《化工工艺学》教案第3章 反应过程和过程优化
化工工艺学-第三章ppt课件
急冷换热器
先进行油急冷，再发生高压蒸汽进一 步冷却裂解气的一种急冷锅炉。急冷油 由上部送入，部分沿内壁流下并形成油 膜，可防止结焦和污物粘附在器壁上。
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管式炉的结焦与清焦
结焦 1.裂解炉辐射盘管管壁温度超过设计值； 2.裂解炉辐射段入口压力增加值超过设计值； 或急冷换热器出口温度、进出口压力超过设计值。 清焦方法 （1）停炉清焦 将进料及出口裂解气切断后，用惰性气体或水蒸 气清扫管线，逐渐降低炉管温度，然后通入空气和水蒸气烧焦。 反应为
.
表示裂解过程的几个常用指标
（1）转化率：
对于复杂的混合物如石脑油、轻柴油等，常选正戊烷为代表组分， 以正戊烷的转化率表示石脑油、轻柴油等反应进行的程度。
（2）动力学裂解深度函数：
动力学裂解深度函数义KSF是从原料性质和反应条件两个方面来 反映裂解深度的，以动力学的方法组合了原料的裂解反应动力学性 质、温度、停留时间的关系。
冷冻法、吸收法、吸附法。现在广泛采用的方法是吸附法，吸 附剂有硅胶、活性氧化铝、活性铁、钒土、分子筛等。
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炔烃脱除
原因： 1.含量要求：裂解气中含有少量炔烃，如乙炔、丙炔以及丙二烯 等，在聚乙烯生产中，要求乙炔＜10-6、甲基乙炔＜5×10-6。2.工 艺要求：在高压聚乙烯生产中，由于乙炔的积累．使乙烯分压降 低，乙炔分压升高，当乙炔分压过高时可引起爆炸。 催化加氢脱炔法 反应原理：含有炔烃的裂解气，在催化剂的存在下进行选择加氢， 乙快转化为乙烯或乙烷从而达到脱除乙炔的目的。其反应为
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(2)环烷烃热裂解 发生断链和脱氢，生成乙烯、丁烯、丁二烯、芳烃等
如环己烷裂解:
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环烷烃侧链的断裂比烃环断裂容易：
环烷烃裂解反应规律： a侧链烷基比烃环易裂解，乙烯收率高。 b环烷烃脱氢比开环反应容易，生成芳烃可能性大。 c长侧链的环烷烃断侧链时，首先在侧链的中央断裂，至 烃环不带侧链为止；五元环比六元环较难开环。 d环烷烃裂解反应难易程度：侧链环烷烃＞烃环，脱氢 ＞开环。原料中环烷烃含量增加，则乙烯收率下降，丙烯 、丁二烯、芳烃收率增加。 .
化学工程技术专业化学工艺与设备课程优秀教案范本化工过程控制与优化
化学工程技术专业化学工艺与设备课程优秀教案范本化工过程控制与优化化学工程技术专业化学工艺与设备课程优秀教案范本：化工过程控制与优化一、课程背景与目标化学工程技术专业是应用化学与工程学知识，研究工业化学过程及工业产品制造等领域的学科。
化学工艺与设备是该专业的核心课程之一，旨在培养学生掌握化工过程的原理、设备的设计与操作，以及过程控制与优化的基本方法。
本教案旨在通过案例解析和实践操作，帮助学生深入理解化工过程控制与优化的重要性与方法。
二、教学目标1. 了解化工过程控制与优化的基本概念、原理与方法；2. 掌握常见的化工过程控制手段和优化策略；3. 培养学生独立思考和解决实际化工过程控制与优化问题的能力；4. 培养学生的团队协作和沟通能力。
三、教学内容与安排1. 引言与概述（20分钟）- 引入化工过程控制与优化的重要性和应用范围；- 介绍化工过程控制与优化的基本概念和目标。
