化工工艺学课程教学规范

1、化工工艺学课程教学规范课程编号：适用专业：化工工艺（无机）本科课程性质：专业课 学时数：72/56学时 学分：4.5/3.5学分执笔人： 翁贤芬 编写日期：2006年3月6日审核人： 崔益顺 审核日期：2006年3月6日第一部分 教学基本要求一、 课程意义本课程是化工工艺专业（无机方向）的必修课，是一门将已学的基础理论与生产过程实际相结合的专业课。化工生产工艺的重点不在说明单一设备和单一过程的局部，而主要说明工艺过程的总体，即说明由生产目的所组合的原料前处理、反应、传热、传质、分离、产品后处理等过程的总和。工艺课的教学是将已学过的基础理论与生产过程实际相结合的过程，是阐明如何按照生产的要求，经

2、济合理地组织生产工艺的过程。二、 课程主要内容与目的无机化工工艺学的内容包括较广，本课包含基本无机化工过程，包括合成氨、化学肥料、制碱工艺、制酸工艺四部分内容。无机工艺学的主要内容是：（1） 从生产过程基本原理出发，按照生产目的的要求，合理组织各设备（包括原料处理、反应、传质、分离等设备）构成生产流程；（2） 按照工艺主要过程（例如反应和分离过程 ，吸收与再生等）的热力学和动力学特性，结合经济分析的观点。论证合适的工艺生产条件；（3） 从量的角度来分析工艺系统，即从物料平衡和热量（或能量）平衡来分析工艺过程，例如，分析原料的消耗、能量的消耗、蒸汽平衡、冷量平衡、水平衡、氨与二氧化碳的平衡等；以

3、经济分析的观点，对原料路线、工艺加工方法、产品形式以及工序之间的相互影响进行合适的评价。与以前所学的物理化学、化工原理、反应工程、分离工程等课程不同，本课程是着眼于生产过程的总体及其相互联系，而不是单纯过程和设备在原理上的精心分析。当然，对于影响到全局生产的关键过程和设备仍然需要进行深入分析，但是这些都是在确保总体生产经济合理下进行的，而不是单纯的理论上的分析。由于合成氨是技术要求很高的工业部门之一，合成氨工艺是典型的化工生产工艺之一，因此该部分作为本课程重点讲述内容。化学肥料主要讲述肥料的种类、生产方法、原理以及二次加工，让学生对化肥制造的工艺有一定的认识和了解，工艺主要介绍生产方法、原理以

4、及所涉及的主要设备等。由于内容繁多，课时有限，纯碱与烧碱、硫酸与硝酸部分另作为选修课，在此不作讲解。工艺课的教学目的是：增强学生的工艺观点和经济观点，培养工艺分析的初步能力。该课程是学生走向工作前的一门重要课程。三、 课程的主要先行课近代化学基础、无机化学、分析化学、物理化学、化工原理、化工设备基础、分离工程、化工热力学、反应工程等。四、 课程教学各组成部分的内容及要求第一篇 合成氨第一章 绪论了解内容1、 合成氨生产工艺发展过程和现状；2、 合成氨中以天然气为原料、以煤为原料、以重油为原料的各类原料制取氨的原则流程。3、 氨的性质与用途。第二章 粗原料气制取第一节 气态烃蒸汽转化法掌握内容1

5、、 气态烃蒸汽转化的化学反应；2、 甲烷蒸汽转化反应原理、热力学、转化过程的析炭，二段转化反应；3、 甲烷蒸汽转化分为两段转化段的原因；4、 转化工艺条件：转化压力的确定、一段转化与二段转化温度控制、平衡温距的概念与数值确定、水碳比范围、各种空间速度定义、空速与设备的关系；5、 蒸汽转化工艺流程：流程确定原则，kellogg流程。了解内容1、 甲烷蒸汽转化动力学；2、 转化催化剂，催化剂活性组分、载体、物理结构、主要型号、装填方法、中毒与寿命3、 工业生产主要设备，一段转化炉、二段转化炉结构；4、 转化工段目前先进技术发展与该工段节能。第二节 固体燃料气化法掌握内容1、 煤气化的基本原理；2、

