《化工工艺学》教学大纲1.docx
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《化工工艺学》教学大纲1
《化工工艺学》教学大纲
课程编号：
131011
课程名称：
化工工艺学
英文名称：
ChemicalTechnology
课程类型:
专业课
总学时：
70讲课学时：
70实验学时：
化工见习，时间为8-10天
学 分：
4
适用对象：
应用化工技术专业学生
第一部分大纲说明
一、课程的性质、目的和任务
本课程是应用化学专业学生学习的专业课程。
本课程的性质主要是从化工生产的工艺角度出发，运用化工过程的基本原理，阐明化工工艺的基本概念和基本理论，介绍典型产品的生产方法与工艺原理、典型流程与关键设备、工艺条件与节能降耗分析。
学习本课程的目的和任务：
培养学生应用已学过的基础理论解决实际工程问题的能力，使学生了解当今化学工业的概貌及发展方向，掌握化工生产过程的基本原理、典型工艺过程的方法、流程及工艺条件等，了解化工生产中的设备材质、安全生产、三废治理等问题。
通过学习本课程，使学生在以后的生产与开发研究工作中能掌握基本的方法，做到触类旁通、灵活应用，不断开发应用新技术、新工艺、新产品和新设备，降低生产过程中的原料与能源消耗，提高经济效益，更好地满足社会需要。
二、课程的基本要求
（一）基本要求：
1、重点分析和讲述生产工艺中反应和分离部分的工艺原理、影响因素、确定工艺条件的依据、反应设备的结构特点、流程的组织等。
2、主要讨论工艺路线、流程的经济技术指标、能量回收利用、副产物的回收利用及废物处理等问题。
3、通过加强基础理论学习，使学生掌握化学工艺的主要知识，培养理论联系实际的能力，为其将来从事化工过程的开发、设计、建设和科学管理打下牢固的化学工艺基础。
（二）重点、难点：
1、重点讲解典型化工产品生产过程中的反应特性以及由此引发的生产方法、流程安排、工艺条件等内容。
2、难点在于如何培养学生综合分析问题和解决问题的能力，通盘考虑能量综合利用、三废治理及后续产品生产等问题。
三、本课程与相关课程的联系
《化工工艺学》课程是以《无机化学》、《有机化学》、《物理化学》和《化工原理》等课程为基础开设的一门专业课，所以应该安排在这些课程之后。
在完成化学基础理论课和专业基础课《化工原理》课程的学习之后，如何运用所学的理论知识，解决化工生产过程中的实际问题，是本书的教学目的。
因此，具有良好的化学理论课和专业基础课知识，是学习本课程的关键。
四、学时分配
序号
名称
学时
—
合成氨原料气的制备
6
二
合成氨原料气的净化
9
三
氨的合成
6
四
硫酸
8
五
硝酸
8
六
氮肥的生产
7
七
纯碱工业
6
八
电解法制烧碱
4
九
烃类热裂解
6
十
裂解气的净化与分离
4
十一
催化加氢
6
五、教材与参考书
[1]曾之平、王扶明主编，《化工工艺学》，化学工业出版社，2001年（教材）；
[2] 陈五平主编，《无机化工工艺学》（第三版），上册、中册、下册，化学工业出版社，2002年5月；
[3]姚虎卿、刘晓勤、吕效平编，《化工工艺学》，河海大学出版社，1994年版；
[4]上海师范大学、福建师范大学编《化工基础》，上、下册，高等教育出版社，2001年5月第三版；
[5]冯长君、唐自强、秦正龙主编《化工基础解题指南》，中国矿业大学出版社，1993年第一版；
[6]崔恩选主编《化学工艺学》，高等教育出版社，1990年5月第二版；
[7]北京大学编《化学工程基础》，上、下册，高等教育出版社，2002
[8]廖巧丽米镇涛主编《化学工艺学》，化学工业出版社，2001年8月。
六、教学方法与手段建议
理论知识：
主要采用启发式教学，以讲授为主，结合课堂讨论、学生提问等方式，对工艺流程采用幻灯片或多媒体教学手段进行教学。
实践环节类型：
化工见习，时间为8-10天。
见习内容：
合成氨工业、硫酸工业、氯碱工业、硝酸工业、石油化工。
七、课程考核方式
1、平时成绩：
包括出勤、作业等占20%
2、见习成绩：
包括出勤、见习报告等占10%
3、试卷成绩：
期末70%
八、说明
1、本大纲制定的依据
为满足现代化学工业对人才培养的要求,应用化学专业培养的毕业生必须具有比较扎实的专业基本理论知识和较为丰富的基本技能。
本大纲在重视化工工艺基本理论教学的同时,更注重对学生进行基本技能及分析问题、解决问题能力的培养,通过课堂教学、化工见习和参观讨论等各个教学环节,使学生基本掌握大纲所制定的内容。
