《化工工艺学》教案.pdf

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1、化工工艺学化工工艺学教教案案2011 2012 学年第 一 学期学院、系室化学工程系课程名称化工工艺学专业、年级、班级化学工程与工艺2008 级主讲教师陈 彦福 建 农 林 大 学课程的目的和任务：本课程面向化学工程与工艺专业，为专业核心课，学分3.0 分，学时为50，讲授40 学时，实验10 学时。二、本课程的性质、地位和任务二、本课程的性质、地位和任务化工工艺学是化学工程与工艺专业的一门重要专业课程，化工工艺学是研究各种原料（加工成为更有价值的消费品或生产资料的过程。其中包括原料路线的选择、工艺流程的设计，生产过程的基本原理、最适宜的操作条件、生产过程所需要的各种机械设备的规格、结构与材质

2、，产品的质量控制等内容。化工工艺不仅要从理论上探讨每个工艺过程进行的可能性和条件，而且还要找出用最低的能耗和物耗生产出最好的产品的工艺方案。通过本课程的学习提高理论联系实际和对新工艺过程的开发能力，为毕业后从事技术工作打下良好的基础。课程的基本要求：本课程应在完成化工原理、化工机械设计和化工制图 化学反应工程的基础上学习。本课程通过课堂讲授、要求学生1了解化工工艺学研究的主要内容和方法，化工工艺学在化工生产中的地位和作用；2了解化学工业的发展简史和当代化学工业的发展趋势；3掌握化学工艺的基本概念和理论基础，每个典型工艺过程的特点和基本内容，并能提出各工艺的最新技术进展；4在化工过程的理论与实际

3、方面建立较为系统而扎实的基础，能较好地应用物理、化学、化工基础知识来分析和解决问题；5初步掌握化工工艺过程开发的基本思路和技巧，并对化工工艺的设计与控制、化工工艺过程，经济评价以及计算机辅助设计也有一定了解。通过理论教学1使学生明了要了解化工原料，产品的质量就必然离不开对化工产品进行检测或检验，中间产品的判断、以致生产控制也必须依靠准确的检测才能使生产顺利进行；2培养本学科学生的工程意识、工程实验的设计与研究的方法，技术经济观点和化工过程开发的能力，启迪学生思维，增强学生的创新能力和动手能力。学生期末成绩评定由三方面组成，平时作业成绩占30%，实验成绩占 10%，考查（试）成绩占60%。教材：

4、授课教材化工工艺学.韩冬冰等编著.北京：中国石化出版社，2003.2主要参考书目化工工艺学.姚虎卿等.南京：河海大学出版社，1993.化工百科全书，陈冠荣、陈鉴远、时钧等主编，北京化学工业出版社，1994化工过程设计。进方、北京化学工业出版社，2000化学反应工程（第二版）。陈东棠，北京化学工业出版社，1990精细化工工艺学。宋启煌，北京化学工业出版社，1995新型分离技术基础，刘茉娥，陈次林，杭州，浙江大学出版社，1990化工工程设计，韩冬冰等，北京，苑出版社，1997化学工业发展简史，北京化工学院化工史编写组，北京，科学技术文化出版社，1985绿色催化过程与工艺，王延告等，北京化学工业出版

5、社，2002课时安排：2 学时题目（教学章、节或主题）：教学课型：理论课实验课习题课实践课其它第 一 章绪 论教学目的要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：教学目的要求：全面了解化工工艺学的定义，研究内容和方法及化工工艺学在化工生产中的地位和作用教学内容（注明：*重点#难点？疑点）：第一节化工工艺学的定义和范畴*第二节化工工艺学研究的主要内容和方法第三节化工工艺学在化工生产中的地位和作用第四节学习化工工艺学的意义教学方式、手段、媒介：以板书为主板书设计：左边文本，右边插图讨论、思考题、作业：教师姓名：陈彦职称：副教授11 年 8 月 25 日课时安排：6 学时题目（教学章、节或主题）：上编化工工