6、 半水煤气生产的特点，间隙式制半水煤气的工作循环了解内容1、 煤气化反应动力学；2、 煤气化工艺条件，间歇式煤气化典型工艺流程；3、 煤、氧、蒸汽连续气化的典型工艺。第三节 重油部分氧化法掌握内容掌握重油气化原理：气化反应、反应化学平衡、反应速率。了解内容重油气化工艺条件，包括气化温度、压力、氧油比、蒸汽油比、原油杂质影响；工艺流程包括德士古激冷流程与谢尔废锅流程；主要设备气化炉。第四节 一氧化碳变换掌握内容1、 一氧化碳变换的基本原理，变换反应热力学：热效应、化学平衡；2、 变换工艺条件：变换压力、温度、气汽比，最适宜温度线；工艺流程：中低变串联流程；了解内容1、 变化反应动力学；2、 变换

7、催化剂，中变催化剂、低变催化剂、耐硫变换催化剂这三类催化剂的活性组分、还原条件、中毒与失活、国内外主要型号；3、 多段变换流程；4、 变换系统热能分析与回收节能。第三章 粗原料气的净化第一节 硫化物的脱除掌握内容1、 湿法脱硫选择原则、湿法氧化还原脱硫的基本原理；2、 氧化锌脱硫法，脱硫化学反应与反应平衡，脱硫工艺条件；3、 钴钼加氢催化法化学反应与催化条件。了解内容1、 干法脱硫与湿法的比较以及概述；2、 脱硫方法选择原则。第二节 二氧化碳的脱除掌握内容1、 化学吸收法中的热碳酸钾法基本原理，反应机理与速率，转化度与再生度的定义，工艺流程的选择与工艺条件；2、 物理吸收法中的低温甲醇洗涤法，

8、甲醇法的主要特点、吸收基本原理，工艺流程与工艺条件；了解内容1、 物理吸收和化学吸收的方法和原理，物理吸收与化学吸收的区别；2、 化学吸收法中的活化MDEA法基本原理，工艺流程；3、 聚乙二醇二甲醚法基本原理，工艺条件与工艺流程；4、 脱碳方法的选择。第三节 原料气的最终净化掌握内容1、 甲烷化法基本原理，甲烷化催化剂，工艺条件与工艺流程；了解内容1、 铜氨溶液吸收法，铜氨溶液组成，吸收基本原理，铜洗操作条件与工艺流程2、 深冷分离法基本原理，液氮洗涤一氧化碳原理，流程设计问题3、 各种脱除少量一氧化碳的方法比较。第四章 氨合成掌握内容1、 氨合成反应的热力学基础，反应化学平衡，反应热效应。2

9、、 氨合成催化剂的化学组成与结构，催化剂的还原和使用，催化剂寿命与活性维持；3、 合成工艺参数的选择，包括温度、压力、空速、氢氮比、惰性气体含量和初始氨含量等；4、 合成工艺流程，氨的分离方法，氨合成回路流程，放空气回收方法5、 氨合成塔结构特点与基本要求，冷管式合成塔，冷激式合成塔。了解内容1、 氨合成反应动力学；2、 合成系统热能分析与回收；3、 合成系统节能发展概况。第五章 合成氨生产综述了解内容1、 生产总流程，不同原料不同工序生产方法制氨物料流程，大型合成氨厂的消耗定额比较，能量的分布与利用；2、 合成氨的理论能耗，大型氨厂的各工段节能措施；3、 节能型新的合成氨工艺；4、 我国合成

10、氨发展展望。第二篇 尿素第一章 绪论了解内容1、 尿素的基本物理性质与用途；2、 尿素生产技术发展状况；3、 尿素生产原则流程第二章 尿素生产方法原理与生产技术掌握内容1、 尿素合成反应平衡与转化率，相平衡相图；2、 合成工艺条件的确定。了解内容尿素溶液蒸发与尿素生产的三废处理第三章 尿素生产技术了解内容1、 不循环法和部分循环法；2、 水溶液全循环法与改良C法；3、 气提法，包括二氧化碳气提法和氨气提法；4、 联脲法和其他尿素生产方法。第三篇 磷肥与复混肥第一章 绪论了解内容1、 氮肥、磷肥、钾肥在农业上的重要作用；2、 世界磷肥与复肥工业发展简述；3、 中国磷肥与复肥工业发展和展望。第二章

