《化工工藝學(xué)》教學(xué)大綱1

PAGEPAGE11《化工工藝學(xué)》教學(xué)大綱課程編號(hào)：131011課程名稱(chēng)：化工工藝學(xué)英文名稱(chēng)：ChemicalTechnology課程類(lèi)型:專(zhuān)業(yè)課總學(xué)時(shí)：70講課學(xué)時(shí)：70實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：化工見(jiàn)習(xí)，時(shí)間為8-10天學(xué)分：4適用對(duì)象：應(yīng)用化工技術(shù)專(zhuān)業(yè)學(xué)生第一部分大綱說(shuō)明一、課程的性質(zhì)、目的和任務(wù)本課程是應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)的專(zhuān)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(yùn)用化工過(guò)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(shè)備、工藝條件與節(jié)能降耗分析。學(xué)習(xí)本課程的目的和任務(wù)：培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用已學(xué)過(guò)的基礎(chǔ)理論解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力，使學(xué)生了解當(dāng)今化學(xué)工業(yè)的概貌及發(fā)展方向，掌握化工生產(chǎn)過(guò)程的基本原理、典型工藝過(guò)程的方法、流程及工藝條件等，了解化工生產(chǎn)中的設(shè)備材質(zhì)、安全生產(chǎn)、三廢治理等問(wèn)題。通過(guò)學(xué)習(xí)本課程，使學(xué)生在以后的生產(chǎn)與開(kāi)發(fā)研究工作中能掌握基本的方法，做到觸類(lèi)旁通、靈活應(yīng)用，不斷開(kāi)發(fā)應(yīng)用新技術(shù)、新工藝、新產(chǎn)品和新設(shè)備，降低生產(chǎn)過(guò)程中的原料與能源消耗，提高經(jīng)濟(jì)效益，更好地滿(mǎn)足社會(huì)需要。二、課程的基本要求（一）基本要求：1、重點(diǎn)分析和講述生產(chǎn)工藝中反應(yīng)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(yīng)設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、流程的組織等。2、主要討論工藝路線、流程的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)、能量回收利用、副產(chǎn)物的回收利用及廢物處理等問(wèn)題。3、通過(guò)加強(qiáng)基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握化學(xué)工藝的主要知識(shí)，培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際的能力，為其將來(lái)從事化工過(guò)程的開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)、建設(shè)和科學(xué)管理打下牢固的化學(xué)工藝基礎(chǔ)。（二）重點(diǎn)、難點(diǎn)：1、重點(diǎn)講解典型化工產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中的反應(yīng)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(diǎn)在于如何培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，通盤(pán)考慮能量綜合利用、三廢治理及后續(xù)產(chǎn)品生產(chǎn)等問(wèn)題。三、本課程與相關(guān)課程的聯(lián)系《化工工藝學(xué)》課程是以《無(wú)機(jī)化學(xué)》、《有機(jī)化學(xué)》、《物理化學(xué)》和《化工原理》等課程為基礎(chǔ)開(kāi)設(shè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)課，所以應(yīng)該安排在這些課程之后。在完成化學(xué)基礎(chǔ)理論課和專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課《化工原理》課程的學(xué)習(xí)之后，如何運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)，解決化工生產(chǎn)過(guò)程中的實(shí)際問(wèn)題，是本書(shū)的教學(xué)目的。因此，具有良好的化學(xué)理論課和專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課知識(shí)，是學(xué)習(xí)本課程的關(guān)鍵。四、學(xué)時(shí)分配序號(hào)名稱(chēng)學(xué)時(shí)—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(lèi)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(shū)[1]曾之平、王扶明主編，《化工工藝學(xué)》，化學(xué)工業(yè)出版社，2001年（教材）；[2]

