天津大學(xué) 化學(xué)工程與工藝 教學(xué)大綱

【專家解說】：課程名稱:無機(jī)化學(xué)工程與工藝學(xué) 課程名稱:Technology of Inorganic Chemical Engineering 課程編號(hào):072280 課程類型:專業(yè)課 學(xué) 時(shí):48 適用專業(yè):化學(xué)工程與工藝專業(yè)本科 先修課程:無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、化工熱力學(xué)、化工原理等 一、課程的性質(zhì)和目的 本課程是化學(xué)工程與工藝專業(yè)的專業(yè)課程，是為化學(xué)工藝，化學(xué)工程類專業(yè)及其他相近專業(yè)開設(shè)的一門專業(yè)方向限選課。學(xué)生在學(xué)習(xí)無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、化工熱力學(xué)、化工原理等課程的基礎(chǔ)上選修本課程。通過對(duì)本課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握合成氨、純堿、燒堿等較常見的無機(jī)化工生產(chǎn)過程的工藝原理、操作條件(工藝參數(shù))的制定，熟悉有關(guān)工藝流程，了解主要設(shè)備結(jié)構(gòu)等。學(xué)習(xí)本課程使學(xué)生在學(xué)習(xí)中更加理論聯(lián)系實(shí)際，對(duì)無機(jī)化工生產(chǎn)更加深入的了解，提高學(xué)生分析和解決無機(jī)化工生產(chǎn)過程實(shí)際問題的能力。 二、課程教學(xué)內(nèi)容 第一部分 合成氨 第一單元 緒論(建議學(xué)時(shí)數(shù):2學(xué)時(shí)) 學(xué)習(xí)目的和要求:本單元主要介紹合成氨工業(yè)的發(fā)展歷史和不同原料的典型合成氨工藝流程以及合成氨工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。通過學(xué)習(xí)要求了解合成氨工業(yè)的發(fā)展簡(jiǎn)史以及我國合成氨工業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r及合成氨業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，掌握典型合成氨廠工藝流程。 重點(diǎn)和難點(diǎn):以無煙煤或焦炭和以天然氣為原料的合成氨工藝流程。 第二單元 原料氣的制造(建議學(xué)時(shí)數(shù):6學(xué)時(shí)) 學(xué)習(xí)目的和要求:本單元主要講述以天然氣為原料和以煤(或焦炭)為原料的合成氨造氣過程。通過學(xué)習(xí)要求學(xué)會(huì)應(yīng)用過程熱力學(xué)分析和動(dòng)力學(xué)分析進(jìn)行工藝操作條件的確定;熟悉天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化和煤氣化過程基本原理;掌握甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化過程中析炭的危害及控制和減少析炭的方法;熟悉兩種造氣工藝的工藝條件及主要設(shè)備，了解過程熱能回收和甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)的催化劑。 重點(diǎn)和難點(diǎn):造氣過程熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析;甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化過程析炭的原因及控制;煤(或焦炭)間歇制半水煤氣工藝過程。 第三單元 原料氣脫硫(建議學(xué)時(shí)數(shù):5學(xué)時(shí)) 學(xué)習(xí)目的和要求:本單元主要講述各種典型的工業(yè)脫硫方法及原理，主要包括以鈷鉬加氫串氧化鋅為代表的干法脫硫和以改良蒽醌二磺酸鈉為代表的濕法脫硫。通過學(xué)習(xí)要求掌握脫硫的目的，了解脫硫方法及分類;掌握鈷鉬加氫串氧化鋅脫硫和改良蒽醌二磺酸鈉法脫硫的脫硫原理及適用條件;熟悉不同脫硫方法的優(yōu)缺點(diǎn)。 重點(diǎn)和難點(diǎn):不同脫硫方法的脫硫原理、適用情況;脫硫的目的和意義。 第四單元 一氧化碳變換(建議學(xué)時(shí)數(shù):5學(xué)時(shí)) 學(xué)習(xí)目的和要求:本單元主要講述CO變換過程的基本原理、變換催化劑、變換的工藝條件以及變換過程的熱能回收。通過學(xué)習(xí)要求掌握變換過程的原理;熟悉中(高)變催化劑組成、還原與鈍化;熟悉低溫變換過程催化劑的組成與還原;了解不同變換過程的工藝流程;理解變換過程操作條件的確定;熟悉變換過程熱能分析;了解節(jié)能方法。 重點(diǎn)和難點(diǎn):變換過程的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)原理分析;中(高)溫變換與低溫變換工藝條件及催化劑的不同。 第五單元 原料氣中二氧化碳的脫除(建議學(xué)時(shí)數(shù):5學(xué)時(shí)) 學(xué)習(xí)目的和要求:本單元主要講述不同的CO2脫除方法及過程的基本原理。通過學(xué)習(xí)要求理解物理吸收與化學(xué)吸收的原理與區(qū)別;掌握氨水法和熱碳酸鉀溶液法脫碳的基本原理及過程工藝流程;理解過程工藝操作條件的確定;熟悉兩種脫碳方法的特點(diǎn)。 