11、 磷矿与磷酸1、 了解磷矿与磷矿粉，磷酸的性质与用途；2、 掌握湿法磷酸生产的理论基础，包括湿法磷酸的化学反应、磷矿酸解语硫酸钙结晶过程，湿法磷酸生产工艺流程3、 了解湿法磷酸主要设备，二水物法湿法磷酸生工艺条件选择与操作控制；4、 了解湿法磷酸主要工艺技术指标的计算；5、 了解湿法磷酸的浓缩与净化；6、 了解湿法磷酸的物料与热量衡算；7、 了解湿法磷酸生产中的三废处理和利用。第三章 磷肥与复混肥1、了解磷肥分类，包括酸法磷肥、热法磷肥；2、了解复合肥料，包括磷酸铵类肥料，硝酸磷肥与磷酸二氢钾；3、了解复混肥生产的原料相配性，物化性质，质量要求。4、了解液体肥料。五、 建议教材与教学参考书1、

12、教材：陈五平主编，由化学工业出版社出版的无机化工工艺学（第三版）。2、教学参考书1 张成芳，合成氨工艺与节能M，上海：华东化工学院出版社，1988；2 姜圣阶，合成氨工学M，北京：石油化学工业出版社，1978；3 陈五平，无机化工工艺学M（第二版），北京：化学工业出版社，1989；4 袁一，王文善，尿素M，北京：化学工业出版社；5 陈嘉甫，谭光熏，磷酸盐的生产与应用M，成都：成都科技大学出版社，1989；6 张允湘，罗澄源，钟本和，磷酸、磷铵的生产工艺M，成都：成都科技大学出版社，1991。第二部分 教学大纲一、 课程开设对象材化系大学四年制本科化工工艺专业适用。二、 教学总学时学时数：72/

13、56学时，学分：4.5/3.5学分。（注：带*的内容为选学内容，少学时的不上）三、 各章内容与参考学时第一篇 合成氨（46学时）第一章 绪论 （2学时）1.1氨的发现与制取1.2合成氨生产技术发展与中国合成氨工业发展概况1.3合成氨生产的典型流程1.4氨的性质与用途第二章 原料气的制取 （20学时）2.1气态烃蒸汽转化法2.1.1气态烃蒸汽转化的化学反应（1学时）2.1.2甲烷蒸汽转化反应原理（4学时）2.1.3转化催化剂（1学时）2.1.4工业生产方法（4学时）2.2固体燃料气化法2.2.1煤气化的基本原理（2学时）2.2.3煤气化的工业方法（1学时）2.2.4煤、氧、蒸汽连续气化的典型工艺

14、（1学时）2.3重油部分氧化法2.3.1重油气化基本原理（1学时）2.3.2重油气化工艺条件（1学时）2.3.3重油气化工艺流程与主要设备（1学时）2.4一氧化碳变换2.4.1变换基本原理（1学时）2.4.2变换催化剂（1学时）2.4.3变换工艺条件与工艺工艺流程（2学时）第三章 粗原料气的净化（12学时）3.1硫化物的脱除3.1.1概述（0.5学时）3.1.2湿法脱硫（2学时）3.1.3干法脱硫（1学时）3.1.4脱硫方法选择（0.5学时）3.2二氧化碳的脱除3.2.1物理吸收与化学吸收的比较（1学时）3.2.2化学吸收法脱碳（2学时）3.2.3物理吸收法脱碳（1.5学时）3.2.4脱碳方法

15、的选择（0.5学时）3.3原料气的最终净化3.3.1铜氨溶液吸收法（0.5学时）3.3.2甲烷化法（1.5学时）3.3.3深冷分离法（1学时）第四章 氨合成（10学时）4.1氨合成反应热力学基础（1学时）4.2氨合成催化剂（1学时）4.3氨合成反应动力学（1学时）4.4合成工艺参数的选择（1学时）4.5氨的分离与氨合成回路流程（2学时）4.6氨合成塔（2学时）4.7氨合成过程热能分析及回收（1学时）4.8合成的物料衡算与热量衡算（1学时）第五章 合成氨生产综述（2学时）5.1合成氨生产物料总流程与能量分布（1学时）5.2合成氨理论能耗与节能工艺（1学时）第二篇 尿素（12学时）第一章 绪论（1

16、学时）1.1尿素性质、用途与生产技术发展（0.5学时）1.2尿素生产原则流程与尿素新品种新技术（0.5学时）第二章 尿素生产方法原理与生产技术（7学时）2.1尿素的合成2.1.1化学平衡与相平衡（2学时）2.1.2合成工艺条件的确定（2学时）*2.2尿素溶液的蒸发（1学时）*2.4尿素的结晶与造粒（1学时）*2.5尿素生产过程的三废处理（1学时）*第三章 尿素生产技术（4学时）3.1不循环法与部分循环法3.2水溶液全循环法（1学时）*3.3气提法（2学时）3.4其他生产方法（1学时）*第四篇 磷肥与复混肥（14学时）第一章 绪论（1学时）1.1氮肥、磷肥、钾肥在农业上的重要作用（0.5学时）1

