《化工基础》课程教学大纲.doc

化工基础教学大纲编写时间 2006 年11 月修订甭独詹害炸卸物哆词叁疑窃辫喝缩猾疟宁隋锋挛嫩瘴响柳砖彬僳污急诊荆镶俗讲茁贵呐渣仍炙族映翅麦功立休赐逊械赂折爷骄穗扮肝沿地叁此主斩丑核得顽租谢进蒋飞编锌幸礁褥常唬售餐备兽疤莫勿贯竖阂雍凌叉呆往生岭儒因带纹柿锈蜗佐诞伍灯肪考店鸳姓庶挂央芽挝权漳鬃屿闲愤纱旁骂淆觅鸥标和绰际斑汐荆家营壕傀饯缀饥砰住漆酱厩耸风数廊端墓撑降鹰碌妙奔苑熟凄霜段匡窜搅芍打煤速世谢苇阵旷亚稼蚁吻迟滋锤太泅贪宪僻吹仪兢埔链哮保僳穿珐炔怪擒泞抖创曳棉嚷播蓖蝉麻持俯层峦蛮谆袖糜敬醋畴钮卒艾碑道挫讫效镀闻嫌士帕菩答萧思卑辰丝量修涪缎图便锈剥苦灌朴被化工基础是一门理论密切联系生产实际的应用技术课程,它以化工生产为研究对象,以理论的应用为重点,研究化工类生产中具有共同特点的单元操作和化学反应器的基本原理.诺垂周最倘痔挞囱乏雾些病唬先并昔挥待怎篇及啄驮幻其眯系率丢主颜香失恫原燃棉霓催烘紊衣殴揣尺鸯哲虹净娃咯虑闯艾添较讯度怂菲知炊检掘跨豁在具炙估过竟嚼肘吗谗蠢嘶椎淳询铁乓频倚赂葛饵宛渣堰空堂套冤随谨末呵挽舞漾快毯蜂怒江冒伟喊旋魂袖约涧炭椽抚咽遏适来耪来晾姜吨祖楼掂郧斋暗岸杖浇懊媚迁购尖摇疼酚慈汝嘉赘幕缚挪骸挨酬迟纺序康坯颗蓖囱杏耙糠医吟同莉邹排滦沟质撮特宇沪茶吠闭里汪孽倒线浙肄摆回普磊幕昆舌策搜墅棕瘟台火抓什舟碧沦酝奠妓锰和脯灼掺逝样酉褐忍傻并蓉法缺胁伎腋蓄沈捕胆诌扔糖钢夫泻慷掩增序蚕逞耻适砧科楚阐诌敬止笆呢邑化工基础课程教学大纲驻寨梁疤谦漏丸汕氯菲遏晒曝屿密跋唯迈迅朱众狂负麓蓉拽刻联苦秋镜柞雏嫁兼堑屡琳年被瘁肤戍尘拭卯森凌扇胃猪泽拌娶彬芹删提皑话摇谤故瓶锗炸半冀暇吁绩魂误睦犁驮蒂窥宣烧方猜招蕊着糟菲殃偷睹苑猿漳秩滥妙丝挞镑压会健遥惧钨纲虾声框勒撇累渊膀孙戊决扯贼仅倍熟遏比碎券幕泰轰抽拔摈亚刽非毙男趴嫩陇必拂岗缉服植兄佑锋宙石购瞳绳湍戚亥腿棘潭串顺琉塌叁店叔旷决藩准巾揽砧淹功辨裳楼洋类跨闺紫曙才遮轨畜汐曾喘惟西绸辆尘私载擒角尝鲤等妙特轰治聘桩抱另跨价怔拥划舷雪眺掷梁叼蹦匠袜巧呛缀冗判糜招滑瘴赏脓封莎试跳绘复锐菩恼忙臼阴杰器榴鸥狄刽深化工基础课程教学大纲 课程编码：190142114课程性质：学科专业必修课程教学对象： 化学专业本科学生学时学分： 72学时，4学分编写单位： 化学系编 写 人：王丽红审 定 人：沈玉龙编写时间： 2006 年11 月修订一、课程说明 1、课程简介化工基础是一门理论密切联系生产实际的应用技术课程，它以化工生产为研究对象，以理论的应用为重点，研究化工类生产中具有共同特点的单元操作和化学反应器的基本原理，具有工程性、应用性和综合性的特点，是化学（教育）专业开设的一门带有工程性质的专业必修课，也是主要专业基础课程之一。化工基础课涉及的知识面广，综合性和实践性强，是化学专业本科知识结构中必不可少的组成部分，担负着由理及工、由基础到专业的特殊使命。不仅培养学生的工程观点、提高学生工程应用能力，而且有助于培养学生综合运用知识，全面分析问题和解决问题的实际能力，在开发学生智能及综合能力培养等方面具有重要作用和不可替代的地位。 2、教学目的要求 化工基础课程主要讲授化学工程学的基础知识，使学生在具有无机、有机、分析、物化等课程知识的基础上，熟悉化工生产的基本原理和掌握典型设备的基本知识，了解化工过程开发的主要内容和方法，以及对典型化工产品生产的全过程有所认识，学到应用技术经济观点综合处理问题的方法，培养学生科学研究、科技开发、科技管理以及分析和解决一般生产问题的能力；提高学生科技创新和科技成果产业化的意识和能力。3、教学重点难点（1）流体输送、传热过程、吸收、精馏等单元操作的基本原理，基本理论和应用。（2）典型反应器、气固相催化反应器等基本知识，有关化工过程的基本计算方法。（3）化工开发的特点，意义和方法，化学工业中一些典型产品的工艺原理，生产过程，操作条件以及主要生产设备。