《化工基础及实验》教学大纲.docx

1、化工基础及实验教学大纲化工基础及实验教学大纲本门课程的教学目标和要求： 化工基础是一门探讨化工生产过程的基本规律、并应用这些规律解决生产问题的学科。本课程是在高等数学、物理学及物理化学等课程的基础上开设的一门专业基础课。本课程的主要任务是研究化工单元操作及反应过程的基本原理、典型设备的构造及工艺尺寸的计算，以及几个典型的化学生产工艺。通过本门课程学习，培养学生应用已学过的基础理论解决工程实际问题的能力，要求了解当今化学工业概貌及其发展方向；掌握化工过程的基本原理，典型工艺过程的方法、原理、流程、及工艺条件；了解化工生产中的设备材质、安全生产、三废治理等问题。以便在生产与开发研究工作中开拓思路，

2、触类旁通，灵活运用，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。教学重点与难点：化工基础包括两部分内容：化学工程和化学工艺。化学工程的主要内容是传递过程和化学反应过程，传递过程包括动量传递、热量传递和质量传递三种过程。1 动量传递流体动力过程 流体的流动规律和流体的输送，输送流体的典型设备。 2热量传递 热交换典型设备的设计和计算，热交换过程的强化。3质量传递要求掌握精镏原理和吸收的机理，能分析操作过程，并能进行精镏塔和吸收塔的工艺尺寸计算。4 化学反应工程反应器基本原理研究生产规模下化学反应过程的基本规律，化工生产中的反应器类

3、型和典型反应器，物料在反应器中的流动模型。化学工艺的主要内容是选择典型的和在国民经济中具有重要意义的化工产品，按照化学工艺学的体系，着重讲授其生产原理、工艺流程、最适宜操作条件及主要设备机械等。1 硫酸工业二氧化硫催化氧化的热力学和动力学，最佳工艺条件的选取。2 合成氨工业氨合成反应的热力学和动力学分析，最佳工艺条件，合成反应的设备和流程。3 氯碱工业 电解食盐水溶液的工艺流程。4 石油化学工业 石油炼制和加工的主要方法：常减压蒸馏、催化裂化、裂解、重整教学对象： 工业分析与检验专业教学方式： 课堂讲授，多媒体。教学时数： 70学时，化工见习1周。教材：化学工艺学（第二版），崔恩选主编，高等教

4、育出版社教学的具体内容及学时分配： 绪论 （2学时）一、 课程内容二、 化学工业的分类三、 化学工程中的一些基本概念四、物理量的单位与量纲第一章 流体流动 ( 15学时)教学目标和要求: 要求熟练掌握流体的流动规律，计算流体输送所需的功率、进行管路阻力计算计，选择测量流体流速和流量的装置。教学重点和难点：实际流体流动的柏努力方程，流体流动的阻力计算。教学方式：（课堂讲授学时、讨论和习题课学时）课堂讲授13学时，讨论和习题课2学时。第 一 节 概述 ( 0.5学时 )一、 化工生产的流动现象二、 理想流体与实际流体第 二 节 流体静力学 ( 2.5学时 )一、 流体的压力二、 流体的密度三、 流

5、体静力学基本方程四、 流体静力学基本方程式的应用 第 三 节 流体稳态流动时的物料衡算和能量衡算（3学时）一、 流量与流速二、 稳定流动与不稳定流动三、 连续性方程式四、 柏努力方程式第 四 节 实际流体的流动与阻力计算（4学时）一、 流体的粘度二、 流体流动类型与雷诺准数三、 实际流体流动过程的阻力计算第 五 节 流体输送机械（3学时）一、 液体输送机械泵一、 气体的输送与压缩机械讨论和习题课（2学时）复习与思考题:1. 流体静力学部分 教科书第33页2题，补充1、2题2. 流体动力学部分 教科书第33页3、4、5、6、7、8题第二章 传热过程 （12学时）教学目标和要求：研究传热的机理，热

