 其它題目（教學(xué)章、節(jié)或主題）：分離過程及設(shè)備的選擇與放大教學(xué)目的要求（分掌握、熟悉、了解三個(gè)層次）：教學(xué)目的要求：了解分離過程及設(shè)備的選擇與放大的主要方法與影響因素 教學(xué)內(nèi)容（注明：* 重點(diǎn) # 難點(diǎn) ？疑點(diǎn)）：101 氣液傳質(zhì)設(shè)備的處理能力與效率1011 氣

14、液傳質(zhì)設(shè)備處理能力的影響因素1012 氣液傳質(zhì)設(shè)備的效率及其影響因素1013 氣液傳質(zhì)設(shè)備的效率102萃取設(shè)備的處理能力、傳質(zhì)效率與放大1021 萃取設(shè)備的處理能力和塔徑1022 影響萃取塔效率的因素1023 萃取塔效率1024 萃取設(shè)備的放大103傳質(zhì)設(shè)備的選擇1031 氣液傳質(zhì)設(shè)備的選擇1032 萃取設(shè)備的選擇104 分離過程的選擇1041 可行性1042 分離過程的類型1043 生產(chǎn)規(guī)模教學(xué)方式、手段、媒介：以多媒體為主黑板設(shè)計(jì)：左邊幻燈，右邊板書討論、思考題、作業(yè)： 教師姓名： 陳彥 職稱：副教授 10年 3 月 1 日課時(shí)安排：10學(xué)時(shí)教學(xué)課型：理論課 實(shí)驗(yàn)課 習(xí)題課 實(shí)踐課 其它題

15、目（教學(xué)章、節(jié)或主題）：實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)目的要求（分掌握、熟悉、了解三個(gè)層次）：通過實(shí)驗(yàn)達(dá)到對化工分離過程加深理解的目的教學(xué)內(nèi)容（注明：* 重點(diǎn) # 難點(diǎn) ？疑點(diǎn)）：實(shí)驗(yàn)一：共沸精餾設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)（6學(xué)時(shí)）1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?）了解工業(yè)無水乙醇的制備方法；2）了解共沸精餾的基本原理和實(shí)驗(yàn)裝置的使用方法；3）訓(xùn)練設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的能力。2、實(shí)驗(yàn)方法1）原料95%乙醇；自選夾帶劑2）實(shí)驗(yàn)要求（1）要求制備含量99%的無水乙醇；（2）由于苯有毒，要求不要使用苯作為夾帶劑；（3）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案；（4）設(shè)計(jì)分析方法。3）實(shí)驗(yàn)（1）設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)方案（可以提前進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室熟悉實(shí)驗(yàn)裝置），提前數(shù)天交指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)教師審查；（2）審查合

16、格后方可在指定時(shí)間內(nèi)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；（3）實(shí)驗(yàn)完成后，需要對共沸精餾法生產(chǎn)1000噸/年規(guī)模無水乙醇進(jìn)行概念設(shè)計(jì)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價(jià)。3、實(shí)驗(yàn)儀器 計(jì)算機(jī)采集數(shù)據(jù)的多功能精餾實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)二：膜分離（4學(xué)時(shí)）錯(cuò)流超濾法濃縮酶一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握超濾法的原理及意義。2掌握超濾法精制、濃縮酶制劑的操作工藝及要領(lǐng)。3學(xué)會中空纖維膜的清洗、保養(yǎng)方法。二、實(shí)驗(yàn)方法本實(shí)驗(yàn)是采用中空纖維超濾裝置，以外（或內(nèi)）壓式開路間歇操作方式，將淀粉酶酶液進(jìn)行濃縮和純化。實(shí)驗(yàn)所用膜的截留分子量為6000道爾頓，可將淀粉酶液（分子量為約5萬道爾頓）作為截留液濃縮，同時(shí)透過液中除大部分成份為水外還有一些小分子雜質(zhì)，從而達(dá)到對酶液的精制作用。三、實(shí)驗(yàn)儀器 不銹鋼中空纖維超濾膜分離實(shí)驗(yàn)裝置 產(chǎn)品型號: sl-2 四、實(shí)驗(yàn)操作方法 1系統(tǒng)連接將超濾柱中的1%甲醛保存液倒空，用自來水沖洗干凈。按照圖4-1或4-2（據(jù)所選超濾柱的類型而定）將實(shí)驗(yàn)裝置連接起來。先在貯槽中加入大量去離子水，進(jìn)一步?jīng)_洗柱子及整個(gè)系統(tǒng)。然后，升壓至0.04mpa，檢查系統(tǒng)是否有泄漏，一切正常后，排空柱中及系統(tǒng)中的去離子水，備用。2超濾在貯槽1中加入澄清的淀粉酶原液。