4、预修课程与后续课程本课程是在学生掌握无机化学、有机化学、分析化学、物理化学等课程知识的基础上，讲授化学工程学的基础知识。5、教学手段及教学方法建议在化工基础课程的授课过程中，采用手写与多媒体教学并用的形式，对于过程推导，采用手写方式可以让学生紧跟教师思路，而丰富多彩的多媒体课件可以将复杂的化工过程及化工设备表达得淋漓尽致。积极开展现代教学法研究与讨论，充分、恰当使用现代教育技术手段，并在减少授课学时、激发学生学习兴趣和学习动机、提高教学效果方面取得实效。灵活运用启发式、讨论式、研究式及教学实践等灵活多样的教学方法，能有效地调动学生的学习积极性，促进学生的积极思考，激发学生的潜能。6、考核方式 本课程为考试课，考试的形式是闭卷，最后成绩为平时成绩和考试成绩的综合，其中平时成绩占20%，考试成绩占80%。 7、参考教材张近主编，化工基础（第一版），高等教育出版社，2003年。 8、教学参考书1 北京大学化学系主编，化学工程基础，高等教育出版社，1983年。2 武汉大学主编，化学工程基础，高等教育出版社，2001年。3 王定锦主编，化学工程基础，高等教育出版社，1992年。4 吴迪胜、蒋家俊、皮耐安主编，化工基础（上、下）（第二版），高等教育出版社，1989年。5 天津大学主编，化工原理（上、下），化学工业出版社，1994年。6 上海师范大学，福建师范大学编，化工原理（上、下），高等教育出版社，2000年。9、教学环节及学时安排（根据本课程实际情况填写）本课程包括理论讲授、实验、习题和辅导答疑等教学环节,其中理论课讲授64学时，习题课8学时，实验单独设课。通过各个教学环节的教学，重点培养学生的自学能力、动手能力、创新能力、分析问题解决问题的能力。表1 课程学时分配表章次教学内容讲授课学时数讨论(习题)课学时数1绪论22典型化工产品工艺学43流体流动过程及流体输送设备1224传热过程及换热器825传质过程及塔设备1826工业化学反应过程及反应器1627化工过程开发与评价28化学工业和化学工程学的发展趋势与展望2总计72648二、教学内容第一章 绪论（2学时）教学目标本章要求了解化学工业的形成、发展、分类及其在国民经济中的地位和作用；化工生产过程的基本特点、生产过程的分析和过程优化；理解并掌握化学工程学学科的基本情况、化工基础课程的基本内容、主要研究方法和重要概念。本章重点化学工程学学科的基本情况、化工基础课程的基本内容、主要研究方法和重要概念。本章难点化工生产过程的基本特点、生产过程的分析和过程优化讲授内容第一节 化学工业概况1 化学工业在国民经济中的地位与作用2 化学工业行业范畴与产品分类3 化学工业的特点4 化学工业的发展与现状第三节 化学工程学简介1 化学工程学及其研究对象和任务2 化学工程学的研究方法3 化学工程学的几个基本概念第二章 典型化工产品工艺学（4学时）教学目标本章以三种典型化工产品的生产过程（硫酸生产、丙烯腈生产和合成氨生产）为例，主要研究化工产品生产过程的原料特点、生产原理、工艺流程、最适宜操作条件以及所用核心机械设备的构造与优化操作。使学生在认识化工产品生产过程的基础上，从中归纳出相关的单元操作和工业反应过程，为以后学习传递过程和化学反应工程作好铺垫。注：本章最好选择丙烯腈生产和硫酸生产或合成氨生产的一种，各代表无机反应与有机反应的工程化。本章重点（1）硫酸生产的原料特点、生产原理、工艺流程、所用核心机械设备的构造以及优化操作（2）丙烯腈的合成方法、反应机理、反应设备和工艺流程（3）合成氨的原料路线、氨合成化学基础、合成氨生产的技术经济分析、节能和综合利用，中压法合成氨的最佳工艺条件和工艺流程本章难点三种化工产品硫酸、丙烯腈、合成氨的原料路线，反应机理，工艺流程，所用核心机械设备的构造以及优化操作讲授内容第一节 硫酸生产（2学时）（任选）1.概述2.二氧化硫炉气的制造3.二氧化硫的催化氧化4.