2. 化工过程控制基础（40分钟）- 介绍化工过程控制的基本要素和组成部分；- 解析反馈控制和前馈控制的原理和应用；- 讲解PID控制器的基本原理和调节方法。
3. 化工过程优化方法（60分钟）- 介绍化工过程优化的基本概念和思路；- 讲解单目标和多目标优化的原理和应用；- 分析化工过程优化中常用的数学模型和优化算法。
4. 实例分析与案例讨论（60分钟）- 提供几个典型的化工过程控制与优化案例；- 鼓励学生以小组形式讨论并提出解决方案；- 分析案例的优缺点，讨论改进措施和优化策略。
5. 实践操作与实验报告（120分钟）- 安排化工实验室中的实际操作实验；- 要求学生按照实验要求进行操作和数据记录；- 要求学生结合实验数据撰写实验报告，总结经验和心得。
四、教学评估与反馈1. 学生小组讨论的案例解决方案报告评估（20%）- 评估学生对案例分析与解决方案的理解和掌握程度；2. 实践操作与实验报告评估（30%）- 评估学生实验操作和数据记录的准确性；- 评估学生实验报告的写作质量和内容完整度。
化工工艺学教案
化工工艺学教案(无机部分）学院、系: 化学与制药工程学院任课教师：赵风云授课专业: 化学工程与工艺课程学分:课程总学时：64课程周学时: 42008年 9月２日河北科技大学教案用纸河北科技大学教案用纸第一章绪论一、氨的发现与制取氨是在１75４年由普里斯特利(Pｒiestey）发现的。
但直到本世纪初哈伯(Ｈaｂer)等人才研究成功了合成氨法，１９１３年在德国奥保(OPPaｕ)建成世界上第一座合成氨厂。
1９09年．哈伯用俄催化剂，在1７.5－20.0ＭＰａ和５0０-600温度下获得6％的氨，即使在高温高压条件下，氢氮混合气每次通过反应器也只有小部分转化为氨，为了提高原料利用率,哈伯提出氨生产工艺为(1)采用循环方法;（２)采用成品液氨蒸发实现离开反应器气体中氨的冷凝分离,(３)用离开反应器的热气体预热进入反应器的气体,以达到反应温度。
在机械工程师伯希（Ｂｏsｃh)的协助下，1９１0年建成了８0g。
ｈ-1的合成氨试验装置。
1911年，米塔希〔M心ascｈ)研究成功了以铁为活性组分的氨合成催化剂,这种催化剂比饿催化剂价廉、易得、活性高且耐用,至今，铁催化剂仍在工业生产中广泛应用。
1912年，在德国奥堡巴登苯胺纯碱公司建成一套日产30ｔ的合成氨装置。
1917年，另一座日产90t的合成氨装置也在德国洛伊纳建成投产。
合成氨方法的研究成功,不仅为获取化合态氮开辟了广阔的道路,而且也促进了许多科技领域(例如高压技术、低温技术、催化、特殊金属材料、固体燃料气化、烃类燃料的合理利用等)的发展。
二、合成氨的原料空气:氮气的来源水：氢气的来源。
燃料：天然气、煤、焦炭、石油炼厂气、焦炉气、石脑油等是氢气来源的原料。
三、合成氨的主要生产过程和生产工艺分类合成氨的生产过程包括三个主要步骤。
第一步是原料气的制备。
制备含氢和氮的原料气可同时制得氮、氢混合气。
氮气主要来源于空气。
用空气制氮气，多用以下两种方法:1、化学法：在高温下,以固体燃料煤、焦炭）液体烃和气体烃与空气作用，以燃烧除去空气中的氧，剩下的氮即可作为氮氢混合气中的氮。
《化工工艺学》教案检测和操作控制
《化工工艺学》教案检测和操作控制第一章：绪论1.1 教学目标了解化工工艺学的基本概念和发展历程。
理解化工工艺学在化工行业中的重要性。
掌握化工工艺学的基本研究内容和应用领域。
1.2 教学内容化工工艺学的定义和发展历程。
化工工艺学的研究内容和方法。
化工工艺学在化工行业中的应用领域。