17、.2磷肥与复混肥工业的发展简史（0.5学时）第二章 磷矿与磷酸（9学时）2.1磷矿与磷矿粉（0.5学时）*2.2磷酸性质与用途（0.5学时）*2.3湿法磷酸生产理论基础（2学时）2.4湿法磷酸生产工艺条件与流程（3学时）*2.5湿法磷酸主要工艺技术指标的计算（1学时）*2.6湿法磷酸的浓缩与净化（1学时）*2.7湿法磷酸生产中的三废处理和利用（1学时）第三章 磷肥与复混肥（4学时）3.1酸法磷肥和热法磷肥（1学时）*3.2复合磷肥（1学时）3.3复混肥料与液体肥料（2学时）*第三部分 教学实施细则一、教学实施方法本课程教学的主要方式为：课堂讲授、课堂提问、讨论课和自学。以课堂讲授为主，结合课堂

18、提问，激发学生的学习兴趣，再加上讨论，增强学生的工艺观点和对化工生产的认识。二、教学管理措施1、教材选用：结合我院实际情况选择较新出版的教材。现采用陈五平主编，由化学工业出版社出版的无机化工工艺学（第三版）。2、作业与成绩考核一般课内安排一定量的例题和讨论题，鉴于本课程性质，课外作业形式为小论文或文献综述，成绩按五级记分形式记录，并记入平时成绩，课堂出勤和课堂提问也作为平时成绩考核的一部分。考核方式：1.考试采用闭（或开）卷笔试进行，按卷面成绩按6080%，平时成绩4020%记入总成绩；2.考试闭卷进行，做综合作业，其中按卷面成绩4050%，综合作业30%，平时成绩3020%记入总成绩三、课程

19、重点、难点与处理办法主讲教师在授课中应突出重点，分散难点，帮助学生掌握所学知识，建立工艺观点，使学生具备初步的工艺分析和应用能力。合成氨部分第一章 绪论重点：合成氨发展史的大型化与节能，我国合成氨发展情况，合成氨工业特点，合成氨典型总流程难点：合成氨典型总流程，引导学生熟悉工艺流程表示方法，流程与生产方法的结合。第二章 粗原料气的制取第一节 气态烃蒸汽转化法重点：烃类蒸汽转化反应理论基础，工业生产方法中的工艺参数确定与工艺流程确定。难点：转化过程的分段，转化工艺条件的选取原则、转化工艺流程的确定。难点处理：对于转化过程的分段，通过详细讲解工业上工艺可行性与经济性并重特点，帮助学生对转化深度要求

20、的理解基础上建立工艺经济观点，即按照工艺主要过程热力学和动力学特性，结合经济分析的观点。论证合适的工艺生产条件。转化工艺条件的选取原则、转化工艺流程的确定，使学生明确作为工艺技术要求的重点，教会学生如何看流程图第二节 固体燃料气化重点：煤气化原理与工作循环。第三节 重油部分氧化法重点；重油气化工艺条件的确定。第四节 一氧化碳变换重点：变换工艺条件，特别是变换温度的控制，以及由于温度原因的变换分段；变换反应实际变换率的计算。难点：变换工艺条件中的温度变化与控制。难点处理：工艺条件中的温度，是本章的重点和难点，通过图解方法和课堂习题演示的训练使学生对平衡温度线、最佳温度线有深刻的理解，并且明确操作

21、线呈现折线，生产中实现分段变换的原因。中变、低变温度的确定原则，如何在生产中体现最佳温度操作等等。第三章 粗原料气的净化第一节 硫化物的脱除重点：湿法脱硫的氧化剂选择；干法脱硫中的氧化锌脱硫法。难点：湿法脱硫中的氧化剂选择。难点处理：对于氧化剂选择，从反应机理出发，通过能斯特方程详细推导出选择氧化剂的依据。第二节 二氧化碳的脱除重点：热碳酸钾法吸收基本原理与吸收工艺流程。难点： 热碳酸钾法采取两段吸收两段再生的原理与实现方式；低温甲醇洗涤法前面原料气制备流程和后面气体最终净化流程的匹配问题。难点处理：通过具体事例与相应工艺流程讲解热碳酸钾法采取两段吸收两段再生的原理与实现方式；对于低温甲醇洗涤法指出是合成氨冷法流程节能