2、本大纲选编的原则与要求
根据《化工工艺学》课程的要求，本大纲较为全面、系统地反映了该课程的基本内容和研究方法。
本大纲以掌握典型产品的生产方法与工艺原理、典型流程与关键设备、工艺条件与节能降耗分析为内容，以探讨化工工艺过程的研究方法为主线,按应用化学专业人才培养的要求，编写此大纲。
第二部分课程内容大纲
第一章合成氨原料气的制备（6学时）
一、本章的教学目的和要求：
掌握固体燃料气化、烃类水蒸气转化、重油部分氧化等不同原料制气过程的基本原理，原料和工艺路线，主要设备和工艺条件的选择，消耗定额的计算和催化剂的使用条件。
二、教学内容及要求：
（一）固体燃料气化
1、概述
2、固体燃料气化的基本原理：
反应的热力学、动力学
3、半水煤气的工业制法
4、间歇法制取半水煤气的工作循环、工艺条件、工艺流程
（二）烃类蒸气转化
1、方法概述
2、反应的基本原理：
反应的热力学、动力学
3、烃类水蒸气转化催化剂
4、工业生产方法、工艺条件、流程和设备
（三）重油部分氧化
1、基本原理
2、工艺条件、流程、主要设备
第二章合成氨原料气的净化（9学时）
一、本章的教学目的和要求：
掌握原料气的脱硫、一氧化碳的变换、脱碳和精炼过程的基本原理、工艺流程的确定；工艺参数和主要设备的选择；净化系统各种催化剂的应用条件和方法；有关的物料衡算和热量衡算。
二、教学内容及要求：
（一）原料气的脱硫
1、干法脱硫ZnO法
2、湿法脱硫化学吸收法、物理吸收法、物理——化学吸收法
3、改良的A.D.A.法、工艺流程
（二）一氧化碳变换
1、变换的基本原理
2、变换催化剂
3、最佳工艺条件、工艺流程
（三）二氧化碳的脱除
1、脱碳方法
2、物理吸收法
3、化学吸收法热钾碱法MEDA法
（四）原料气的最终净化
1、铜洗法
2、甲烷化法
3、低温液氮洗涤法
第三章氨的合成（6学时）
一、本章的教学目的和要求：
掌握氨合成反应的热力学、本征动力学方程在工业上的应用及影响因素；氨合成催化剂的组成和应用；氨合成塔的结构特点及最适宜温度分布；氨合成反应工艺条件的确定。
二、教学内容及要求：
（一）氨合成反应热力学
1、化学平衡
2、氨的平衡转化率的计算
3、氨合成反应的热效应
（二）氨合成反应动力学
1、反应过程分析
2、动力学方程式
3、扩散对反应速率的影响
（三）氨合成催化剂
1、催化剂的化学组成、结构、性能
2、各组分的作用
3、催化剂的活化与活性保持
（四）工艺条件的选择
压力、温度、空间速度、氢氮比、惰性气体的初始含量的影响
（五）氨合成工艺流程和设备
1、工艺流程的组成、氨的分离
2、传统的中压法合成工艺
3、凯洛格氨合成工艺流程
4、其他工艺流程简介
5、氨合成塔
第四章硫酸（8学时）
一、本章的教学目的和要求：
掌握以硫酸矿为原料生产硫酸的主要过程、步骤及工艺流程和设备；重点掌握二氧化硫催化氧化的原理，分析其最佳工艺条件；掌握硫磺制酸的工艺流程。
二、教学内容及要求：
（一）概述
1、硫酸的生产历史及我国现状
2、硫酸的性质、用途及产品规格
3、生产原料和原则流程
（二）二氧化硫炉气的制造和净化
1、硫铁矿焙烧反应的基本原理
2、原料的预处理
3、焙烧的工艺条件、设备
4、炉气的净化及干燥净化流程和设备
（三）二氧化硫的催化氧化
1、催化氧化反应的热力学化学平衡平衡转化率
2、催化氧化反应的动力学反应机理控制步骤速率方程
3、催化剂
4、最佳工艺条件选择温度原始气体组成最终转化率压力
5、工艺流程及主要设备
（四）三氧化硫吸收及尾气处理
1、吸收原理
2、吸收成酸的操作条件
3、工艺流程及设备
4、尾气处理的基本原理工艺条件工艺流程
（五）生产硫酸的全流程
（六）硫磺制酸流程发烟硫酸的生产流程
第五章硝酸（8学时）
一、本章的教学目的和要求：
掌握氨氧化反应的化学平衡及动力学；催化剂的组成及工艺条件的选择；一氧化氮氧化反应的热力学和动力学；氮氧化物吸收的工艺条件的选择。
浓硝酸制造的基本原理。
二、教学内容及要求：
（一）概述
1、硝酸工业的发展历史现代硝酸工业的特点
2、硝酸的性质用途
（二）稀硝酸的生产
1、氨催化氧化法原理氨催化氧化反应的机理及控制步骤、反应的动力学方程
2、氨氧化反应的催化剂
3、氨催化氧化反应过程的衡算
4、工艺条件的选择、工艺流程和设备、生产流程评价
（三）浓硝酸的生产
1、直接合成法
2、间接合成法
第六章氮肥的生产（7学时）