1.3 教学方法采用讲授和案例分析相结合的方式进行教学。
引导学生积极参与讨论和提问。
1.4 教学评估通过课堂讨论和提问了解学生对化工工艺学的基本概念的理解。
通过作业和练习检查学生对化工工艺学应用领域的掌握情况。
第二章：化工过程及其检测2.1 教学目标理解化工过程的基本概念和分类。
掌握化工过程中常用的检测方法和原理。
学会选择合适的检测方法并进行操作。
2.2 教学内容化工过程的定义和分类。
化工过程中常用的检测方法，如温度、压力、流量、液位等。
检测方法的原理和操作步骤。
2.3 教学方法采用讲授和实验操作相结合的方式进行教学。
引导学生通过实验实践来加深对检测方法的理解。
2.4 教学评估通过实验操作评估学生对检测方法的掌握情况。
通过作业和练习检查学生对检测原理的理解。
第三章：化工过程控制与优化3.1 教学目标理解化工过程控制的基本概念和目的。
掌握化工过程控制的基本原理和方法。
学会进行化工过程优化和调整。
3.2 教学内容化工过程控制的基本概念和目的。
化工过程控制的基本原理，如PID控制、模糊控制等。
化工过程优化和调整的方法和步骤。
3.3 教学方法采用讲授和案例分析相结合的方式进行教学。
引导学生通过案例分析来加深对化工过程控制的理解。
3.4 教学评估通过案例分析和讨论评估学生对化工过程控制的掌握情况。
通过作业和练习检查学生对化工过程优化和调整的方法的理解。
第四章：化工安全与环保4.1 教学目标了解化工安全的重要性。
掌握化工安全的基本知识和措施。
理解化工环保的基本概念和原则。
4.2 教学内容化工安全的基本知识和措施，如防火、防爆、防毒等。
《化工工艺学》课程教案
2014 学年第 2 学期函授 13化学工程（专升本）专业《化工工艺学》课程教案4课时/次共10次 40课时教师：教研室：§1 第一章合成氨原料气的制备教学目的：掌握优质固体燃料气化、气态烃蒸汽转化、重油部分氧化等不同原料制气过程的基本原理；原料和工艺路线；主要设备和工艺条件的选择；消耗定额的计算和催化剂的使用条件。
教学重点：优质固体燃料气化、气态烃蒸汽转化、重油部分氧化等不同原料制气过程。
教学难点：消耗定额的计算和催化剂的使用条件。
新课内容：第一节固体燃料气化法一、概述固体燃料（煤、焦炭或水煤浆）气化：用氧或含氧气化剂对其进行热加工，使碳转变为可燃性气体的过程。
气化所得的可燃气体称为煤气，进行气化的设备称为煤气发生炉。
二、基本概念1、煤的固定碳；固体燃料煤除去灰分、挥发分、硫分和水分以外，其余的可燃物质称为固定碳。
2、煤的发热值：指1公斤煤在完全燃烧时所放出的热量。
3、标煤：低位发热值为7000kcal/kg的燃料4．空气煤气：以空气作为气化而生成的煤气其中含有大量的氮(50％以上)及一定量的一氧化碳和少量的二氧化碳和氢气。
5．混合煤气(发生炉煤气)：以空气和适量的蒸汽的混合物为气化剂生成的煤气，其发热量比空气煤气为高。
在工业上这种煤气一般作燃料用。
6．水煤气：以蒸汽作为气化剂而生成的煤气，其中氢及—氧化碳的含量高在85％以上，而氮含量较低。
7．半水煤气：以蒸汽加适量的空气或富氧空气同时作为气化剂所创得的煤气或适当加有发生炉煤气的水煤气，其含氮量为21—22％。
三、气化对煤质的基本要求(1)保持高温和南气化剂流速(2)使燃料层各处间一截而的气流速度和温度分布均匀。
这两个条件的获得，除了与炉子结构(如加料、排渣等装置)的完善程度有关外，采用的燃料性质也具有重大影响。
1水分：<５％2挥发份：<６％煤中所含挥发分量和煤的碳化程度有关，含量少的可至I一2％，多的可达40％以上。