陳五平主編，《無(wú)機(jī)化工工藝學(xué)》（第三版），上冊(cè)、中冊(cè)、下冊(cè)，化學(xué)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(xué)》，河海大學(xué)出版社，1994年版；[4]上海師范大學(xué)、福建師范大學(xué)編《化工基礎(chǔ)》，上、下冊(cè)，高等教育出版社，2001年5月第三版；[5]馮長(zhǎng)君、唐自強(qiáng)、秦正龍主編《化工基礎(chǔ)解題指南》，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，1993年第一版；[6]崔恩選主編《化學(xué)工藝學(xué)》，高等教育出版社，1990年5月第二版；[7]北京大學(xué)編《化學(xué)工程基礎(chǔ)》，上、下冊(cè)，高等教育出版社，2002[8]廖巧麗米鎮(zhèn)濤主編《化學(xué)工藝學(xué)》，化學(xué)工業(yè)出版社，2001年8月。六、教學(xué)方法與手段建議理論知識(shí)：主要采用啟發(fā)式教學(xué)，以講授為主，結(jié)合課堂討論、學(xué)生提問(wèn)等方式，對(duì)工藝流程采用幻燈片或多媒體教學(xué)手段進(jìn)行教學(xué)。實(shí)踐環(huán)節(jié)類(lèi)型：化工見(jiàn)習(xí)，時(shí)間為8-10天。見(jiàn)習(xí)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(shí)成績(jī)：包括出勤、作業(yè)等占20%2、見(jiàn)習(xí)成績(jī)：包括出勤、見(jiàn)習(xí)報(bào)告等占10%3、試卷成績(jī)：期末70%八、說(shuō)明1、本大綱制定的依據(jù)為滿(mǎn)足現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)對(duì)人才培養(yǎng)的要求,應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)的畢業(yè)生必須具有比較扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)基本理論知識(shí)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(xué)的同時(shí),更注重對(duì)學(xué)生進(jìn)行基本技能及分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力的培養(yǎng),通過(guò)課堂教學(xué)、化工見(jiàn)習(xí)和參觀討論等各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié),使學(xué)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(xué)》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(shè)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(guò)程的研究方法為主線,按應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)的要求，編寫(xiě)此大綱。第一章合成氨原料氣的制備(6學(xué)時(shí))一、本章的教學(xué)目的和要求：掌握固體燃料氣化、烴類(lèi)水蒸氣轉(zhuǎn)化、重油部分氧化等不同原料制氣過(guò)程的基本原理，原料和工藝路線，主要設(shè)備和工藝條件的選擇，消耗定額的計(jì)算和催化劑的使用條件。二、教學(xué)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(yīng)的熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)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(lèi)蒸氣轉(zhuǎn)化1、方法概述2、反應(yīng)的基本原理：反應(yīng)的熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)3、烴類(lèi)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(shè)備（三）重油部分氧化1、基本原理2、工藝條件、流程、主要設(shè)備第二章合成氨原料氣的凈化(9學(xué)時(shí))一、本章的教學(xué)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(guò)程的基本原理、工藝流程的確定；工藝參數(shù)和主要設(shè)備的選擇；凈化系統(tǒng)各種催化劑的應(yīng)用條件和方法；有關(guān)的物料衡算和熱量衡算。二、教學(xué)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(xué)吸收法、物理吸收法、物理——化學(xué)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(xué)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(xué)時(shí))一、本章的教學(xué)目的和要求：掌握氨合成反應(yīng)的熱力學(xué)、本征動(dòng)力學(xué)方程在工業(yè)上的應(yīng)用及影響因素；氨合成催化劑的組成和應(yīng)用；氨合成塔的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及最適宜溫度分布；氨合成反應(yīng)工藝條件的確定。二、教學(xué)內(nèi)容及要求：（一）氨合成反應(yīng)熱力學(xué)1、化學(xué)平衡2、氨的平衡轉(zhuǎn)化率的計(jì)算3、氨合成反應(yīng)的熱效應(yīng)（二）氨合成反應(yīng)動(dòng)力學(xué)1、反應(yīng)過(guò)程分析2、動(dòng)力學(xué)方程式3、擴(kuò)散對(duì)反應(yīng)速率的影響（三）氨合成催化劑1、催化劑的化學(xué)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(shè)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(jiǎn)介5、氨合成塔第四章硫酸(8學(xué)時(shí))一、本章的教學(xué)目的和要求：掌握以硫酸礦為原料生產(chǎn)硫酸的主要過(guò)程、步驟及工藝流程和設(shè)備；重點(diǎn)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(xué)內(nèi)容及要求：（一）概述1、硫酸的生產(chǎn)歷史及我國(guó)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(yīng)的基本原理2、原料的預(yù)處理3、焙燒的工藝條件、設(shè)備4、爐氣的凈化及干燥凈化流程和設(shè)備（三）二氧化硫的催化氧化1、催化氧化反應(yīng)的熱力學(xué)化學(xué)平衡平衡轉(zhuǎn)化率2、催化氧化反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)反應(yīng)機(jī)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