6、交换典型设备的设计和计算，热交换过程的强化。要求了解热传导、对流传热的基本原理和基本概念，掌握传热过程的计算，并能进行简单的列管换热器的设计计算。教学重点和难点：传热过程的计算。教学方式：（课堂讲授学时、讨论和习题课学时、实验学时）课堂讲授10学时 讨论和习题课2第 一 节 概述（1学时）一、 传热过程在化工生产中的应用二、 工业上的换热方法三、 稳态传热和非稳态传热四、 热量传递的基本方式第 二 节 传导传热（2学时）一、傅立叶定律二、导热系数三、平壁的稳定热传导四、圆筒壁的稳态热传导 第 三 节 对流传热（2学时）一、 对流传热分析二、 对流传热方程牛顿冷却定律三、 对流传热系数第 四 节

7、 热交换的计算（3学时）一、 总传热速率方程二、 热量衡算三、 传热平均温度差四、 总传热系数第 五 节 强化传热过程的途径（1学时）一、 增大传热面积二、 增大传热平均温度差三、 提高传热系数第 六 节 热交换器（1学时）一、换热器的种类及主要类型二、列管式换热器讨论和习题课（2学时）复习与思考题:教科书 第57-58页 1. 导热 第1、2、3题2. 对流传热5、6、题3. 平均温度差7、8题4. 传热面积和传热系数9、10题第三章 吸收（15学时）教学目标和要求:研究物质通过相界面迁移过程的基本规律以及受这些规律支配的若干单元操作。要求掌握吸收的机理，能分析操作过程，并能进行吸收塔工艺尺

8、寸的计算。教学重点和难点：填料吸收塔填料层高度计算教学方式：（课堂讲授学时、讨论和习题课学时、实验学时）课堂讲授12学时，讨论和习题课3学时。第 一 节 概述（1学时）一、吸收及其在化工生产过程中的应用二、吸收操作的类型三、吸收方法和流程简述第 二 节 吸收的相平衡（3）一、吸收的相平衡和气体的溶解度二、相组成的表示方法及其换算第 三 节 吸收速率（2学时）一、两相间传质的双膜理论二、总传质速率方程第 四 节 强化吸收的途径（1学时）一、提高吸收传质系数二、增大吸收推动力三、增大吸收推动力第 五 节 典型吸收设备（1学时）一、吸收设备的主要类型二、典型吸收设备性能比较三、填料吸收塔第 六 节

9、填料吸收塔的计算（4学时）一、吸收塔的物料衡算与操作线方程二、吸收剂的用量三、填料塔直径的计算四、吸收推动力的计算五、 填料高度的计算 讨论和习题课（3学时）复习与思考题:教科书 第84-85页 1 相平衡与亨利定律1、2、3、4题，补充2题2 吸收操作5题，补充2题3 填料塔计算6、7、8、题，补充2题 第 四 章 蒸馏 （14学时）教学目标和要求:要求掌握精镏原理，能分析操作过程，并能进行精镏塔工艺尺寸计算。教学重点和难点：精馏塔理论塔板数计算教学方式：（课堂讲授学时、讨论和习题课学时、实验学时）课堂讲授12学时，讨论和习题课2学时。第 一 节 概述（0.5学时） 一、蒸馏依据 二、蒸馏分

10、类 第 二 节 双组分溶液的气液相平衡（1.5学时）一、溶液的蒸汽压及拉乌尔定律二、温度-组成图三、气液相平衡图(y-x图)四、双组分非理想溶液五、挥发度与相对挥发度第 三 节 蒸馏与精馏原理 （2学时）一、简单蒸馏与平衡蒸馏二、精馏原理第 四 节 双组分连续精馏塔的计算 （8学时）一、全塔物料衡算二、理论板的概念与恒摩尔流假定三、操作线方程四、理论塔板数的确定五、进料热状态的影响和q线方程六、回流比的影响与选择七、理论塔板数的简捷计算八、双组分精馏的操作计算第 五 节 恒沸精馏与萃取精馏、讨论和习题课（2学时）一、恒沸精馏二、萃取精馏三、讨论和习题课复习与思考题:教科书：109-110页：1