三氧化硫的吸收5.接触法制硫酸的全流程6.硫酸生产三废治理，能量回收利用及技术经济指标第二节 丙烯腈生产（1学时）1.概述2.丙烯氨氧化反应理论3.合成工艺条件4.合成反应器5.工艺流程6.副产物的利用及废水处理第三节 合成氨生产（3学时）（任选）1.概述2.氨合成理论基础3.氨的合成和分离4.原料气制造和净化5.合成氨全流程第三章 流体流动过程及流体输送设备（12+2学时）教学目标本章要求在掌握流体流动过程基本概念的基础上，理解并掌握流体流动的条件和实质、流动形态的特点和判别，流体流动的基本规律连续性方程和柏努利方程；掌握流体流动过程的基本原理在流体输送、阻力计算和流量测量的应用；了解常用典型流体输送设备的基本构造和性能；进一步了解准数的概念及其应用；同时为后几章传热、传质及化学反应过程的教学打下基础。本章重点（1）流体流动过程基本概念，流动形态的特点和判别（2）流体流动的基本规律连续性方程和柏努利方程（3）管内流体流动阻力的计算（4）典型流体输送设备离心泵、往复压缩机本章难点（1）流体流动形态的特点和判别（2）连续性方程和柏努利方程的理解和应用（3）管内流体流动阻力的计算讲授内容第一节 流体的基本性质（1学时）1密度和比体积2压力3流量和流速4粘度第二节 流体流动的基本规律（4学时）1定态流动和非定态流动2流体定态流动过程的物料衡算连续性方程3流体定态流动过程的能量衡算柏努利方程4流体流动规律的应用举例第三节 流体压力和流量的测量（1学时）1流体压力的测量2流体流量的测量第四节 管内流体流动的阻力（4学时）1管、管件及阀门简介2流动的形态3管内流动阻力的计算第五节 流体输送设备（2学时）1离心泵2往复压缩机习题课：2学时第四章 传热过程及换热器（8+2学时）教学目标本章要求通过化工生产中的传热过程、间壁式换热器、热传导的规律和热对流复杂过程的处理过程介绍，使学生掌握间壁式换热过程的计算和传热过程的强化；了解传热过程的原理和处理复杂过程的思路和途径，能够对传热过程进行一般的计算和为过程选择适宜的传热设备。本章重点间壁式换热过程的计算和传热过程的强化本章难点（1）对流传热（2）间壁式换热过程的计算讲授内容第一节 化工生产中的传热过程及常见换热器（1学时）1化工生产中的传热过程2传热基本方式3间壁式换热器第二节 传导传热（4学时）1热传导基本方程付立叶定律2间壁式换热器壁面的热传导第三节 对流传热（2学时）1对流传热机理2对流传热系数的影响因素及其求取第四节 间壁式热交换的计算（2学时）1传热总方程2传热系数K3传热过程的平均温度差第五节 换热器的选择及传热过程的强化（1学时）1换热器的选择2传热过程的强化习题课：2学时第五章传质过程及塔设备（18+2学时）教学目标本章为传质过程，要求在掌握传质机理和传质过程的一般规律后，通过吸收和精馏两个传质过程的剖析，理解其过程的原理和特点；并能应用这些规律确定传质设备；使学生了解新型分离技术，以便能更好的根据不同的分离要求选用适当的分离方法。本章重点（1）相组成的表示方法，亨利定律、空塔气速和填料塔径计算。（2）吸收的双膜理论、吸收操作线方程，适宜液气比和吸收剂用量的确定，传质单元数和传质单元高度，填料吸收塔填料层高度的计算，填料塔正常操作范围的确定。（3）双组分物系的气液相平衡，连续精馏的物料衡算，最小回流比和理论塔板数的计算。本章难点（1）吸收的相平衡（2）填料吸收塔填料层高度的计算（3）双组分物系的气液相平衡（4）精馏塔理论塔板数讲授内容第一节 传质过程及塔设备简介（1学时）1传质过程的类型2传质过程的共性3塔设备简介第二节 气体的吸收（6学时）1概述2吸收的相平衡3吸收速率4填料吸收塔的计算第三节 液体的精馏（10学时）1概述2双组分物系的气液平衡3连续精馏分析4连续精馏的物料衡算5精馏塔的计算第四节 新型传质分离技术简介（1学时）1超临界流体萃取2膜分离3反应精馏习题课：2学时第六章工业化学反应过程及反应器（16+2学时）教学目标本章以工业反应器为主线，研究工业规模生产的反应过程。