化工工艺学.doc

化学工艺学教学大纲课程名称：化学工艺学 英文名称：Chemical engineering process课程编号： 课程类型: 专业选修课 学时/学分：51学时/3学分；理论学时：51学时开设学期：五开设单位：化学化工学院适用专业：应用化学说 明一、课程性质与说明1课程性质专业必修课2课程说明化学工艺学是研究将各种原料加工成为更有价值的消费品或生产资料的过程，是应用化学专业的一门重要的专业主干课。它的作用和任务是培养学生在化工工艺过程的理论与实践方面建立较为系统的基础，能较好地应用物理、化学、化工基础知识来分析和解决实际问题，初步掌握化工工艺过程开发的基本思路和技巧，为学生将来从事化工行业打下基础。本课程根据化学工业的结构特点，以典型化工产品生产工艺为主线，介绍每个典型产品所涉及的化工过程。共分9章，每一章均根据其特点侧重介绍了有关基础理论和生产方法，如分析和讨论生产工艺中工艺路线、反应原理、影响因素、工艺条件的确定、流程的组织、主要设备的结构特点等内容。同时，对技术经济指标、能量回收利用、副产物的回收利用及废物处理也有一定的介绍和论述。 二、教学目标 1将已学的专业理论知识和专业基础知识与实际生产相结合，以处理实际生产过程问题；2使学生了解化学工业的特点、原料资源和主要产品；理解化学工艺的共性知识中化工过程的主要效率指标，催化剂的性能及使用；3掌握化学反应过程中的物料衡算和能量衡算；4理解工艺流程的设计，最适宜的操作条件，生产过程所需的各种机械设备的规格、结构，产品的质量控制等内容。三、学时分配表章序章题讲授学时实验学时辅导学时自学学时小计1 绪 论442 合成气663 合成气衍生品8194 无机大宗化学品665石油炼制886 烃类裂解及裂解气分离8197烃类为原料的化学品668芳烃为原料的化学品449 绿色化学化工概念11 2合计5154四、教学教法建议通过课堂讨论、师生交流、习题评讲、答疑、等环节，达到教学大纲规定的要求，较好完成教学任务。课堂教学应力求学生弄清基本概念，熟练掌握基本内容，引导学生学会分析问题和解决问题的能力。教学方法上通过实物、挂图、多媒体及课外实验等各种途径加深学生印象，提高教学效果。五、课程考核及要求1考核方式：考试（）2成绩评定：计分制：百分制（）成绩构成：总成绩 = 平时考核10% + 中期考核30% + 期末考核60%六、参考书目1 刘晓勤，吕效平编.化工工艺学. 南京：河海大学出版社，20102 崔英德编.实用化工工艺学.北京：化学工业出版社，2002.3 廖巧丽，米镇涛编.化学工艺学. 北京：化学工业出版社，2001.4 米镇涛编.化学工艺学. 北京：化学工业出版社，2001. 5 陈五平编.无机化工工艺学. 北京：化学工业出版社，1996.本 文第一章 绪 论教学目标：1了解化学工艺学的研究内容，化学工业的概况。2了解主要化工原料及产品；掌握物料衡算、热量衡算的原理、方法，掌握循环过程、驰放过程的物料衡算、热量衡算方法。教学时数：4学时教学内容：1.1化学工业的分类及特征：化学工业的分类；化学工业的特征1.2化工原料、产品及其工艺：石油及其加工工艺；天然气及其加工工艺； 煤及其加工工艺；化学矿及其加工工艺；生物质的加工工艺 1.3化工工艺计算：物料衡算；热量衡算教学重点：化学工业的分类；化学工业的特征教学难点：物料衡算、热量衡算的基本方法考核要点：1. 化学工业的分类及特征。