?xì)怏w組成最終轉(zhuǎn)化率壓力5、工藝流程及主要設(shè)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(shè)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(xué)時(shí))一、本章的教學(xué)目的和要求：掌握氨氧化反應(yīng)的化學(xué)平衡及動(dòng)力學(xué)；催化劑的組成及工藝條件的選擇；一氧化氮氧化反應(yīng)的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)；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(xué)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(diǎn)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(yīng)的機(jī)理及控制步驟、反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程2、氨氧化反應(yīng)的催化劑3、氨催化氧化反應(yīng)過(guò)程的衡算4、工藝條件的選擇、工藝流程和設(shè)備、生產(chǎn)流程評(píng)價(jià)（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(xué)時(shí))一、本章的教學(xué)目的和要求：掌握尿素的主要化學(xué)性質(zhì)、合成反應(yīng)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?xì)馓岱ǚ纸馕崔D(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(xué)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(jiǎn)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(shè)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(jiǎn)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(xué)時(shí))一、本章的教學(xué)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(jì)算、氨鹽水碳酸化過(guò)程的反應(yīng)機(jī)理、氨利用率的計(jì)算等；掌握聯(lián)合制堿法中循環(huán)過(guò)程相圖分析及循環(huán)過(guò)程中最高產(chǎn)量的計(jì)算。二、教學(xué)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(jiǎn)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(guò)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(xué)時(shí))一、本章的教學(xué)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(jì)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(jì)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(diǎn)；重點(diǎn)理解離子交換膜法的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。二、教學(xué)內(nèi)容及要求：（一）概述1、燒堿工業(yè)的發(fā)展歷史及我國(guó)現(xiàn)狀2、生產(chǎn)方法簡(jiǎn)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(jì)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(shè)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(shè)備3、離子交換膜法的優(yōu)點(diǎn)第九章烴類(lèi)熱裂解(6學(xué)時(shí))一、本章的教學(xué)目的和要求：掌握過(guò)程的一次反應(yīng)和二次反應(yīng)的含義，烴類(lèi)熱裂解反應(yīng)的規(guī)律，一次反應(yīng)的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程；掌握原料烴組成、操作條件對(duì)裂解結(jié)果的影響；掌握動(dòng)力學(xué)裂解深度函數(shù)對(duì)裂解產(chǎn)物分布的影響；理解烷烴類(lèi)熱裂解的自由基反應(yīng)機(jī)理，烴類(lèi)熱裂解的工藝條件、工藝流程和特點(diǎn)。二、教學(xué)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(lèi)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(guò)程的化學(xué)反應(yīng)與反應(yīng)機(jī)理1、一次反應(yīng)、二次反應(yīng)的類(lèi)型及特點(diǎn)2、反應(yīng)的機(jī)理、動(dòng)力學(xué)方程（三）烴類(lèi)管式爐裂解生產(chǎn)乙烯1、烴組成對(duì)烴類(lèi)熱裂解的影響2、操作條件對(duì)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(shè)備第十章裂解氣的凈化與分離(4學(xué)時(shí))一、本章的教學(xué)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(diǎn)；理解裂解氣所含雜質(zhì)的各種凈化方法；深冷分離過(guò)程中影響乙烯收率的因素分析。二、教學(xué)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(lèi)2、主要設(shè)備的工藝條件的選擇第十一章催化加氫(6學(xué)時(shí))一、本章的教學(xué)目的和要求：熟練掌握催化加氫反應(yīng)的特點(diǎn)、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(yīng)的基本原理。二、教學(xué)內(nèi)容及要