6、艺学基础教学课型：理论课实验课习题课实践课其它第 一 章概概 论论教学目的要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：教学目的要求：了解化学工业发展史，化学工业特征与分类，掌握化工装置的操作方式，化工技术开发的研究方法和程序，了解并掌握化工工艺设计和工艺管理，化工技术经济，化工节能的途径，微机在化工生产、开发和设计企业管理中的应用；教学内容（注明：*重点#难点？疑点）：教学内容：教学内容：第一节化学工业的发展简史1古代的化工生产技术和人们对工艺的认识；*2近代化学工业的兴起和行业的形成；*3现代化工行业的发展和进步；4中国近代化学工业发展概略；5当代化学工业的发展趋势。第二节化学工业的行业特征和分类1

7、化学工业的行业特征；*2化学工业的分类。第三节化工装置的操作方式1连续操作；2间歇操作；3半连续操作；4操作方式的用第四节化工技术的开发与生产装置建设1化工新技术开发概述2化工新技术开发的目的和任务；3化工新技术的开发的主要内容；4化工技术开发研究的方法与程序；5化工装置的建设。第五节应用开发研究*1应用开发研究的意义；2市场调查对开发新产品新工艺的影响；3应用技术的研究服务对技术开发的影响；4文献资料和专利提供化工新产品开发与应用技术研究。第六节化工工艺设计1化工工艺设计的内容与要求；2产品生产的反应工艺研究和设计；3工艺流程设计方案（流程方案的设计）4工艺流程方案的量化初步设计阶段工艺流程

8、设设计的完成计的完成；5工艺流程的评估；6初步设计阶段的工艺流程图；6施工图阶段的工艺流程图（又称P1D,P1 图）；7车间和设备布置设计；8协调非工艺专业的设计为非工艺专业提供设计条件；9三废治理设计。第七节化工工艺管理1工艺操作规程；2安全操作规程；3全面质量管理；4技术管理；5标准和计量管理。第八节化工技术经济1技术经济概述；2技术经济指标；3投资项目的经济评估。*第九节化工节能1化工节能的意义；2化工节能的途径。第十节计算机在化工工艺中的应用1化工过程参数的控制（单片机控制参数）；2微机在化工生产系统中的应用；3计算机在化工开发和设计中应用；4计算机在企业管理上应用；*第十一节绿色化工

9、和可持续发展1概述；2文献上关于绿色化工的概念和术语简介；3美国化学会提出的十二项原则；4化工可持续发展本章内容应作为本课程的重点。教学方式、手段、媒介：以板书为主板书设计：左边文本，右边插图讨论、思考题、作业：教师姓名：陈彦职称：副教授11 年 8 月 25 日课时安排：2 学时题目（教学章、节或主题）：教学课型：理论课实验课习题课实践课其它第 二 章原原 料料 及及 原原 料料 准准 备备教学目的要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：教学目的要求：掌握原料，辅料进入流程的要求。原料包括固体、气体、液体原料的预处理及催化剂的制备与再生。教学内容（注明：*重点#难点？疑点）：教学内容：教学内容：

10、第一节原料及原料路线1原料在化工中的地位；2原料辅料对产品质量的影响；*3原料和原料路线对工艺流程的影响；1原料进入流程的要求第二节原料的预处理（原料准备）1原料预处理原则；2原料预处理方案设计；3原料处理流程方案的比较和评比；第三节固体原料的处理1粉碎与团聚；2固体与晶体物料的净化与纯化；3固体物料干燥；4固体物料的输送与加料；5固体的混合和混料6粉尘防御第四节气体原料的处理1原料气体除尘防雾；2气体净化精制；3原料气体的干燥；4输送与计量；5安全卫生。第五节液体原料的处理1纯化与净化；2液体原料干燥；3液体原料输送与计量；4液体原料的混合汽化和预热；5安全防御。第六节催化剂制备1活性、选择

11、性和寿命；2助催化剂或添加剂；3催化剂形态、制备和载体；4催化剂加料与出料；5再生和处理。板书设计：左边文本，右边插图讨论、思考题、作业：教师姓名：陈彦职称：副教授11 年 8 月 25 日课时安排：2 学时题目（教学章、节或主题）：教学课型：理论课实验课习题课实践课其它第 三 章反反 应应 过过 程程 和和 过过 程程 优优 化化教学目的要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：掌握化学反应过程的分类，各种反应器类型特点和选型原则，掌握主要反应工艺参数的确定、测量和控制及满足工艺参数的流程设计。教学内容（注明：*重点#难点？疑点）：第一节反应过程1化学反应过程的分类；2反应过程的理论问题第二节反应