它的含量依下列次序递减：泥煤褐煤烟煤无烟煤焦炭3灰份：15-20％灰分中主要组分为二氧化硅、氧化铁、氧化铝、氧化钙和氧化镁等无机物质。
化工工艺学课程教案
化⼯⼯艺学课程教案百度⽂库?让每个⼈平等地捉升⼝我2014学年第2学期函授13化学⼯程（专升本）专业《化⼯⼯艺学》课程教案4课时/次共10次40课时教师：________________教研室：______________百度⽂库?让每个⼈平等地捉升⼝我§ 1 第⼀章合成氨原料⽓的制备教学⽬的：掌握优质固体燃料⽓化、⽓态炷蒸汽转化、重汕部分氧化等不同原料制⽓过程的基本原理：原料和⼯艺路线：主要设备和⼯艺条件的选择；消耗定额的计算和催化剂的使⽤条件。
教学重点：优质固体燃料⽓化、⽓态炷蒸汽转化、重油部分氧化等不同原料制⽓过程。
教学难点：消耗定额的计算和催化剂的使⽤条件。
新课内容：第⼀节固体燃料⽓化法⼀、槪述固体燃料（煤、焦炭或⽔煤浆）⽓化：⽤氧或含氧⽓化剂对其进⾏热加⼯，使碳转变为可姻性⽓体的过程。
⽓化所得的可燃⽓体称为煤⽓，进⾏⽓化的设备称为煤⽓发⽣炉。
⼆、基本概念1、煤的固定碳；固体燃料煤除去灰分、挥发分、硫分和⽔分以外，其余的可燃物质称为固定碳。
2、煤的发热值：指1公⽄煤在完全燃烧时所放出的热量。
3、标煤：低位发热值为7000kcal/kg的燃料4.空⽓煤⽓：以空⽓作为⽓化⽽⽣成的煤⽓其中含有⼤量的氮（50%以上）及⼀定量的⼀氧化碳和少量的⼆氧化碳和氢⽓。
5?混合煤⽓（发⽣炉煤⽓）：以空⽓和适量的蒸汽的混合物为⽓化剂⽣成的煤⽓，其发热量⽐空⽓煤⽓为⾼。
在⼯业上这种煤⽓⼀般作燃料⽤。
6. ⽔煤⽓：以蒸汽作为⽓化剂⽽⽣成的煤⽓，英中氢及⼀氧化碳的含疑⾼在85%以上，⽽氮含量较低。
7. 半⽔煤⽓：以蒸汽加适疑的空⽓或富氧空⽓同时作为⽓化剂所创得的煤⽓或适当加有发⽣炉煤⽓的⽔煤⽓，其含氮量为21—22%。
三、⽓化对煤质的基本要求（1）保持⾼温和南⽓化剂流速（2）使燃料层各处间⼀截⽽的⽓流速度和温度分布均匀。
这两个条件的获得，除了与炉⼦结构（如加料、排渣等装置）的完善程度有关外，采⽤的燃料性质也具有重⼤影响。
化学工艺学-第三章 通用反应单元工艺-课件·PPT
(3)醛类中的C-H键容易被氧化成过氧酸；
第三章 通用反应单元工艺
第一节 氧化 第二节 氢化和脱氢 第三节 电解
第一节 氧化
通用反应单元工艺 ——氧化
利用氧化反应，将氧原子引进化合物内， 或由化合物中除去氢原子，已成为化学工业 中生产诸如硫酸、硝酸、醇、酮、醛、酸和 环氧化物等的重要方法。
v 能输送氧或夺取氢原子的物质称为氧化剂。 v 使用催化剂的氧化反应称为催化氧化。
一、概述
通用反应单元工艺 ——氧化
1.氧化反应的分类
(1)按反应类型分类
① 氧原子直接引入作用物的分子内。
CH2=CH2 + 1/2O2 → CH3CHO
② 作用物分子只脱去氢，氢被氧化为水（称为 氧化脱氢）
CH3CHOHCH3 + 1/2O2 → CH3COCH3 + H2O
通用反应单元工艺 ——氧化
通用反应单元工艺 ——氧化
(2)氧化反应途径多样，生成的副产物多
(3)从热力学趋势看，烃类氧化成CO2和H2O的倾向性很 大，应设法及时中止应单元工艺 ——氧化
3.氧化剂
按照Fieser的分类方法，氧化剂可以分为八种
(1)氧或空气 (2)氧化物
(3)过氧化物 (4)过氧酸
③ 作用物分子脱氢（氢被氧化为水）并同时添加氧
④ 两个作用物分子共同脱去氢，氢被氧化为水（称 作氧化偶联）
⑤ 碳-碳链部分氧化，作用物分子脱氢和碳键的断裂 同时发生（称作部分降解氧化）
通用反应单元工艺 ——氧化
