化工过程分析与合成课程教学大纲

化工过程分析与合成

ChemicalProcessAnalysisandSynthesis

课程代码：13410075

学分：2

周数；32周（其中：课堂教学学时：32实验学时：0上机学时：0课程实践学时：

0）

先修课程：高等数学、物理化学、化工原理、化学反应工程、化工设备基础等

适用专业：化学，应用化学及化学工程与工艺

教材：《化工过程分析与合成》，张卫东、孙巍、刘君腾编著，化学工业出版社，

2011年第二版。

开课学院：化学与化工学院

课程网站：无

一、课程性质与目标

（一）课程性质

本课程是一门联系化学工艺与化学工程的专业课程，是化学、应用化学专业的选修课。该

课程内容编排是紧密围绕着化工生产过程中的实际问题及成本核算进行的，遵循由浅至深的原

则，结合工业实际案例，全面介绍了化工过程分析与合成的方法。《化工过程分析与合成》可

作为高等院校有关专业高年级学生及研究生的教材或参考书，也可作为化工、石油、轻工、医

药等专业的科研、生产、教学和应用开发人员了解化工过程分析与合成方法的参考资料。

（二）课程目标

通过本课程教学，使学生在学习了化工原理、化工热力学、化学反应工程等课程的基础上,

学会以系统工程的方法论来处理化工过程的分析与合成问题，具体为：

课程目标1：初步掌握化工工程分析和合成的基本概念和基本内容。

课程目标2：基本了解化工过程系统模拟与分析的基本原理和方法。

课程目标3：基本掌握化工过程系统优化与合成的系统工程方法。

课程目标4：了解理论知识与工程实际的联系，培养学生的工程意识。

课程目标5：培养从系统工程的角度分析问题和解决问题的基本能力。

课程目标6：初步建立系统工程的观点和方法研究化工过程系统模拟、分析、优化的基本

能力。

二、课程内容与教学要求

第一章绪论

（一）课程内容

1.化工过程：

2.化工过程生产操作控制；

3.化T过程的分析与合成：

4.化工过程模拟系统；

5.化工企业CIPS技术；

6.人工智能技术在化工过程中的应用。

（二）教学要求

1.了解化工过程生产操作控制；

2.掌握化工过程分析与合成的基本概念及主要研究内容；

3.了解化工企业CIPS技术；

4.了解人工智能技术在化工过程中的应用。

（三）重点难点

1.重点

化工过程分析与合成的基本概念及主要研究内容。

2.难点

化工过程分析与合成的新型手段和方法。

第二章化工过程系统稳态模拟与分析

（一）课程内容

1.过程系统模拟的三种基本方法；

2.过程系统模拟的序贯模块法；

3.过程系统模拟的面向方程法；

4.过程系统模拟的联立模块法；

5.氨合成工艺流程的模拟与分析。

（二）教学要求

1.掌握过程系统模拟的三种基本方法；

2.掌握序贯模块法的基本原理及基本方法；

3.掌握面向方程法的基本原理及基本方法；

4.掌握联立模块法的基本原理及基本方法；

5.了解氨合成T艺流程的模拟与分析方法：

6.熟练运用回路矩阵表示不可分隔子系统问题。

（三）重点难点

1.重点

过程系统模拟的三种基本方法。

2.难点

家合成工艺流程的模拟与分析方法.