2. 主要化工原料（有机、无机）基本组成、性质及主要化工产品。3. 物料衡算、热量衡算的基本方法。第二章 合成气教学目标：1了解原料气的来源、制取方法，掌握甲烷水蒸汽转化的工艺原理、工艺方法以及主要设备；2掌握原料气制取、净化、氨合成过程中的主要化学反应及催化剂；3. 成氨生产的工艺过程及主要工序的工艺条件。教学时数：6学时教学内容：2.1合成气的制取：烃类蒸汽转化；重油部分氧化；固体燃料气化2.2合成气的净化：脱硫；一氧化碳变换；二氧化碳的脱除；少量碳氧化物的清除；热法与冷法净化流程的比较教学重点：原料气的制取、净化及精制方法，主要工序的工艺原理、工艺条件、设备及强化生产能力的措施教学难点：平衡浓度的计算考核要点：1.原料气制取、净化、氨合成过程中的主要化学反应及催化剂；2.合成氨生产的工艺过程及主要工序的工艺条件；3.中温变换、低温变换的反应温度；中温变换和低温变换所用催化剂；4. 常用的脱碳方法种类；热法与冷法流程各自的特点及缺点。第三章 合成气衍生产品教学目标：1了解合成气的三种生产方法及合成气应用实例；掌握不同生产方法的原理、催化剂、工艺流程及主要设备；2掌握一氧化碳变换过程；掌握脱硫和脱除二氧化碳的方法和工艺；3. 掌握尿素生产的基本原理及工艺流程；甲醇合成的基本原理及工艺条件；费托合成的基本原理。教学时数：8学时教学内容：3.1氨：氨合成反应的化学平衡；氨合成反应动力学；催化剂；工艺条件；氨合成工艺流程；氨合成塔3.2尿素：尿素生产的基本原理；合成过程的适宜条件；尿素合成反应的动力学；工艺流程3.3甲醇：甲醇合成反应原理；化学平衡常数和平衡组成；催化剂；甲醇合成工艺条件；甲醇合成反应器；工艺流程 3.4费托合成：费托合成原理；反应器类型；费托合成工业生产教学重点：天然气制合成气的工艺过程；常用的脱碳方法种类教学难点：一氧化碳变换过程 考核要点：1.烃类蒸汽转化主要反应；制气循环工作的五个阶段及作用；温度、压力、水碳比的影响；2.合成气衍生产品的生产原理及催化剂和催化剂的使用条件；3.二段转化过程、转化工艺流程及转化炉；尿素及甲醇生产原理及条件。第四章 无机大宗化学品教学目标：1了解掌握硫酸生产的原理及工艺过程；掌握炉气净化的基本方法及作用；掌握硫酸生产工艺流程；2了解纯碱的生产、应用、市场现状；掌握氨碱法、联碱法的生产原理、典型工艺流程、主要设备。教学时数：6学时教学内容：4.1硫酸 ：硫酸生产工艺；二氧化硫炉气的制备；炉气的净化；二氧化硫的催化氧化；三氧化硫的吸收；三废治理4.2纯碱：氨碱法制纯碱；联合法制取纯碱和氯化铵教学重点：二氧化硫炉气的净化、三氧化硫的吸收教学难点：1. 氨碱法、联碱法生产的原理及工艺2. 多元水盐体系相图及计算考核要点：1. 二氧化硫炉气的制备过程。2. 炉气的净化方法及工艺流程。3. 二氧化硫的催化氧化。4. 氨碱法生产纯碱的主要步骤。第五章 石油炼制教学目标：1了解原油的三类加工方法及其所采用的加工过程和所得产品；了解炼油厂类型及其主要产品；2了解常压蒸馏和减压蒸馏的区别和作用，掌握常减压蒸馏工艺过程及操作条件；3. 了解热裂化与催化裂化的区别，掌握催化裂化及催化重整主要反应机理。教学时数：8学时教学内容：5.1原油加工方法及炼油厂类型 ：原油加工方法；炼油厂类型5.2常减压蒸馏：工艺流程；工艺操作条件；常减压蒸馏设备5.3催化裂化：催化裂化反应；催化剂；工艺流程；工艺参数；装置型式5.4催化重整：催化重整反应；催化剂；工艺流程；工艺参数；重整反应器教学重点：1.