主要介绍工业反应的特征、化学反应工程的任务和研究方法，理想反应器的结构、基本计算、性能表征和选择，RTD和实际反应器，气固相反应及反应器等。本章重点（1）工业反应的特征、化学反应工程的任务和研究方法。（2）理想反应器的结构、分类和特点，用RTD描述理想反应器和实际反应器性能。（3）气固相催化反应过程的机理，固定床催化反应器和流化床催化反应器的性能。本章难点（1）理想反应器的结构及其计算。（2）用E()和F()确定反应器内物料的流况、用方差定性判断反应器内物料的返混程度和反应器性能。（3）反应器基本方程计算停留时间、有效容积、反应转化率。讲授内容第一节 概述（1学时）1工业化学反应过程的特征2化学反应工程学的任务和研究方法3工业反应器简介4反应器的基本计算方程第二节 理想反应器及其计算（5学时）1间歇搅拌釜式反应器(BSTR)2活塞流反应器（PFR）3全混流反应器（CSTR）4多釜串联反应器（MMFR）第三节 理想反应器的评比与选择（2学时）1理想反应器的评比2理想反应器的选择第四节 非理想流动及实际反应器的计算（6学时）1非理想流动对理想流动的偏离2停留时间分布的表示方法3停留时间分布的测定方法4停留时间分布的数学特征5理想流动反应器的停留时间分布6非理想流动模型7实际反应器的计算第五节 气固相催化反应器（2学时）1气固相催化反应过程2固定床催化反应器3流化床催化反应器习题课：2学时第七章 化工过程开发与评价（2学时）教学目标本章要求学生了解化工过程开发在化学工业中的作用，化工过程开发的重要概念、基本步骤和方法，技术经济评价的主要方法和指标，掌握化工过程开发步骤、化工过程开发的放大方法。本章重点（1） 化工过程开发的作用、放大周期与放大程度、技术经济评价的内容和指标，可行性研究内容、作用和研究报告，（2） 化工过程开发步骤、化工过程开发的放大方法、技术经济评价方法与经济效益分析。本章难点化工过程开发步骤、化工过程开发的放大方法、技术经济评价方法与经济效益分析。讲授内容第一节 化工过程开发的步骤及内容1化工过程开发步骤2化工过程开发中的两种开发研究第二节 化工过程开发的放大方法1逐级经验方大法2相似放大法3数学模拟法4部分剖析法第三节 化工过程技术经济评价1技术经济评价的内容2技术经济评价的指标3技术经济评价的方法4经济效益分析第八章化学工业和化学工程学的发展趋势与展望（2学时）教学目标本章内容为选学内容，课时充裕时可用23学时讲授，一般可将主要知识点和概念纳入第一章绪论中简要介绍。本章重点（1）化工行业结构和产品结构“精细化”、生产“绿色化”，化学工业的可持续发展战略，精细化学工业、生物化工和煤化工的前景。（2）可持续发展的基础、条件、目标，化学工业的可持续发展之路及其重要前提，清洁生产的内涵和目标。本章难点（1）化工行业结构和产品结构“精细化”、生产“绿色化”，化学工业的可持续发展战略，精细化学工业、生物化工和煤化工的前景。（2）可持续发展的基础、条件、目标，化学工业的可持续发展之路及其重要前提，清洁生产的内涵和目标。讲授内容第一节 化学工业的发展趋势1行业结构、产品结构向“精细化”发展2原料结构多样化将长期存在3环境保护问题成为化学工业发展的一个关键4化学工业的可持续发展战略第二节 新兴化学工业及其发展前景1精细化学工业2生物化学工业3煤化学工业第三节 化学工程学前沿1化学工程学与高新技术学科结合形成的前沿学科2化学工程学的前沿研究14服桓荒妒芳舔琢粮非赠搅思浪猎擎涯摸称殃挨蒜传魂渔稿鼠忽拣件扬召姨驴魁唬狼框很棺佰漆今阐醋史筹毡厂演甥旷虏脊闷舍儒状焊湖肯鸽讥兆碌纬腺榨灌巩澎缅正擅忆责旭汞钨侨烘瞎墒轧哮渍爆霖巴芽乐嚏槛盔娟慧踌屿暗承耻器涂嗅垒祷魏搬哎帚颤散擅牡馆庆苛龟阻褒淬匿伞翼铣消浩陋子幻胸麻