⑥ 碳-碳键完全氧化（称作完全降解氧化）
⑦ 间接氧化
⑧ 氮-氢键的氧化
⑨ 硫化物的脱氢或氧化
通用反应单元工艺 ——氧化
化工工艺学课程教案
百度文库•让每个人平等地捉升口我2014学年第2学期函授13化学工程（专升本）专业《化工工艺学》课程教案4课时/次共10次40课时教师：________________教研室：______________百度文库•让每个人平等地捉升口我§ 1 第一章合成氨原料气的制备教学目的：掌握优质固体燃料气化、气态炷蒸汽转化、重汕部分氧化等不同原料制气过程的基本原理：原料和工艺路线：主要设备和工艺条件的选择；消耗定额的计算和催化剂的使用条件。
教学重点：优质固体燃料气化、气态炷蒸汽转化、重油部分氧化等不同原料制气过程。
教学难点：消耗定额的计算和催化剂的使用条件。
新课内容：第一节固体燃料气化法一、槪述固体燃料（煤、焦炭或水煤浆）气化：用氧或含氧气化剂对其进行热加工，使碳转变为可姻性气体的过程。
气化所得的可燃气体称为煤气，进行气化的设备称为煤气发生炉。
二、基本概念1、煤的固定碳；固体燃料煤除去灰分、挥发分、硫分和水分以外，其余的可燃物质称为固定碳。
2、煤的发热值：指1公斤煤在完全燃烧时所放出的热量。
3、标煤：低位发热值为7000kcal/kg的燃料4.空气煤气：以空气作为气化而生成的煤气其中含有大量的氮（50%以上）及一定量的一氧化碳和少量的二氧化碳和氢气。
5•混合煤气（发生炉煤气）：以空气和适量的蒸汽的混合物为气化剂生成的煤气，其发热量比空气煤气为高。
在工业上这种煤气一般作燃料用。
6. 水煤气：以蒸汽作为气化剂而生成的煤气，英中氢及一氧化碳的含疑高在85%以上，而氮含量较低。
7. 半水煤气：以蒸汽加适疑的空气或富氧空气同时作为气化剂所创得的煤气或适当加有发生炉煤气的水煤气，其含氮量为21—22%。
三、气化对煤质的基本要求（1）保持高温和南气化剂流速（2）使燃料层各处间一截而的气流速度和温度分布均匀。
这两个条件的获得，除了与炉子结构（如加料、排渣等装置）的完善程度有关外，采用的燃料性质也具有重大影响。
1水分：＜5%2挥发份：＜6%煤中所含挥发分量和煤的碳化程度有关，含量少的可至I 一2%,多的可达40%以上。
化工工艺教案
废弃物处理技术与方法
物理处理
化学处理
通过破碎、分选、过滤等方法分离废弃物 中的有用成分，减少处理量并回收资源。
采用化学反应将废弃物中的有害物质转化 为无害或低毒物质，如酸碱中和、氧化还 原等。
生物处理
热处理
ห้องสมุดไป่ตู้
利用微生物的代谢作用降解废弃物中的有 机物质，如活性污泥法、生物膜法等。
通过高温焚烧或热解等方法将废弃物中的 有害物质氧化分解，实现减量化、无害化 和资源化。
04
产品分离与纯化技术
分离方法分类及原理
机械分离法
利用物料在机械力作用下 的不同表现进行分离，如 过滤、沉降、离心分离等 。
传热分离法
利用物料在热量传递过程 中的不同性质进行分离， 如蒸馏、蒸发、结晶等。
传质分离法
利用物料在质量传递过程 中的不同性质进行分离， 如吸收、吸附、萃取等。
纯化技术介绍
设计原则
根据物料性质、分离要求和经济 效益等因素，选择合适的分离方 法和纯化技术，制定详细的操作
步骤和工艺参数。
方案实施
按照设计方案，准备相应的设备 和试剂，进行实验操作，记录实 验数据，并对实验结果进行分析
和评估。
注意事项
在实验过程中要注意安全，遵守 实验室规章制度；对实验数据进 行准确记录和分析，以便及时发
化工工艺教案
汇报人：
2023-12-31
目录
