《化工工艺学》课程教学大纲

课程名称：化工工艺学                      课程编码：18000029

学    时：48学时                            学    分：3学分

开课学期：第6学期

课程类别：必修

课程性质：专业必修课

适应专业：化学工程与工艺

先修课程：有机化学、物理化学、化工原理、化工设备机械基础、催化原理、化工热力学、化学反应工程等。

一.课程的性质、目的与任务

本课程是化学工程与工艺专业的专业必修课，是在学完化工原理、物理化学、有机化学等基础课和技术基础课以后所开设的，是综合所学过的各门课程的基本原理，结合有机化学工业生产的特点，去组织生产工艺过程的一门课程，是理论密切联系实际的一门课程。

其主要目的和任务是，通过本课程的学习，使学生熟悉化学工业生产所用原料的来源与基本性质；熟悉各类基本反应的原理，熟悉各种化工操作单元，学会组织优化生产工艺流程，并具有一定的安全生产基本知识，在学习过程中，着重培养学生的分析问题和解决问题的能力。

二.本课程的基本要求

第1章 绪论

了解基本有机化学工业生产的任务及其在国民经济中的重要地位；基本有机化学工业的四种原料；基本有机化学工业的主要产品。

第2章 原料资源及其加工

    了解无机化学矿及其加工、石油及其加工、天然气及其加工、煤及其加工、生物质及其加工、再生资源的开发利用、空气和水

第3章 烃类热裂解

熟练掌握热裂解过程的化学反应与反应机理：烃类热裂解的一次反应；烃类热裂解的二次反应；烃类热裂解反应机理与动力学。

熟练掌握烃类管式炉裂解生产乙烯：原料烃组成对裂解结果的影响；操作条件的影响；管式反应器的改进与急冷器。

掌握裂解气的净化与分离：概述；酸性气体的脱除；脱水与脱炔，；裂解气的压缩。

熟练掌握裂解气的深冷分离：顺式分离流程；优化分离流程的组织原则；乙烯分离的三种流程及其比较；脱甲烷塔及操作条件；能量的综合利用。

第4章 芳烃的转化

了解芳烃的来源；芳烃的供需和芳烃间的相互转化。

掌握芳烃转化反应的化学过程：主要转化反应及其反应机理；催化剂。熟练掌握芳烃的歧化和烷基转移：甲苯歧化的化学过程；工业生产方法；掌握C₈芳烃的分离和异构化：C₈芳烃的分离；C₈芳烃的异构化。熟练掌握芳烃的烷基化：概述；烷基化方法。会芳烃的脱烷基化：方法简介；甲苯加氢脱烷基制苯。

第5章 合成气的生产过程

了解合成气的生产方法和合成气的应用。掌握由煤、天然气和渣油制合成气的工艺原理、工艺条件、工艺流程和主要设备；熟练掌握一氧化碳变换过程的工艺原理、工艺条件、工艺流程和主要设备；了解合成气的净化方法。

第6章 加氢与脱氢过程

了解催化加氢和脱氢的反应类型和催化加氢和脱氢的反应的一般规律。

熟练掌握氮加氢合成氨、一氧化碳加氢合成甲醇的热力学分析；催化剂及反应条件；合成反应器的结构和工艺流程。

掌握烃类催化脱氢反应的化学：热力学、主要副反应、催化剂、动力学及工艺参数的影响。熟练掌握乙苯催化脱氢合成苯乙烯：苯乙烯的性质、用途及合成方法简介、乙苯催化脱氢合成苯乙烯的工艺流程。熟练掌握烃类的氧化脱氢：氧化脱氢反应简介；正丁烯氧化脱氢合成丁二烯。