第三章化工过程系统动态模拟与分析

（-）课程内容

1.化工过程系统的动态模型；

2.连续搅拌罐反应器的动态特性；

3.精储塔的动态特性；

4.变压吸附过程的模拟与分析。

（二）教学要求

1.掌握化工过程系统动态模型的分类；

2.了解确定性动态模型的数学处理；

3.了解连续搅拌罐反应器动态模型的推导过程；

4.掌握精偏塔动态模型的数学处理与应用；

5.了解变压吸附过程的模拟与分析方法；

6.熟练运用多级集中参数模型对精锚塔的动态特性进行模拟与分析。

（三）重点难点：

1.重点

精馀塔动态模型的数学处理与应用。

2.难点

动态模型的数学处理与应用。

第四章化工过程系统的优化

（一）课程内容

I.概述化T过程系统优化问题基本概念：

2.化工过程系统最优化问题的类型；

3.化工过程中的线性规划问题；

4.化工过程中的非线性规划问题；

5.化工过程大系统的优化。

（二）教学要求

1.了解化工过程系统优化问题基本概念；

2.掌握最优化问题的建模方法；

3.掌握化工过程系统最优化问题的类型；

4.了解化工过程中的线性规划及非线性规划问题：

5.了解化工过程大系统的优化方法；

6.熟练运用有约束条件最优化问题的经典方法求解烧类催化反应器问题。

（三）重点难点

1.重点

最优化问题的类型。

2.难点

有约束条件最优化问题的经典求解方法的应用。

第五章化工生产过程操作工况调优

（一）课程内容

1.化工生产过程操作工况调优的作用与意义；

2.化工生产过程操作工况离线调优的方法；

3.机理模型法一液体空气精镭塔的操作工况调优；

4.统计模型法一苯醉生产过程的操作工况调优；

5.智能模型法一乙苯脱氢反应过程的操作工况调优。

（二）教学要求

1.了解化工生产过程操作工况调优的作用与意义：

2.掌握三种调优方式及三种优化模型；

3.了解机理模型法及实际应用：

4.了解统计模型法及实际应用；

5.了解智能模型法及实际应用；

6.熟练运用物理化学及化工原理知识求解液体空气精镭塔的物性模型问题。

（三）重点难点

1.重点

三种调优方式及三种优化模型.

2.难点

三种工况离线调优的实际应用O

第六章间歇化工过程

（一）课程内容

I.间歇过程与连续过程；

2.过程动态模型及模拟；

3.间歇过程的最优时间表；

4.多产品间歇过程的设备设计与优化；

5.间歇过程的控制模型。

（二）教学要求

1.掌握间歇过程与连续过程的区别；

2.掌握间歇过程的基本概念；

3.了解间歇过程最优时间表问题；

4.了解多产品间歇过程的设备设计与优化；

5.了解间歇过程的控制模型；熟练运用设备优化原则解决优化设备的选择问题。

（三）重点难点

1.重点

间歇过程的最优时间表。

2.难点

多产品间歇过程的设备设计与优化。

第七章换热网络合成

（-）课程内容

1.化工生产流程中换热网络的作用和意义；

2.换热网络合成问题；

3.换热网络合成一夹点技术；

4.夹点法设计能量最优的换热网络；

5.换热网络的调优：

6.实际工程项目的换热网络合成。

（二）教学要求

1.了解化工生产流程中换热网络的作用和意义；

2.掌握换热网络合成问题的描述；

3.掌握夹点的概念及夹点的特性；

4.了解夹点匹配的可行性原则；

5.了解实际工程项目的换热网络合成；

6.熟练运用夹点匹配的可行性原则判断是否需要进行流股分割问题。

（三）重点难点

1.重点

夹点的概念及夹点的特性。

2.难点

夹点匹配的可行性原则。

第八章分离塔序列的综合

（一）课程内容

1.精储塔分离序列综合概况；

2.分离序列综合的基本概念；

3.动态规划法；

4.分离度系数有序探试法；

5.相对费用函数法；

6.分离序列综合过程的评价：

7.调优法；

8.复杂塔的分离顺序。

（二）教学要求

1.了解精储塔分离序列综合概况；

2.掌握分离序列综合的基本概念；

3.掌握动态规划法解决多阶段决策过程最优化问题的方法;

4.了解分离度系数有序探试法；

5.了解分离序列综合过程的评价方法；

6.熟练运用动态规划法解决多阶段决策过程最优化问题。

（三）重点难点

1.重点

分离序列综合的基本概念。

2.难点

动态规划法解决多阶段决策过程最优化问题。

三、学时分配及教学方法进度安排

教学形式及学时分配

章（按序支撑的课程

课堂教上课程实主要教学方法

填写）实验小计目标

学机践

讲授法、讨论法、演1

1

第一章1000

示法

第一章80001()讲授法1、2

第三章80006讲授法1、2、3

第四章40004讲授法1、2、3

讲授法、讨论法、演1、2、3

第五章30001

示法

61、2、3、

第六章4000

讲授法、讨论法4、5、6

、、、

2123

第七章2000一

讲授法、讨论法、4、5、6

讲授法、讨论法、1、2、3、

第八章10001

4、5、6

讲授法、讨论法、研1

1

第九章1000

究型教学方法

合计3200032

四、课程考核

考核内容考核要求考核权重备注

上课的基本要求不迟到、早退、不无故缺课等0.1

平时作业内容完整性及正确率0.05

课堂互动表现积极性0.15

翻转课堂表现