11、.相平衡部分第 1、2题2.物料衡算第3、4题3.操作线方程第5、6、7题4.理论板计算第8、9题第五章 化学反应工程学基本原理（6学时）教学目标和要求:研究生产规模下化学反应过程的基本规律，化工生产中的反应器类型和典型反应器，物料在反应器中的流动模型。要求掌握有关基本概念，物料在反应器内的停留时间分布，了解反应器的类型及选择。教学重点和难点：掌握有关基本概念及物料在反应器内的停留时间分布教学方式：（课堂讲授学时、讨论和习题课学时）课堂讲授4学时，讨论和习题课2学时。第 一 节 概述（0.5学时） 一、化学反应器与化学反应工程学 二、化学反应器的分类三、流体在反应器内的流动四、反应器的物料衡算

12、第 二 节 间歇操作反应釜（1学时）一、反应时间的计算二、反应釜实际体积的计算三、间歇操作反应釜的特点及应用四、 第 三 节 管式反应器（1学时）一、恒容过程管式反应器体积的计算二、空间时间与空间速度三、管式反应器的特点第 四 节 连续操作反应釜（1学时）一、连续操作反应釜的体积二、连续操作反应釜的特点三、多级串连反应釜第 五 节 均相反应器的性能比较与选择（0.5学时）一、简单反应的反应器体积二、复杂反应的操作条件与反应器的型式三、反应器型式的选择讨论和习题课（2学时）复习与思考题:教科书 第135-136页 1间歇操作反应釜1、2、3、4题4 管式反应器5、6题5 连续操作反应釜10、11

13、题第六章 硫酸工业（6学时）教学目标和要求:研究硫酸工业生产的原料特点、生产原理、生产方法、工艺流程、最适宜操作条件及使用的化工设备，硫酸生产中的节能和环保问题。教学重点和难点：掌握二氧化硫的制备，催化氧化和三氧化硫的吸收等的生产原理和工艺条件。教学方式：（课堂讲授学时）课堂讲授6学时第 一 节 概 述（0.5学时） 一、硫酸工业在国民经济中的重要地位 二、硫酸工业发展史三、我国的硫酸工业第 二 节 生产硫酸的原料和原则流程（0.5学时）一、硫铁矿为原料生产硫酸二、硫磺为原料生产硫酸五、 第 三 节 二氧化硫炉气的制备（1学时）一、硫铁矿焙烧的反应原理和操作条件二、沸腾焙烧炉的构造和操作原理第

14、 四 节 炉气的净化和干燥（1学时）一、炉气净化的目的和净化原理二、炉气净化流程和设备三、二氧化硫炉气的干燥第 五 节 二氧化硫的催化氧化（2学时）一、化学平衡和化学转化率二、催化剂和二氧化硫催化氧化反应速率三、最佳工艺条件四、 工艺流程和设备第 六 节 三氧化硫的吸收（0.5学时）一、三氧化硫的吸收原理和操作条件二、三氧化硫的吸收工艺流程和设备第 七 节 接触法生产硫酸的全流程（0.5学时）第 八节 硫酸生产中的技术经济问题（选讲1学时）一、技术经济指标二、热能的回收利用三、三废治理和环境保护复习题教科书 第162页 4、5、7、8、9、12、13题第七章 合成氨工业（8学时）教学目标和要求

15、:全面了解使用固体、气体和液体燃料制备合成氨原料气的各种方法；了解原料气净化的主要方法及其适用范围，以及高温高压下合成氨的基本原理。教学重点和难点：重点为流程的基本组成；工艺条件的分析；平衡组成的计算；各种净化方法的特点及适用性。难点为系统物料衡算；大型氨厂能量的综合利用。教学方式：（课堂讲授学时）课堂讲授8学时。第 一 节 概 述（0.5学时） 一、氨在国民经济中的作用及发展概况 二、生产方法简介第 二 节 氨合成反应的热力学基础（1学时）一、化学平衡二、 平衡氨含量三、 影响平衡氨含量的因素六、 第 三 节 氨合成反应的动力学基础（1学时）一、催化剂二、 反应机理和动力学方程三、 影响反应