三、教学内容

第1章 绪论

1.化学工艺学的研究范畴

2.化学工业的发展、地位与作用

3.现代化学工业的特点和发展方向

4.化学工业的原料与主要产品

第2章 原料资源及其加工

1.无机化学矿及其加工

2石油及其加工

3.天然气及其加工

4.煤及其加工

5.生物质及其加工

6.再生资源的开发利用

7.空气和水

第3章 烃类热裂解

1.烃类热裂解过程的化学反应

2.裂解过程夫人工艺参数和操作指标

3.管式裂解炉及裂解工艺

4.裂解气的预分馏和净化

5.压缩和制冷系统

6.裂解气的精馏分离系统

7.乙烯工业的发展趋势

第4章 芳烃转化过程

1.概述

2.芳烃转化

3.C₈芳烃的分离

4.芳烃生产技术发展方向

第5章 合成气的生产过程

1.概述

2.由煤制合成气

3.由天然气制合成气

4.由渣油制合成气

5.一氧化碳的变化过程

6.气体中硫化物和二氧化碳的脱除

第6章 加氢与脱氢过程

1.概述

2.加氢、脱氢反应的一般规律

3.氮加氢制合成氨

4.甲醇的合成

5.乙苯脱氢制苯乙烯

6.正丁烯氧化脱氢制丁二烯

四. 实验、上机、设计实习、作业辅导等教学环节要求

（一）内容：

烃类热裂解的主要反应与一次反应、二次反应；用热力学函数△H⁰、△G⁰、Kp及△G⁰=-RTlnKp等分析烃类热裂解的主要化学变化；用热力学和动力学解释烃类热裂解的高温、短停留时间和低烃分压的原因；裂解原料、温度、停留时间烃分压和水蒸气用量对乙烯收率和结果的影响；裂解的工艺要求与管式反应器的关系；比较醇胺法与碱洗法的优缺点；顺序分离流程；脱甲烷塔的工艺条件。

1.        芳烃的几个主要来源；裂解汽油制取芳烃的工艺流程；芳烃萃取剂选择的基本原理。

2.        加氢反应的几大类型；用热力学方法分析平衡常数Kp，温度T和热效应△H⁰之间的关系，并依此对各类反应进行分析，分析反应温度，压力和用量比对平衡的影响；平衡转化率，最佳温度分布曲线，飞温现象及其对反应器设计的影响；从热力学角度分析乙炔加氢和一氧化碳加氢分别属于哪一类反应类型；反应条件和反应器选择的依据是什么？甲醇合成的工艺流程。

3.        从热力学角度分析烃类催化脱氢反应；乙苯催化脱氢合成苯乙烯的工艺流程；氧化脱氢反应；正丁烯氧化脱氢合成丁二烯的工艺流程。

4.        催化氧化在国民经济中的重要地位；氧化反应的共同特点，尤其是氧化反应是强放热反应，由此要求在反应器和工艺操作安全性等方面的特殊要求；催化自氧化的概念；氧化反应的几种类型，分析氧化反应的深度与反应停留时间和返混的影响；氧化反应器的类型与选择氧化反应器结构要求之间的关系；乙醛催化自氧化生产醋酸、乙烯钯盐络合催化氧化制乙醛和环氧乙烷生产的工艺流程。

5.        氢甲酰化反应的概念，有哪些典型反应？烯烃氢甲酰化反应的主反应和副反应，并对反应进行热力学分析；氢甲酰化反应的三种类型的催化剂，并进行性能比较。丁、辛醇生产的工艺流程。

6.        烃的取代氯化反应；乙烯液相加氯制1，2-二氯乙烷和乙炔气相加氢合成氯乙烯的工艺流程；平衡氧氯化法制氯乙烯的化学反应和工艺流程。

（二）要求：

1.        要求学生通过作题，进一步消化理解所学的知识，有独立分析和解决问题的能力。

2.        通过分析，计算为毕业设计打好基础。

3.        题型应具有典型性，代表性，题量要适当。

五.学时分配

章节	课内讲授	教学各环节					其它
		实验	上机	设计	作业	辅导答疑
第1章	2				2	1
第2章	4				2	2
第3章	14				4	4
第4章	10				4	1
第5章	10				2	2
第6章	8				2	2
合    计	48				16	12

六、课程的考核方式

    闭卷考试

七. 教学大纲使用说明

本课程是一门专业课，内容多，理论面广，实践性强，为达到大纲规定的要求，必须精选内容，研究教学方法，理论联系实际。教学方式宜为课堂讲授，习题作业应基本理论、基本规律、基本流程和理论与实际相结合。

各章重点建议：

第1章：无

第2章：无

第3章：热裂解过程的化学反应与反应机理；烃类管式炉裂解生产乙烯。

第4章：芳烃的来源，芳烃转化反应的化学过程，芳烃的歧化和烷基转移，芳烃的烷基化。

第5章：合成气的生产方法、由煤、天然气和渣油生产合成气。

第6章：催化加氢反应的一般规律，合成氨、一氧化碳加氢合成甲醇。烃类催化脱氢反应的化学，乙苯催化脱氢合成苯乙烯，正丁烯氧化脱氢合成丁二烯。

八. 课程主要参考书

1.      米镇涛,化学工艺学（第二版）,化学工业出版社，北京 2005.12

2.      吴指南，基本有机化工工艺学（修订版），化学工业出版社，北京 2003.5

3.      黄仲九，房鼎业，化学工艺学，高等教育出版社，北京 2003.12

 

制定人： 齐平