常减压蒸馏工艺过程及操作条件2.催化裂化与催化重整的主要反应机理，催化剂的主要类型及成分教学难点：催化裂化与催化重整的工艺过程及其工艺参数考核要点：1.原油三类加工方法及煤油厂类型。2.常压蒸馏和减压蒸馏的区别和工艺过程及操作条件。3.催化裂化和催化重整的主要反应机理工艺过程及其工艺参数的影响。第六章 烃类裂解及裂解气分离教学目标：1了解烃类热裂解的化学反应及其热力学和动力学特征；掌握烃类裂解的一次反应和二次反应以及对烯烃收率影响规律。2了解管式裂解炉的结构、材料和炉型；掌握各个工艺参数和原料性质对裂解产物分布的影响。3.掌握裂解气的各种净化方法、原理和工艺条件；熟悉不同分离顺序流程及精馏分离的工艺参数。 教学时数：8学时教学内容：6.1 烃类热裂解的理论基础：烃类裂解反应；裂解过程的热力学分析；裂解过程的动力学分析6.2 原料性质指标及工艺参数：原料性质指标及其对裂解过程的影响；工艺参数6.3 裂解工艺过程及设备：工艺过程；管式裂解炉6.4 裂解气的净化与分离：裂解气的压缩与净化系统；精馏分离系统教学重点：1. 热裂解工艺过程及主要裂解炉型3. 裂解气的预分馏、净化、分离方法及工艺流程教学难点：裂解气的压缩和制冷系统考核要点：1. 不同烃类原料裂解的一般规律及烃类裂解的一次反应和二次反应；2. 烃类裂解工艺过程参数选择以及对烯烃收率影响；3. 裂解气的净化方法、原理和工艺条件；4. 不同分离顺序流程及精馏分离塔的操作条件。 第七章 烃类为原料的化学品教学目标：1了解氧化过程的特点、均相催化氧化和非均相催化氧化；2掌握环氧乙烷、乙二醇、氯乙烷生产的基本原理，催化反应机理、工艺条件的选择、反应器的结构特点、热量的回收利用。教学时数：6学时教学内容：7.1 环氧乙烷和乙二醇：环氧乙烷；乙二醇7.2 1,2-二氯乙烷和氯乙烯：1,2-二氯乙烷；氯乙烯7.3 丙烯腈：丙烯氨氧化法及工艺参数；工艺流程；丙烯氨氧化反应的安全生产和废物处理；丙烯腈生产技术改进教学重点：1. 乙烯环氧化制环氧乙烷和丙烯氨氧化制丙烯腈的工艺流程2. 乙烯环氧化制环氧乙烷和丙烯氨氧化制丙烯腈的工艺流程教学难点：联合平衡法制氯乙烯工艺过程考核要点：1. 乙烯直接氧化法生产环氧乙烷工艺流程和工艺参数的选择。2. 乙烯直接氯化制1，2-二氯乙烷及乙烯氧氯化法制氯乙烯。3. 丙烯氨氧化制丙烯腈的主副反应及工艺流程。第八章 芳烃为原料的化学品教学目标：1了解工业芳烃的主要来源及芳烃转化的实际意义；熟悉芳烃转化的主要方法、途径和催化剂；2了解C8芳烃的分离原理和方法；熟悉芳烃乙苯等的主要转化过程的生产方法、原理、工艺流程及主要设备及脱氢反应的一般规律。教学时数：4学时教学内容：8.1 芳烃抽提：芳烃抽提过程；芳烃抽提所用的溶剂；环丁砜溶剂抽提8.2 乙苯和苯乙烯：乙苯；苯乙烯8.3苯酚和丙酮：异丙苯的合成；异丙苯的氧化反应；过氧化氢异丙苯的分解；异丙苯过氧化及CHP分解工艺流程教学重点：1. 苯与乙烯烷基化制乙苯方法2. 乙苯脱氢制苯乙烯的四要工艺路线教学难点：异丙苯的合成及C8芳烃的分离和异构化考核要点：1. 芳烃抽提过程原理及常用的芳烃抽提溶剂。2. 芳烃歧化、异构化、烷基化的典型产品生产工艺的原理、工艺流程及工艺参数的选择。3. 乙苯脱氢制苯乙烯的原理、催化剂、工艺流程和设备。第九章 绿色化学化工概念教学目标：了