• 化工工艺概述 • 原料选择与预处理 • 反应原理及设备 • 产品分离与纯化技术 • 废弃物处理与环境保护 • 安全生产与防护措施 • 实验操作与数据分析
01
化工工艺概述
化工工艺定义与分类
定义
化工工艺是将原料通过化学反应 或物理操作转化为产品的过程， 涉及反应原理、设备设计、操作 条件等多个方面。
煤化工工艺学课程第三章教案
煤化工工艺学课程教案
填写一份。
2. 课次为授课次序，填1、2、3……等。
3. 授课方式填理论课、实验课、讨论课、习题课等。
4. 方法及手段如：案例讲解、多媒体讲解、模型讲解、实物讲解、挂图讲解等。
煤化工工艺学课程教案
填写一份。
2. 课次为授课次序，填1、2、3……等。
3. 授课方式填理论课、实验课、讨论课、习题课等。
4. 方法及手段如：案例讲解、多媒体讲解、模型讲解、实物讲解、挂图讲解等。
煤化工工艺学课程教案
填写一份。
2. 课次为授课次序，填
1、2、3……等。
3. 授课方式填理论课、实验课、讨论课、习题课等。
4. 方法及手段如：案例讲解、多媒体讲解、模型讲解、实物讲解、挂图讲解等。
煤化工工艺学课程教案
填写一份。
2. 课次为授课次序，填1、2、3……等。
3. 授课方式填理论课、实验课、讨论课、习题课等。
4. 方法及手段如：案例讲解、多媒体讲解、模型讲解、实物讲解、挂图讲解等。
煤化工工艺学课程教案
填写一份。
2. 课次为授课次序，填1、2、3……等。
3. 授课方式填理论课、实验课、讨论课、习题课等。
4. 方法及手段如：案例讲解、多媒体讲解、模型讲解、实物讲解、挂图讲解等。
化工工程中的化工原理与工艺优化
化工工程中的化工原理与工艺优化引言：化工工程是一门应用科学，涉及到原理、设计和操作等多个方面。
在化工工程中，化工原理是基础，而工艺优化则是提高生产效率和产品质量的关键。
本教案将从化工原理和工艺优化两个方面展开论述，探讨化工工程中的相关知识和技术。
第一部分：化工原理1.1 化学反应原理化学反应是化工工程中最基本的过程之一。
本节将介绍化学反应的基本原理，包括反应速率、反应平衡和反应热力学等内容。
同时，还将探讨化学反应的影响因素和控制方法，以及常见的反应器类型和应用。
1.2 流体力学原理流体力学是研究流体运动和流体力学性质的学科。
本节将介绍流体力学的基本原理，包括流体静力学和流体动力学等内容。
同时，还将讨论流体流动的特性和流体力学在化工工程中的应用，如管道流动、泵的选择和操作等。
1.3 传热原理传热是化工工程中常见的过程之一，也是能量转移的重要方式。
本节将介绍传热的基本原理，包括传热方式和传热系数等内容。
同时，还将探讨传热的影响因素和传热设备的选择与设计等问题。
1.4 质量传递原理质量传递是化工工程中的另一个重要过程，涉及到物质的传递和分离。
本节将介绍质量传递的基本原理，包括质量传递方式和质量传递系数等内容。
同时，还将讨论质量传递的影响因素和质量传递设备的选择与设计等问题。
第二部分：工艺优化2.1 工艺流程优化工艺流程优化是提高生产效率和产品质量的关键。
本节将介绍工艺流程优化的基本原理和方法，包括流程分析、瓶颈识别和改进措施等内容。
同时，还将探讨工艺流程优化在化工工程中的应用和实例。
2.2 设备优化与改进设备是化工工程中的重要组成部分，对于生产效率和产品质量有着重要影响。
本节将介绍设备优化与改进的基本原理和方法，包括设备性能评估、改进方案设计和实施等内容。
同时，还将讨论设备优化与改进在化工工程中的应用和实例。
2.3 控制系统优化控制系统是化工工程中的重要组成部分，对于生产过程的稳定和自动化有着重要作用。
