基本化工工艺学教学大纲

1、基本化工工艺学教学大纲课程名称:基本化工工艺学课程性质:专业方向课适用专业:化学工程与工艺无机专业开课院系及教研室:化工与制药学院工艺教研室学时数:54学时学分:3学分一、讲课内容(一合成氨部分1.概述基本化工工艺学的范畴、性质、任务、合成氨的性质、用途及能耗,合成氨的生产和技术现状与展望。2.原料气制备(主要介绍烃类蒸汽转化和煤气化工业上制合成氨原料气的物质种类及来源;固体燃产气化的化学平衡及反应速度,半水煤气生产的特点、工作循环、工艺条件、原料煤消耗、热能回收,工艺流程;各类气化炉及气化过程的特点比较,烃类蒸汽转化的化学反应、甲烷蒸汽转化的热力学、动力学;催化剂活性组分与要求,催化剂的还原

2、、中毒与再生;烃类蒸汽转化、过程中工艺分段、工艺条件、工艺流程、主要设备。3.原料的净化干法脱硫的原理,氧化锌法、钴钼加氢法脱硫;湿法脱硫的原理及改良ADA脱硫;一氧化碳变换的化学平衡、动力学、中低变催化剂、工艺条件,中串变低变及多段变换流程,热能回收及节约;物理脱碳、热钾碱脱碳的基本原理、工艺流程、工艺条件及吸收和再生塔;铜氨液吸收CO的原理、条件、再生、工艺流程与主要设备;甲烷化的原理、催化剂、工艺条件及过程。4.氨的合成氨合成反应的化学平衡、热效应,反应机理及动力学方程;氨合成催化剂的化学组成,结构和还原;工艺条件温度、压力,空速及进塔组成的影响与选择,氨分离的方法与合成工艺流程;氨合成

3、塔的结构、特点与要求。氨合成的热能分析与回收。(二硫酸工艺学部分1.概述硫酸的物化性质,主要生产方法、硫酸工业生产及展望。2.硫铁矿焙烧焙烧过程的物理、化学原理及工艺计算,沸腾焙烧的原理、要求及沸腾炉;焙烧过程和综合利用。3.炉气净化炉气中水份、尘、酸雾和砷、硒在生产过程的危害和影响及净化的意义,炉气除尘的理论依据,工艺技术手段、主要设备及操作条件;砷、硒、氟清除原理与方法;雾和酸雾的工程概念及清除的工业技术、设备;部分重要净化指标说明;炉气干燥方法的选择及干燥剂的要求。干燥工艺过程的条件和设备。工业中典型的酸洗净化流程的特点、条件;水洗净化流程及两流程特点比较。4.二氧化硫的催化氧化二氧化硫

4、氧化的热力学原理、氧化过程的机理及催化剂、催化反应中的动力学及动学方程、氧化过程的工艺流程及工艺条件、主要设备。5.三氧化硫的吸收和尾气处理SO3吸收的基本原理,工艺条件、工艺过程及过程比较与优化。尾气回收的意义与原理。同时介绍部分回收工艺技术、条件和技术经济指标。6.硫酸生产综述叙述国内外不同原料结构对硫酸生产产生的矛盾和工业技术的改变。对不同工艺合理组合的技术经济指标进行讨论、综合评述,各种不同的生产规模、能量利用,三废治理的经济效果及环境效果。附:对教学大纲的说明(一开设基本化工工艺学课程的目的三酸两碱一氨是最基本的化工产品,也称重化工,在国民经济中具有很重要的地位,这类基本化工的工艺技

5、术单元都较成熟,且具典型的代表性,其它很多化工过程和技术都是套用这些基本技术或在此基础上的加以改进发展而构成,因此对这类基本化工工艺技术的学习和掌握,可以取得举一反三的效果,对与化学工程与工艺的相关学生而言,开设这门专业课程,具有较普遍的意义和技术基础性作用。(二基本化工工艺学科性质基本化工工艺学是一门以产品为主线,由不同学科构成不同的化工过程与条件,通过分析设计,再将这些过程进行不同的组成合成,并且优化成合理、节能、经济的工艺技术路线。这门课具有鲜明的理论与实践相结合进行工程化应用的特点。是一门理论结合实践的工程类专业课。(三基本化工工艺学的内容本教学大纲中的内容主讲是具有代表性的合成氨工艺