一、本章的教学目的和要求：
掌握尿素的主要化学性质、合成反应原理、合成工艺条件的选择；掌握水溶液全循环法和二氧化碳气提法分解未转化物的原理；掌握中和法制造硝酸铵的基本原理和工艺条件的选择。
二、教学内容及要求：
（一）尿素生产工艺
1、概述各种氮肥的优劣比较尿素的性质及用途尿素生产方法简述
2、尿素合成的原理
3、尿素合成最佳工艺条件的选择、工艺流程和设备、未转化物的回收原理、尿液的蒸发和造粒
（二）硝酸铵的生产
1、硝酸氨的性质、用途、生产方法简介
2、中和法制硝酸铵原理
3、稀硝酸铵溶液的蒸发、结晶和干燥
4、工艺条件选择、工艺流程、各种流程的比较
第七章纯碱工业（6学时）
一、本章的教学目的和要求：
分别掌握氨碱法和联合制碱法生产纯碱的基本原理、主要步骤和工艺流程。
掌握氨碱法中石灰石煅烧的理论分解温度的计算、氨盐水碳酸化过程的反应机理、氨利用率的计算等；掌握联合制碱法中循环过程相图分析及循环过程中最高产量的计算。
二、教学内容及要求：
（一）概述
1、纯碱的性质、作用
2、纯碱工业的发展历史、生产方法简介
3、原则流程
（二）氨碱法制纯碱
1、氨碱法制纯碱的基本原理
2、主要生产步骤
3、氨碱法生产纯碱的总流程
（三）联合法生产纯碱与氯化铵
1、原则流程
2、制碱与制铵过程的工艺条件选择
3、联合制碱法的工艺流程
4、氯化铵结晶原理、流程
第八章电解法制烧碱（4学时）
一、本章的教学目的和要求：
掌握电解饱和食盐水溶液制取烧碱的基本原理；理论分解电压的计算及槽电压的确定；掌握电流效率、电压效率、电能效率的具体计算。
理解三种电解方法的原理及工艺条件、流程等基本内容及各方法的优缺点；重点理解离子交换膜法的技术经济指标。
二、教学内容及要求：
（一）概述
1、烧碱工业的发展历史及我国现状
2、生产方法简介
（二）电解食盐水溶液的基本原理
1、电解的基本定律
2、槽电压的组成及计算
3、电流效率、电压效率、电能效率
（三）隔膜法电解
1、工艺条件选择
2、工艺流程及设备
3、碱液蒸发
（四）水银法电解
（五）离子交换膜法电解
1、离子交换膜的构成、作用
2、工艺条件选择、工艺流程及设备
3、离子交换膜法的优点
第九章烃类热裂解（6学时）
一、本章的教学目的和要求：
掌握过程的一次反应和二次反应的含义，烃类热裂解反应的规律，一次反应的反应动力学方程；掌握原料烃组成、操作条件对裂解结果的影响；掌握动力学裂解深度函数对裂解产物分布的影响；理解烷烃类热裂解的自由基反应机理，烃类热裂解的工艺条件、工艺流程和特点。
二、教学内容及要求：
（一）概述
1、乙烯工业的历史及现状
2、烃类热裂解的产物、作用
3、乙烯生产技术展望
（二）热裂解过程的化学反应与反应机理
1、一次反应、二次反应的类型及特点
2、反应的机理、动力学方程
（三）烃类管式炉裂解生产乙烯
1、烃组成对烃类热裂解的影响
2、操作条件对裂解结果的影响及最佳工艺条件的选择
3、工艺流程及设备
第十章裂解气的净化与分离（4学时）
一、本章的教学目的和要求：
掌握裂解气的组成和深冷分离法的基本原理；掌握裂解气顺序分离流程及脱甲烷塔、乙烯塔、丙烯塔的作用和特点；理解裂解气所含杂质的各种净化方法；深冷分离过程中影响乙烯收率的因素分析。
二、教学内容及要求：
（一）概述
1、裂解气的组成和分离目的
2、分离的基本原理和方法
（二）裂解气的净化与压缩
1、裂解气净化的目的和方法
2、裂解气的压缩和制冷
（三）裂解气深冷分离流程
1、深冷分离流程的种类
2、主要设备的工艺条件的选择
第十一章催化加氢（6学时）
一、本章的教学目的和要求：
熟练掌握催化加氢反应的特点、催化剂的选择；掌握一氧化碳催化加氢合成甲醇的工艺流程、操作条件的选择；理解催化加氢反应的基本原理。
二、教学内容及要求：
（一）概述
1、催化加氢反应的特点、在化学工业中的应用
2、催化加氢反应的类型
3、氢的来源及生产方法简介
（二）的基本原理
1、反应的热力学分析
2、反应的动力学分析
3、催化剂的种类及组成
4、影响催化加氢反应的主要工艺条件分析
（三）一氧化碳加氢合成甲醇
1、反应的机理、催化剂
2、最佳工艺条件的选择
3、工艺流程和主要设备
大纲制（修）订人（职称）：
唐自强（教授）
大纲审定人（职称）：
大纲批准者（职称）：
制定日期：
2007年8月
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