《化学工艺学》课程教学大纲

课程名称：化学工艺学               课程类别：专业选修课

适用专业：化学专业                 考核方式：考查                            

总学时、学分： 32 学时 2 学分      其中实验学时： 0 学时

一、课程教学目的

通过对本课程的学习，可使学生了解化工生产中各类重要反应单元及具有代表性产品的生产工艺。学习过程中对于典型反应过程，要求理解并掌握工艺原理、选定工艺条件的依据、流程的组织和特点、各类反应设备的结构特点和优缺点等，了解能量回收利用方法、副产物回收利用等。本课程旨在培养学生的化工工艺意识、工程观点和实际分析、解决问题的能力。

二、课程教学要求

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、先修课程

无机化学、有机化学、物理化学、化学工程基础。

四、课程教学重、难点

化学工艺学是根据化学、物理和其他学科的成就，来研究综合利用各种原料生产化工产品的方法原理、操作条件、流程和设备，以创立技术上先进、经济上合理、生产上安全的化工生产工艺的学科。

五、课程教学方法与教学手段

本课程主要阐述化工生产中各类重要反应单元及具有代表性产品的生产工艺，注意理论联系实际，强调工程理论思维方法的建立和培养，为使理论授课内容更生动活泼、提高课堂的教学效率和加大信息量，利用多种方式自编多媒体课件，采用现代化教学手段进行教学。多媒体课件的内容涵盖了全部教学内容。教学形式采用课堂教学、生产实习和毕业设计等实践环节。

六、课程教学内容

第一章 绪 论（2学时）

1．教学内容

(1) 化学工艺学的研究范畴；

(2) 化学工业的发展历史及其在人类社会中的作用；

(3) 现代化学工业的特点和发展方向；

(4) 化学工业的原料资源和主要产品。

2．重、难点提示

(1) 重点：化学工艺学学科与化学工程学学科之间联系和区别、化学工艺学研究范畴、化学工业的原料资源和主要产品；

(2) 难点：化学工艺学学科与化学工程学学科之间联系和区别、化学工艺学研究范畴。

第二章 化学工艺的共性知识（8学时）

1．教学内容

(1) 化学工业原料资源及其加工利用；

(2) 化工生产过程及流程；

(3) 化工过程的主要效率指标；

(4) 反应条件对化学平衡和反应速率影响；

(5) 催化剂的性能及使用；

(6) 反应过程的物料衡算基础。

2．重、难点提示

(1) 重点：无机化学矿、石油、天然气、煤、生物质及其加工利用、转化率、选择性和收率定义及计算、生产能力和生产强度、平衡转化率和平衡产率定义、反应条件如温度、浓度、压力对化学平衡和反应速率影响、催化剂的基本特征及分类、工业催化剂使用中的有关问题、反应过程的物料衡算、热量衡算方法；

(2) 难点：转化率、选择性和收率定义及计算、生产能力和生产强度、平衡转化率和平衡产率定义、反应条件如温度、浓度、压力对化学平衡和反应速率影响、反应过程的物料衡算、热量衡算方法。

第三章 烃类热裂解（8学时）

1．教学内容

(1) 热裂解过程的化学反应；

(2) 裂解过程的工艺参数和操作指标；

(3) 管式裂解炉及裂解工艺过程；

(4) 裂解气的预分馏及净化；

(5) 裂解气的压缩；

(6) 裂解气的精馏分离系统。

2．重、难点提示

(1) 重点：烃类裂解的反应规律、裂解反应机理及反应的化学热力学和动力学分析、裂解过程中裂解温度和停留时间等工艺参数和裂解深度等操作指标、管式裂解炉、急冷、热量回收及清焦等工艺过程、预分馏的目的与任务及工艺过程；

(2) 难点：裂解反应机理及反应的化学热力学和动力学分析、裂解过程中裂解温度和停留时间等工艺参数和裂解深度等操作指标。

第四章 芳烃转化过程（4学时）

1．教学内容

(1) 概述；

(2) 芳烃的转化；

(3) C8芳烃的分离。

2．重、难点提示

(1) 重点：芳烃的生产方法、脱烷基化、岐化与烷基转移、异构化、烷基化反应、芳烃转化的原理、方法、流程、提炼工艺流程的共性；

(2) 难点：脱烷基化、岐化与烷基转移、异构化、烷基化反应。

第五章 合成气的生产过程（6学时）

1．教学内容

(1) 气—固催化反应的本征动力学；

(2) 催化剂颗粒中的扩散；

(3) 催化剂的失活；

(4) 非催化气—固相反应动力学；

(5) 气—液相反应过程的宏观动力学。

2．重、难点提示

(1) 重点：天然气蒸汽转化过程工艺原理、条件、流程和主要设备、硫化物和二氧化碳的脱除。煤气化过程的生产原理、方法及主要设备，CO变换；

(2) 天然气蒸汽转化过程工艺原理、条件，硫化物和二氧化碳的脱除。

第六章 加氢与脱氢过程（4学时）

1．教学内容

(1) 概述；

(2) 合成氨；

(3) 乙苯脱氢制苯乙烯。

2．重、难点提示

(1) 重点：加氢、脱氢反应的类型以及一般规律、合成气精制、氨合成原理及工艺、乙苯脱氢制苯乙烯原理、工艺；

(2) 难点：加氢、脱氢反应的类型以及一般规律、合成气精制原理。

七、学时分配

1.考核方式：

本课程的考核方式为考试(开卷)。

2.成绩构成

课程成绩由期末考试和平时成绩组成，成绩按百分制计算。

九、选用教材和参考书目

［1］《化学工艺学》（第二版），米镇涛编，化学工业出版社，2006年；

［2］《化学工艺学》（第三版），黄仲九编，高等教育出版社，2016年；

［3］《基本有机化工工艺学》（修订版），吴指南编，高等教育出版社，2003年；

［4］《化学过程工艺学》（第二版），刘代俊编，化学工业出版社，2014年；

［5］《化学工艺学》，闫福安编，化学工业出版社，2014年。