化学工程实验教学大纲

化学工程实验教学大纲课程编号：095115课程名称：化学工程实验学时/学分：24/1先修课程：化工原理、化学反应工程、化工分离过程适用专业：化学工程与工艺开课系或教研室：化学化工系一、课程性质与任务1．课程性质：化学工程与工艺专业实验课程是一门独立的综合性实验，是掌握专业工程技术的重要环节。它是从工程与工艺两个角度出发，选择典型的工艺与工程要素，组成系列的工艺与工程实验。

2．课程任务：该课程任务是是了解化学工程与工艺专业实验的特点，掌握其基本实验方法和研究方法，培养学生综合分析问题、解决问题的能力。通过学习，培养学生的创造性思维方法、理论联系实际的学风与严谨的科学实验态度，提高学生的实验动手能力、观察能力以及分析问题和解决问题的能力，为今后工作打下较扎实的基础。二、课程教学基本要求化工工艺专业实验课程是一门综合性比较强的实验课程，涉及知识面较广，为做好实验，实验前必须认真预习，了解相关的知识，查阅有关资料，写出实验预习报告。实验过程中，严格要求学生认真操作，认真观察现象，认真做好实验记录。学习本课程的要求是：1）熟悉实验装置的流程，掌握实验原理；2）正确使用仪器、仪表；3）能独立安装、调试简单的实验装置，并进行正确的实验操作；4）能正确处理数据、分析实验结果、完成实验报告；5)掌握工程领域的一般实验研究方法，能综合分析问题、解决问题。三、课程教学内容实验一、一氧化碳变换反应装置一氧化碳变换是石油化工和合成氨生产中的重要过程，深入地学习和了解一氧化碳变换及其原理对进一步理解多相催化反应有关知识,初步接触工艺设计思想,掌握气固相催化反应动力学实验研究方法及催化剂活性的评比方法都具有很重要意义。一氧化碳变换反应式为：CO+H2OH2+CO2+Q反应是放热可逆的体积不变的，需要在催化剂存在下进行，因此需要有一定的条件，其中水蒸气过量对反应影响较大。过量水蒸气增加时可以提高一氧化碳的转化率，但增加到一定程度后，转化率变化即不显著。本实验就是通过选定某种催化剂，例如B205型，改变原料气与水蒸汽的比例，测定反应后气体组成（一氧化碳的浓度）了解和验证过量水蒸气对变换反应的影响。反应是放热反应，随反应温度改变CO的变换率а也有相应变化，实验中可明显地看出这情况。实验二、多釜串联返混实验多釜串联返混实验装置是测定带搅拌器的釜式液相反应器中物料返混情况的一种设备，它对加深了解釜式与管式反应器的特性是最好的实验手段之一。通常是在固定搅拌马达转数和液体流量的条件下，加入示踪剂，由各级反应釜流出口测定示踪剂浓度随时间变化曲线，再通过数据处理得以证明返混对釜式反应器的影响，并能通过计算机得到停留时间分布密度函数及多釜串联流动模型的关系。此外，也可通过其它种类反应器进行对比实验，进而更深刻的理解各种反应器的特性。实验三、管式炉裂解反应实验实验室管式炉裂解装置是测定石油烃类裂解反应和其他有机物裂解反应过程的有效手段，能根据实验结果找出最适宜的操作条件，给工业操作提供可靠的参考数据，同时为放大提供必要的参数。该装置为一空管，内部插入热电偶套管，能测定床内任意位置的温度，结构简单，流程紧凑，能更换不同管径反应器，反应操作灵活，性能可靠。此外，还可根据需要装填固体催化剂进行气固相催化反应，是教学、科研、工业设计必备的设备之一。装置可根据实验使用要求进行组合，如：原料为气体、液体、气液混合物，进料方式可以从反应管上部进入（普通流程），亦可从反应管下部进入（特殊流程），不同进料方式在冷凝器的安装位置上也不同，使用中可方便地改变各接口位置，以达到所需要的操作方式。实验四、气固相实验装置实验该实验装置可进行加氢、脱氢、氧化、卤化、芳构化、烃化、歧化、氨化等各种催化反应的科研与教学工作。它能准确地测定和评价催化剂活性、寿命、找出最适宜的工艺条件，同时也能测取反应动力学和工业放大所需数据,是化工研究方面不可缺少的手段。本装置由反应系统和控制系统组成：反应系统的反应器为管式，由不锈钢材料制成。床内有直径3mm的不绣钢套管穿过反应器的上下两端,并在管内插入直径1mm实验五、微反色谱实验本实验是一种微反色谱装置实验，特点是有一套独立的反应系统与色谱联接在一起，它仅填装0.1—1克催化剂，反应时产物可通过六通阀旋转进样，同时在色谱内能分析出反应的产物组成，并能在扑集器内收集到液体，而尾气可放空排出。因为六通阀是置于恒温箱内，产物可保持为气相状态，能把尾气中所有组分都分析出来。这一结果真正反映了在某温度、压力、空速条件下的瞬间的数据，真实、可靠。所以对评价催化剂活性和确定工艺条件、取得放大数据都是极其有利的手段。故在有机化工、精细化工、催化工程与农药化工、医药化工、环保等部门均得到应用。微反色谱的反应温度控制是采用精密的的人工智能型控温仪表，精度在0.2%以内。实验六、乙苯脱氢气固相催化反应实验了解以乙苯为原料，氧化铁系为催化剂，在固定床单管反应器中制备苯乙烯的过程；学会稳定工艺操作条件的方法。掌握乙苯气相催化脱氢制苯乙烯的反应原理；掌握乙苯和水进料量的控制和调节，油水分层操作；探索反应条件对苯乙烯收率的影响；熟悉反应器、汽化器、加料泵等实验装置及其使用方法；掌握反应产物的气相色谱分析方法。实验七、中空纤维超滤膜实验本实验要求学生了解中空纤维膜分离用于双组分或多组分的溶质和溶剂的分离、分级、提纯和富集操作过程。该过程的特点是：处理对象无相态变化，节能，分离效率高，设备简单，占地面积小，操作方便等。本装置具有耐蚀性和耐用性，外观漂亮，整体性强，适用于本科生和研究生教学实验，也可作为研究人员进行研究的手段。四、学时分配表章节主要内容课时备注化学工程实验安全理论3（一）一氧化碳变换反应装置3（二）多釜串联返混实验3（三）管式炉裂解反应实验3（四）气固相实验装置实验3（五）微反色谱实验3（六）乙苯脱氢气固相催化反应实验3（七）中空纤维超滤膜实验3合计24五、教材及参考书教材：《化工工艺实验指导书》，化工教研室自编.教学参考书：[1]房鼎业、乐清华、李福清，化学工程与工艺专业实验，北京：化学工业出版社，2000[2]刘永光，化工开发