12、器的基本研究1反应器的基本要求；2反应器类型和选型原则；*3反应器的开发与放大。第三节釜式和鼓泡反应器1搅拌与混合；2釜式反应器的基本特征；3釜式反应器；4鼓泡反应器和其他气液反应器的特征和设计第四节管式反应器1管式反应器的特点和应用；2管式反应器的设计；第五节固定床反应器1固定床反应器的特点；2固定床反应器的基本形式与应用；3固定床反应器的数学模型；4固定床反应器的计算。第六节流化床反应器1流化床反应器及其基本特点2流化床反应器的应用；3流化床反应器的主要部件；4流化床反应器的设计与放大第七节生化反应器1生化反应器的特征和工艺要求2生化反应器的类型；3生化反应器的设计第八节反应的工艺参数与流

13、程1主要工艺参数的确定；2满足工艺参数的流程设计3反应参数的测量和控制1反应条件与公用工程第九节反应器优化1反应器最优化的基本概念2反应器最优化的模型反应是化工工艺的重要内容，但考虑到这些内容在化工反应工程等课程中已有介绍，因此在讲课中可在总体的高度上展开分析和讨论，讲明化工反应工程的意义、作用和程序等。教学方式、手段、媒介：以板书为主板书设计：左边文本，右边插图讨论、思考题、作业：教师姓名：陈彦职称：副教授11 年 8 月 25 日课时安排：2 学时题目（教学章、节或主题）：教学课型：理论课实验课习题课实践课其它第 四 章产产 物物 的的 分分 离离 与与 提提 纯纯教学目的要求（分掌握、熟

14、悉、了解三个层次）：教学目的要求：掌握化工分离分类与选型的方法。了解化工分离设备的工艺计算与设备设计方法。教学内容（注明：*重点#难点？疑点）：*第一节产物分离的原则1分离方法概述2基本原理3分离流程的设计第二节分离与精制技术1气固分离和除尘2液体分离3液体分离与精馏4蒸发与结晶5干燥6吸收与吸附第三节分离新技术和生化分离1离子交换2膜分离3色谱分离4超临界流体萃取和其他萃取分离5电泳分离6生化分离7其他分离方法分离也是是化工工艺的重要内容，但考虑到这些内容在分离工程等课程中已有介绍，因此在讲课中可在总体的高度上展开分析和讨论，讲明化工分离的意义、作用和程序等。教学方式、手段、媒介：以板书为主

15、板书设计：左边文本，右边插图讨论、思考题、作业：教师姓名：陈彦职称：副教授11 年 8 月 25 日课时安排：1 学时题目（教学章、节或主题）：教学课型：理论课实验课习题课实践课其它第第 五五 章章产产 品品 后后 加加 工工教学目的要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：教学目的要求：了解产品后加工工艺和程序产品后加工工艺和程序教学内容（注明：*重点#难点？疑点）：第一节产品后加工概述第二节产品后加工方案1去除微量杂质2产品后加工和精细加工方案*第三节产品包装1产品合格检验2产品计量和包装3储存和运输教学方式、手段、媒介：以板书为主板书设计：左边文本，右边插图讨论、思考题、作业：教师姓名：陈彦职

16、称：副教授11 年 8 月 25 日课时安排：2 学时题目（教学章、节或主题）：教学课型：理论课实验课习题课实践课其它第第 六六 章章三三 废废 治治 理理教学目的要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：教学目的要求：了解三废治理的原则与主要方法教学内容（注明：*重点#难点？疑点）：第一节三废及其治理原则1三废的产生及监控2三废治理原则*第二节废水治理1废水分析指标2废水治理方法与流程第三节废气治理1废气特征与分析2废气处理技术第四节废渣治理及其资源综合利用1治理原则与利用2混渣的处理与利用3无机废渣的处理利用4废渣的处理利用5固体废物的资源化1固体废物的最终处理第五节化工废弃物的焚烧1焚烧总论2