16、速率的因素第 四 节 氨的生产（4学时）一、氨的合成二、氢氮原料气的生产三、一氧化碳变换四、气体的净化和精制第 五 节 氨加工（1.5学时）一、碳酸氢铵的生产二、硝酸三、尿素生产简介复习题教科书 第162页 1、3、4、7、9、12、14题第八章 氯碱工业（4学时）教学目标和要求:了解氯碱工业的生产方法，掌握电解食盐水法生产氯碱的工艺流程教学重点和难点：电解食盐水的理论基础，隔膜法电解食盐水溶液的工艺流程教学方式：（课堂讲授学时）课堂讲授4学时第 一 节 我国氯碱工业发展概况（0.5学时）第 二 节 电解食盐水溶液的理论基础（1学时）一、电解过程的主反应和副反应二、理论分解电压和槽电压三、电流

17、效率和电能消耗的计算七、 第 三 节 食盐水溶液电解法及其进展（1学时）一、 石墨阳极隔膜法二、金属阳极隔膜法三、 水银法四、 离子交换膜法第 四 节 隔膜法电解食盐水溶液的工艺流程（1学时）一、食盐水的制备和净化二、食盐水溶液的电解第 五 节 稀碱液的蒸发（0.5学时）一、稀碱液蒸发的目的和作用二、碱液的蒸发流程三、主要设备第 六 节 液氯和合成盐酸（选讲，1学时）一、液氯二、合成盐酸复习题教科书 第222页 1、3、4、6、7、8题第九章 石油化工工业（4学时）教学目标和要求:熟悉石油炼制过程及产品与化工过程的关系；掌握常减压蒸馏工艺过程及操作条件，原油蒸馏馏分分布及其用途。掌握催化裂化主

18、要反应及反应机理，工艺参数对催化裂化过程的影响。熟悉催化重整主要反应机理，掌握催化重整典型工艺及其工艺参数的选择；了解常用的芳烃溶剂抽提方法及对溶剂的要求。教学重点和难点：常减压蒸馏工艺过程及操作条件；原油蒸馏馏分分布及其用途；蒸馏塔的主要结构；催化裂化主要反应反应、工艺流程及其工艺参数；催化重整主要反应；催化重整典型工艺及其工艺参数的选择；催化重整反应器的主要结构。教学方式：（课堂讲授学时）课堂讲授4学时。第 一 节 概 述（0.5学时） 一、石油化工在国民经济中的作用 二、原油的组成、分类及性质三、石油化工生产体系第 二 节 石油炼制（0.5学时）一、炼制方案二、常减压蒸馏三、催化裂化八、

19、 第 三 节 裂 解（1学时）一、裂解反应二、裂解工艺条件三、裂解炉与裂解工艺流程四、 裂解气的净化和深冷分离第 四 节 重整与萃取分离（1学时）一、重整反应二、催化剂与工艺条件三、重整流程四、萃取分离第 五 节 氯乙烯的合成（1学时）一、氧氯化法合成氯乙烯的主要反应二、氧氯化法合成氯乙烯的主要生产过程复习题教科书 第162页 2、3、4、5、6、9题化工基础实验（16学时）实验一 离心泵性能测定实验实验二 传热综合实验实验三 填料吸收塔实验实验四 精馏试验参考文献：1 上海师范大学，福建师范大学，化工基础，高等教育出版社，2001年2 王志魁，化工原理 ，化学工业出版社，19873 天津大学化工原理教研室，化工原理，天津科学技术出版社，19874 华东化工学院，化工原理 ，化学工业出版社，19855 武汉大学，化学工程基础，高等教育出版社，2001年6 王定锦，化学工程基础，高等教育出版社，19927 贾绍义等， 化工原理及实验， 高等教育出版社，2004