《天然气化学》课程教学大纲

《天然气化学》教学大纲一、课程基本信息课程名称天然气化学NaturalGasChemistry课程编码CHM222521010开课院部化学工程学院课程团队（未设置）学分1.0课内学时16讲授16实验0上机0实践0课外学时0适用专业应用化学授课语言中文先修课程无机及分析化学、有机化学、物理化学（2-1）、化工原理（2-1）、化工原理（2-2）、石油化学课程简介（限选）天然气化学是为应用化学专业本科生开设的一门选修课，本课程的目的是要求学生了解天然气的组成分类，掌握常规天然气及其水合物的勘探、开采方法，学习天然气的净化（脱硫、脱水、脱碳）与天然气的输送过程涉及到的化学反应原理。结合石油化学、煤化学对天然气制甲醇、制氢等单元反应加深理解与认识，培养前瞻性的化石能源综合利用的科学思维。本课程是学生在专业课学习基础上的课外延伸，提高学生对化石能源利用的科学思维，为培养学习兴趣打下良好的基础，同时训练学生的思想素质，培养学生自主学习的能力。Naturalgaschemistryisanoptionalcourseforundergraduatesmajoringinappliedchemistry.Thepurposeofthiscourseistorequirestudentstounderstandthecompositionandclassificationofnaturalgasandmastertheexplorationandexploitationmethodsofconventionalnaturalgasanditshydrate,learnthechemicalreactionprinciplesinvolvedinthepurification(desulfurization,dehydrationanddecarburization)ofnaturalgasandthetransportationprocessofnaturalgas.Combinedwiththeunitreactionsofpetrochemicalandcoalchemistrysuchasnaturalgastomethanolandhydrogenproduction,wewilldeepenourunderstandingandunderstandingandcultivateforward-lookingscientificthinkingofcomprehensiveutilizationoffossilenergy.Thiscourseisanextra-curricularextensionofstudents'learningonthebasisofspecializedcourses,whichimprovesstudents'scientificthinkingontheutilizationoffossilenergy,laysagoodfoundationforcultivatinginterestinlearning,andtrainsstudents'ideologicalqualityatthesametime,cultivatestudents'abilityofautonomouslearning.负责人大纲执笔人，审核人二、课程目标序号代号课程目标OBE毕业要求指标点任务自选1M1目标1：了解并掌握常规天然气及其水合物的形成、勘探及开采方法。是1.31.32M2目标2：了解并掌握天然气净化与输送过程的化学问题。是1.31.33M3目标3：探讨天然气化学转化的科学问题和挑战。是1.31.34M4目标3：探讨天然气化学转化的科学问题和挑战。目标4：探讨C1研究获得的最新成果和最新进展，提出发展清洁能源的综合方向。：是2.42.4三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课程目标课内学时教学方式课外学时课外环节11常规天然气与非常规天然气的形成与开采天然气及其水合物的组成及分类，常规气田与特殊气田的勘探、开采技术。/////21.11.1天然气在能源结构中的重要性及在我国发展前景了解天然气成因学说，国内外天然气资源分布情况、研究现状，天然气在能源结构中的地位，我国天然气工业发展情况。M10.5讲授//31.21.2天然气的分类、组成和相特性了解天然气分类、组成，天然气体积参比条件，烃类系统相特性，烃-水系统相特性，烃-二氧化碳相特性。M10.5讲授//41.31.3天然气的勘探与开采掌握天然气气田的分类，了解常规气田的勘探与开采技术M11讲授//51.41.4天然气水合物的形成与开采了解非常规天然气的概念、内容、形成原因及分布情况，如天然气水合物、煤层气、页岩气等，国内外非常规天然气的研究现状和勘探、开采方法，如地球物理、地球化学和钻探取心等勘探方法。M11讨论//62天然气净化与输送天然气脱硫、脱碳的目的，醇胺法典型工业流程；天然气吸收法脱水与吸附法脱水的原理；天然气凝析液回收原理与工艺；天然气输送技术。