17、焚烧工艺与设备环保也是是化工工艺的重要内容，但考虑到这些内容在化工环保等课程中已有介绍，因此在讲课中在总体的高度上展开分析和讨论，讲明化工环保的意义、作用和程序等。教学方式、手段、媒介：以板书为主板书设计：左边文本，右边插图讨论、思考题、作业：教师姓名：陈彦职称：副教授11 年 8 月 25 日课时安排：1 学时题目（教学章、节或主题）：教学课型：理论课实验课习题课实践课其它第第 七七 章章检检 测测 与与 操操 作作 控控 制制教学目的要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：教学目的要求：了解检测与操作控制的主要方法与手段检测与操作控制的主要方法与手段教学内容（注明：*重点#难点？疑点）：第一节

18、工艺操作参数1温度、压力、原料配比、反应时间和操作周期2反应转化率、选择性和收率3消耗定额4进料、出料与循环第二节操作控制与自动控制1操作控制方案2自动控制3巡视与观测4监测第三节中间分析与现场检测1条件控制2随时取样和定时取样分析3在线分析与报警4现场办公检测与显示5紧急停车6产品检验与合格证第四节设备切换和维护1切换使用与再生2设备维护第五节安全卫生1安全措施和应急措施2卫生要求教学方式、手段、媒介：以板书为主板书设计：左边文本，右边插图讨论、思考题、作业：教师姓名：陈彦职称：副教授11 年 8 月 25 日课时安排：24 学时题目（教学章、节或主题）：下下 编编典典 型型 化化 工工 产

19、产 品品 工工 艺艺 过过 程程 介介 绍绍(本章 2 学时)教学目的要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：教学目的要求：介绍各种典型化工产品工艺过程化工产品工艺过程的概念及意义。教学课型：理论课实验课习题课实践课其它教学内容（注明：*重点#难点？疑点）：*第八章合成氨第八章合成氨(本章 6 学时)第一节产品概述第二节合成氨工艺流程简图及工艺流程概述第三节原料气的制备与净化第四节氨合成的反应过程和反应工艺第五节氨的分离流程第六节液氨贮存及输送第七节合成氨系统的技术进展第九章硝酸第九章硝酸(本章 2 学时)第一节概述第二节稀硝酸生产过程第三节尾气的治理和能量利用第四节浓硝酸的生产简介一、由氨直接合

20、成浓硝酸二、间接法生产浓硝酸简介第五节硝酸的毒性、安全和贮运第十章烧碱第十章烧碱(本章 4 学时)第一节概述*第二节烧碱生产的工艺流程方框图及流程概念一、隔膜法生产流程示意方框图及工艺流程二、离子膜生产烧碱工艺流程方框图及流程第三节食盐水溶液的制备与净化一、食盐水溶液的制备二、盐水的净化第四节反应过程和反应工艺一、电解过程基本定律及电流效率二、隔膜法电解三、离子交换膜法电解第五节产物的分离和精制一、电解液的蒸发浓缩制液碱二、固碱制造三、C12净化和液氯生产四、H2精制五、盐酸和干燥 HCl第六节氯碱厂环保措施简介*第十一章乙烯第十一章乙烯(本章 4 学时)第一节概述第二节原料第三节烃类裂解工艺

21、一、裂解原理二、裂解流程第四节裂解气净化分离一、裂解气分离概论二、裂解气分离流程第五节三废治理和产品后处理第十三章合成苯酚第十三章合成苯酚(本章 2 学时)第一节产品概述第二节产品工艺流程一、产品工艺流程方框图二、工艺流程概述第三节原料流程第四节反应过程和反应工艺一、异丙苯合成二、异丙苯的氧化三、CHP 分解第五节产物的分离第六节三废治理和技术进步一、三废治理二、安全卫生三、技术进步第十五章聚氯乙烯第十五章聚氯乙烯(本章 3 学时)第一节概述*第二节产品工艺过程一、产品的工艺概述二、工艺流程第三节原料第四节反应机理及反应工艺一、反应机理二、反应工艺条件三、聚合反应设备第五节产品的后处理 第十七