6、和硫铁矿生产硫酸的工艺学。合成氨工艺中,讲述两条工业技术路线:一是以烃类为原料而展开的工艺技术过程。烃类两段加压蒸汽催化转化技术是合成氨工业中具有划时代的进步技术,这其中的工艺技术条件,催化剂、转化器结构,都是重要内容。二是固体燃料气化制合成氨原料气。原料气的净化中,脱S、一氧化碳变换,CO2脱除,气体的精制的工艺技术在气体净化中具有鲜明的代表性。高温、高压下氨的合成与分离技术在化工单元技术中具有很典型的特色。硫酸工艺学中讲述:以硫铁矿为原料的沸腾焙烧技术和设备,气体的净化,SO2的催化氧化,SO3的吸收,尾气的处理。同时,对上述两技术的能耗,热能回收,综合利用穿插在讲课中进行评述和讲解。(四

7、教材选择该课程的教科书版本较多,工程设计类参考资料也不少,根据课程条理性和结构的需要,主选用陈伍平主编的无机化工工艺学合成氨和硫酸分册,作为讲课用书。二、教学内容讲述说明(一对于无机化工工艺学的性质、任务,国内外吨氨能耗的现状与展望,硫酸的性质、硫酸工业的发展概况,只作介绍性讲述。(二在讲述中主要要求学生了解:不同原料生产合成氨的基本工艺构成与设备及技术经济指标的区别,烃类蒸汽转化的催化剂及主要设备的结构要示,固体燃气化的炉型及区别。不同气体净化的基本技术原理,选用这些技术的基本依据,合成过程的热效应,催化剂的内扩散影响催化剂的组成等。硫酸工艺中的不同原料所构成的工艺技术的区别、特点、炉气净化

8、基本工业方法、催化剂的性质和组成,部分三废利用技术或方法。(三力求在课堂教学中使学生掌握:二烃类两段加压蒸汽催化转化的热力学、动力学原理,由原理而构成的技术路线,设备结构、技术条件等。固体燃料气化的特点,工作循环,工艺条件、工艺流程。气体净化中掌握湿法脱硫的原理及ADA脱硫技术方法,一氧化碳变换的热力学、动力学原理、催化剂条件、工艺流程,热能回收及能耗、改良GV法脱碳原理、方法、条件、流程。铜氨液吸收CO的原理,操作条件,再生原理及过程。甲烷化的基本原理与条件。氨合成的热力学原理,反应机理及动力学过程,催化剂组成与结构、还原、合成的条件,流程及设备的结构要求,不同流程构成与特点热能利用与回收分

9、析。硫酸工艺主要掌握硫铁矿沸腾焙烧的原理、技术路线、设备结构与要求和条件;炉气除尘特点、手段与设备结构要求,除砷、硒、氟的原理与方法;酸雾的形成原理、产生的危害,清除的工业方法与要求,炉气干燥剂条件与选择和控制;SO2催化氧化的热力学原理,影响转化率的因素分析,反应机理与动力学方程及催化剂,反应过程的工艺计算,工艺流程比较与操作条件选择,反应器结构要求,尾气回收的基本原理,三废治理与环境的关系,同时比较三废治理中的技术经济指标,并加以评述。(四根据讲课时的具体安排,在可能时可以讲一些基本化工中纯碱生产的工艺技术知识,其中结晶过程是前两艺中没有的内容。(五练习与考查该课程的平时练习以必须掌握教学

10、中规定的主要内容为主,其形式以书面和平时(课堂口头提问相结合,书面作业主要是一些基本原理或计算,在设计题目时,以综合分析类题为主,尽可能将工程概念和内容设计进入练习题,最好使原理、工艺过程,条件与设备要求进行综合穿插,做成较大作业,以提高学生的工程意识和理论与实践相结合的能力。该课程的考核以考查方式为主。主要考查学生的工程概念和工艺系统分析意识与能力。三、学时分配总学时:54学时(其中讲课48学时,习题与讨论4学时1.合成氨部分36学时概述2学时原料气制备10学时气体净化与精制13学时氨的合成6学时综述1学时习题与讨论4学时2.硫酸部分18学时概述与原料处理2学时原料气制备4学时炉气净化5学时转化与吸收3学时尾气处理与回收2学时习题与讨论2学时四、习题课与习题合成氨部分每6学时安排一次习题,其内容除常规的习题外应尽可能以工