重點(diǎn)和難點(diǎn):脫碳過程的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)原理分析;過程操作條件的確定與控制。 第六單元 原料氣的最終凈化(建議學(xué)時(shí)數(shù):4學(xué)時(shí)) 學(xué)習(xí)目的和要求:本單元主要介紹合成氨原料氣最終凈化的基本原理和方法。通過學(xué)習(xí)要求了解銅氨液吸收法吸收液的組成及吸收的原理;掌握吸收和再生的主要反應(yīng);理解再生塔的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn);掌握甲烷化法主要原理;了解有關(guān)工藝流程及工藝操作條件。 重點(diǎn)和難點(diǎn):銅氨液吸收法的精制原理;再生塔的結(jié)構(gòu)特點(diǎn);甲烷化法的精制原理及工藝過程分析。 第七單元 氨的合成(建議學(xué)時(shí)數(shù):6學(xué)時(shí)) 學(xué)習(xí)目的和要求:本單元主要介紹氨合成反應(yīng)化學(xué)平衡及熱效率;氨合成反應(yīng)動(dòng)力學(xué);合成氨催化劑;氨合成工藝流程;氨合成塔的結(jié)構(gòu)。通過學(xué)習(xí)要求掌握氨合成反應(yīng)的化學(xué)平衡及熱力學(xué)分析;了解氨合成反應(yīng)機(jī)理，熟悉有關(guān)動(dòng)力學(xué)方程;熟悉氨合成過程工藝流程;理解擴(kuò)散對(duì)氨合成反應(yīng)的影響;掌握氨合成催化劑的組成及作用;了解氨合成催化劑的還原及使用;掌握氨合成塔的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)。 重點(diǎn)和難點(diǎn):合成氨反應(yīng)機(jī)理;氨合成過程熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)分析;催化劑的組成及昨用;氨合成塔的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與設(shè)計(jì)原理。 第二部分 純堿生產(chǎn) 第一單元 緒論(建議學(xué)時(shí)數(shù):2學(xué)時(shí)) 學(xué)習(xí)目的和要求:本單元主要介紹純堿工業(yè)的發(fā)展歷史和不同的工業(yè)制純堿的方法。通過學(xué)習(xí)要求了解純堿在工業(yè)上的地位和作用;熟悉純堿生產(chǎn)的不同方法。 重點(diǎn)和難點(diǎn):蘇爾維法(氨堿法)、聯(lián)合制堿法(侯氏制堿法)原理及特點(diǎn)。 第二單元 氨堿法制純堿(建議學(xué)時(shí)數(shù):10學(xué)時(shí)) 學(xué)習(xí)目的和要求:本單元主要講述氨堿法生產(chǎn)純堿。通過學(xué)習(xí)要求掌握氨堿法制純堿的主要原理;了解石灰石的煅燒與石灰乳的制備原理;熟悉鹽水的精制過程;掌握氨鹽水碳酸化基本原理及過程分析;理解蒸氨過程基本原理及分析;理解重堿煅燒基本原理;了解各個(gè)工段的相關(guān)工藝流程及操作控制。 重點(diǎn)和難點(diǎn):氨鹽水吸收CO2過程基本原理;相關(guān)水鹽體系相圖分析。 第三部分 燒堿生產(chǎn) 第一單元 緒論(建議學(xué)時(shí)數(shù):1學(xué)時(shí)) 學(xué)習(xí)目的和要求:本單元主要介紹燒堿在國民經(jīng)濟(jì)中的地位和作用;燒堿的生產(chǎn)方法;我國的氯堿行業(yè)概況。通過學(xué)習(xí)要求掌握燒堿生產(chǎn)的方法及原理;了解氯堿工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì);熟悉電解法制燒堿的分類及其優(yōu)缺點(diǎn)。 重點(diǎn)和難點(diǎn):電解法燒堿生產(chǎn)的方法及原理。 第二單元 電解法制燒堿、氯氣和氫氣(建議學(xué)時(shí)數(shù):2學(xué)時(shí)) 學(xué)習(xí)目的和要求:本單元主要講述電解法制燒堿基本原理，分別介紹了隔膜法和離子膜法的電解原理及工藝流程。通過學(xué)習(xí)要求熟悉電解過程基本原理;熟悉隔膜法制燒堿電解槽構(gòu)造及工藝流程;掌握離子交換膜法(離子膜法)電解原理及工藝流程。 重點(diǎn)和難點(diǎn):電解過程計(jì)算;隔膜法制燒堿電解槽結(jié)構(gòu);離子膜法電解原理。 三、學(xué)時(shí)分配 內(nèi)容 教 學(xué) 環(huán) 節(jié) 課 時(shí) 講課 習(xí)題課 討論課 實(shí)驗(yàn)課 上機(jī) 其它 合計(jì) 合成氨Ch1緒論 2 48 原料氣的制造 6 原料氣脫硫 5 一氧化碳變換 5 原料氣中二氧化碳的脫除 5 原料氣的最終凈化 4 氨的合成 6 純堿生產(chǎn):緒論 2 氨堿法制純堿 10 燒堿生產(chǎn)Ch1緒論 1 電解法制燒堿、氯氣和氫氣 2 四、教材及教學(xué)參考書 1. 教 材: 《無機(jī)化學(xué)工程與工藝學(xué)(合成氨)》，陳五平，化學(xué)工業(yè)出版社，1996年5月; 《無機(jī)化學(xué)工程與工藝學(xué)(純堿與燒堿)》，陳五平，化學(xué)工業(yè)出版社，1989年5月。 2. 參考書: 《合成氨工學(xué)》，姜圣階，石油化學(xué)工業(yè)出版社，1978年7月; 《純堿工學(xué)》，中國純堿工業(yè)協(xié)會(huì)，化學(xué)工業(yè)出版社，1990年7月。