22、章涤纶第十七章涤纶(本章 1 学时)第一节产品概述第二节产品的工艺流程一、流程简述二、工艺概述第三节主要原料第四节聚合反应工艺一、反应机理和反应方程二、反应器三、聚合流程四、反应的工艺条件和控制方法*第五节聚酯(PET)熔融纺丝一、涤纶二、PET 的熔融纺丝第六节涤纶发展前景第十八章十二烷基苯磺酸钠第十八章十二烷基苯磺酸钠(本章 1 学时)第一节概述一、产品概述二、产品的工艺流程图三、工艺流程概述第二节生产工艺过程教学方式、手段、媒介：以板书为主板书设计：左边文本，右边插图讨论、思考题、作业：总复习讨论（2 学时）教师姓名：陈彦职称：副教授11 年 8 月 25 日课时安排：10 学时题目（教

23、学章、节或主题）：实实 验验 教教 学学 内内 容容教学目的要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：通过实验达到对化工过程加深理解的目的教学课型：理论课实验课习题课实践课其它教学内容（注明：*重点#难点？疑点）：教学方式、手段、媒介：以板书为主板书设计：左边文本，右边插图讨论、思考题、作业：实验一乙苯脱氢制苯乙烯（6 6 学时）学时）1、实验目的了解以乙苯为原料，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。2、实验方法以乙苯为原料，氧化铁系为催化剂，在固定床单管反应器中制备苯乙烯对实验数据进行处理，分别将转化率、选择性及收率对反应温度作出图表，找出最适宜的反

24、应温度区域，并对所得实验结果进行讨论。(包括曲线图趋势的合理性，误差分析，成败原因等)3、实验仪器1乙苯计量管；2、4加料泵；3水计量管；5混合器；6汽化器；7反应器；8电热夹套；9、11冷凝器；10分离器；12热电偶（即多功能反应实验装置）4、实验操作方法（1）反应条件:汽化温度 300，脱氢反应温度540600，水:乙苯=1.5:1(体积比)，相当于乙苯加料0.5 毫升/分，蒸馏水 0.75 毫升/分(50 毫升催化剂)（2）操作步骤了解并熟悉实验装置及流程，搞清物料走向及加料、出料方法。接通电源，使汽化器、反应器分别逐步升温至预定的温度，同时打开冷却水。分别校正蒸馏水和乙苯的流量(0.7

25、5 毫升/分和 0.5 毫升/分)当汽化器温度达到 300后，反应器温度达 400左右开始加入已校正好流量的蒸馏水。当反应温度升至 500左右，加入已校正好流量的乙苯，继续升温至540使之稳定半小时。反应开始每隔 1020 分钟取一次数据，每个温度至少取两个数据，粗产品从分离器中放入量筒内。然后用分液漏斗分去水层，称出烃层液重量。取少量烃层液样品，用气相色谱分析其组成，并计算出各组分的百分含量。反应结束后，停止加乙苯。反应温度维持在 500左右，继续通水蒸汽，进行催化剂的清焦再生，约半小时后停止通水，并降温。（3）实验记录及计算1）原始记录时间温度，反应汽化器 器原料流量，ml/1020 分粗

26、产品，g尾气乙 苯水烃层液水 层2）粗产品分析结果乙 苯加 入量含量%粗产品苯重（g）含量%甲苯含重（g）量%苯乙烯含重（g）量%重（g）乙苯RF3）计算结果100%PFF乙苯的转化率：%S 100RF苯乙烯的选择性：Y S 100%苯乙烯的收率：实验二淀粉接枝丙烯酸高吸水树脂（4 学时）1实验目的本实验为化学品合成设计实验，旨在开阔眼界，拓展思路，调动学习的主动性和积极性，提高独立思考、独立分析问题和解决问题的能力。2实验原料由淀粉和丙烯酸接枝共聚而成。3实验仪器反应釜、通氮装置、离心分离机、真空干燥机、不锈钢粉碎机、蒸汽发生器。4实验操作方法：工艺流程：玉米淀粉丙烯酸硝酸铈铵丙烯酸水混合反应蒸发皂化沉析干燥成品N2将玉米淀粉加水调浆，通氮气,加热至 8085，并保温 3040min，加入丙烯酸，冷却至 2541以后，在搅拌下滴加硝酸铈铵溶液，保温 22.5,中和后升温至 80，保温0.5,将未反应之丙烯酸蒸馏除去，加入 NaOH 液，皂化一定时间，调 PH 值在 77.5，用乙醇沉析、抽滤、真空、粉碎成成品。教师姓名：陈彦职称：副教授11 年 8 月 25 日