/////72.12.1天然气脱硫、脱碳天然气脱硫、脱氮的目的，醇胺法典型工业流程，硫化氢与二氧化碳在醇胺溶液中的溶解特性，天然气醇胺法脱硫脱碳工业，循环量的确定方法，用MDEA对天然气进行脱硫、脱碳的特性。M22讨论//82.22.2天然气脱水天然气水合物抑制剂的作用机理、甲醇与甘醇类抑制剂的性能比较、甘醇脱水的工艺流程、提高甘醇纯度的方法、天然气脱水吸附剂的种类及特性，固体吸附剂脱水工艺流程。M22讨论//92.32.3天然气输送技术国内外天然气管道输送技术研究现状，了解液化天然气输送技术、天然气-凝析液混合输送技术、天然气官网输送技术的概念与技术要点，了解天然气输送过程中防漏、减耗的创新措施等。M20.5讲授//103天然气的加工利用天然气冷却回收凝析液的原理与工艺，天然气深冷分离提氦的原理与工艺，天然气液化技术与工艺，天然气民生领域的利用。/////113.13.1天然气凝析液回收天然气冷却方法与原理，包括蒸汽压缩制冷、节流膨胀制冷、膨胀机膨胀制冷，天然气凝析液回收工艺，主要包括深冷回收乙烷的工艺和浅冷回收丙烷的工艺。M30.5讲授//123.23.2天然气提氦了解天然气深冷分离法提氦的原理与工艺，包括林德循环工艺，克劳德循环工艺和液化分馏法等M30.5讲授//133.33.3天然气液化了解天然气液化制备LNG的原理与工艺，包括Phillips工艺、属于混合冷剂循环工艺的Tealarc工艺和Prico工艺以及科斯塔因混合冷剂循环工艺、空气产品和化学品公司混合冷剂循环工艺、分流压缩/膨胀机工艺、联合工艺和氮循环制冷工艺等。M30.5讲授//143.43.4天然气其他方面的利用了解天然气在民生领域的应用，包括家用LNG、天然气燃料电池、天然气制冷和天然气空调等M3/讲授//154天然气化工天然气制氢，天然气制合成气，合成气制甲醇，甲醇制烯烃的原理与工艺。/////164.14.1天然气制氢气了解天然气间接制氢与直接制氢的原理与工艺，间接制氢工艺包括水蒸气重整制氢（SRM）、部分氧化制氢（POM）、自热催化制氢（ATR）等制备合成气，再经合成气脱CO制备氢气，其中，设计到催化剂的选择与反应过程设计，催化活性组分如Ni、Co、Pd等，催化剂载体如a-Al2O3、MnO等；直接制氢工艺如甲烷高温裂解制氢等；同时与煤制氢气、轻油制氢气的原理与工艺做比较说明。M42讨论//174.24.2天然气制合成气了解天然气制合成气的原理与工艺，工艺包括水蒸气重整制氢（SRM）、部分氧化制氢（POM）、自热催化制氢（ATR）等，其中，设计到催化剂的选择与反应过程设计，催化活性组分如Ni、Co、Pd等，催化剂载体如a-Al2O3、MnO等M41讨论//184.34.3天然气制制甲醇天然气制甲醇的原理与工艺，天然气与CO2的一段蒸汽转化工艺，包括美国Kellogg(凯洛格)法、丹麦Topsφe法、英国帝国化学工业公司ICI；天然气与CO2的催化转化，如Sparg工艺制合成气；二段转化法，如常规两端蒸汽转化法、纯氧换热转化工艺等M41讨论//194.44.4天然气制烯烃天然气制烯烃的工艺分为一步法与两步法，一步法为甲烷选择性氧化制乙烯和甲烷氧化偶联制乙烯，理解工业化应用不多的原因，两步法为通过合成气再转变为乙烯，了解制约间接法制烯烃发展的原因为高活性和高效的催化剂制的制备；讨论并举例说明天然气制甲醇，再将甲醇制备烯烃工艺的的可行性，工艺包括MTO工艺(MethanoltoOlefine)、中石化的SMTO工艺和大连化物所的DMTO工艺，美孚石油公司(Mobil)、埃克森石油公司(Exxon)、环球油品公司(UOP)和海德罗公司(NorskHydro)等。M42讨论//205全章总结总结以上所有章节重点内容，梳理知识点/1讲授//四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1课堂出勤A-全勤B-缺勤2次以内C-缺勤3次及以上20%2课堂讨论A-听课认真、积极回答课堂提问、积极参加讨论。B-听课认真，讨论结果良好，回答问题一般。C-听课、讨论结果一般，几乎不回答问题。D-听课、讨论不认真20%3课程作业A-按时提交作业，内容准确，表述清晰B-按时提交作业，理解分析有少量错误C-按时提交作业，理解分析错误较多D-多次未交作业20%4考试课程总结，开卷考试，（见试卷评分标准）40%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1M1课堂出勤20%A-全勤B-缺勤2次以内。C-缺勤3次及以上2M2课堂讨论20%A-内容准确丰富、表达清晰B-内容一般，表述较清晰C-内容单薄，表述较差D-未做报告3M3课程作业20%A-按时提交作业，内容准确，表述清晰B-按时提交作业，理解分析有少量错误C-按时提交作业，理解分析错误较多D-未交作业4M4课堂出勤40%（见试卷评分标准）评分等级说明：[A,B,C,D,E]=[90-100,80-89,70-79,60-69,0-59];[A,B,C,D]=[90-100,75-89,60-74,0-59