化工工艺课程教学设计
《化工工艺学》课程整体教学设计（2014～ 2015学年第1学期）课属院系：化工新材料工程学院课程代码： 1101107制定人：傅丽制定时间： 2014.09山东理工职业学院一、课程信息（一）管理信息课程名称：化工工艺学课程代码: 1102025课属院系：化工新材料工程学院制定者：傅丽批准人: 靳庆华（二）基本信息学分： 6 学时96 教学对象应用化工技术专业大二学生课程属性：专业拓展课程课程类型理论+实践课先修课程：化工制图、无机化学、分析化学、化工单元操作后续课程：二、教学对象分析《化工工艺学》面向应用化工技术专业大二学生开设。
大二学生思维较活跃，精力充沛，求知欲强，动手能力强，已掌握必要的基础化学、高等数学、化工单元操作等知识基础，并具有一定的逻辑思维和分析能力，对于《化工工艺学》的理论学习任务有一定优势；但同时仍存在少数学生基础不牢，学习积极主动性差的现象。
针对这一特殊学情，我们在教学设计中本着“必须够用”的原则将理论推导简化，以设备操作为主，将理论知识与实践技术有机融合，提高学生的学习积极性，达到培养技能型人才的教学效果。
三、课程设计指导思想本课程以“工学结合，能力为本”的职业教育理念为指导，以工作工程为主线，融岗位能力要求和职业资格标准为一体，突破学科体系模式，以典型化工工艺为载体，将相关的管理技术、设备维护、工艺操作和工艺平价合理整合。
校企合作共同构建教学内容体系，突出高职教育的职业性和开放性。
本课程采用综合化、项目化的设计方法，结合对企业需求的调研，将教学内容划分为9个项目。
每个项目均采用了理论实践一体化的思路，工学结合，力求体现“做中学，学中做”的教学理念。
本课程内容的选择上降低理论重心，突出实际应用，注重培养学生的应用能力和解决问题的实际工作能力。
在内容组织形式上强调学生的主体性，在每个任务实施时，先提出学习目标，再进行任务分析，使学生在开始就知道学习的任务和要求，利用学生在任务驱动下自主学习，自我实践。
化学工艺学教案3(化工12本)-胡江良
（1）原料定额消耗:是指生产单位产品所消耗的原料的量。
原料消耗定额根据计算依据不同分为理论消耗定额和实际消耗定额两种。
理论消耗定额：是以化学方程式的化学计量为基础计算的消耗定额为理论消耗定额。
实际过程的原料消耗定额绝不可能低于理论消耗定额。
2.4.1原料消耗定额
公用工程是指化工厂必不可少的供水、供热、冷冻、供电和供气等条件。
提高反应物溶度的方法：①对于液相反应，可采用能提高反应物溶解度的溶剂，或者在反应中蒸发或冷凝部分溶剂等方法；②对于气相反应，可适当提高操作压力或降低惰性物质的含量的方法。
对于可逆反应，反应物浓度与其平衡浓度之差是反应的推动力，此推动力越大则反应速率越高。所以，在反应过程中不断从反应体系中取出生产物，使反应远离平衡，既可保持高速率，又可使平衡不断向产物方向移动，这对于受平衡限制的反应是提高产率的有效方法之一。
强制性国标：是保障人体健康、人身和财产安全，以法律及行政法规规定强制执行的国家标准。
（2）行业标准
（3）地方标准
（4）企业标准
2.5.3化工产品质量标准中的常见指标项目
（1）外观：一般包括化工产品在常温时的状态、颜色及臭味等。
（2）主要成分或有效成分含量
化工原料主要成分含量表示方法有多种，常用的是以其中主要成分所占的重量百分数表示。
2.5化工生产中几种常用产品质量标准
质量是产品的灵魂，没有质量，再低的成本也是徒劳的。成本控制是在质量控制下的成本控制，没有质量标准，成本控制就会失去方向，也谈不上成本控制。
我国化工产品的质量标准分为国家标准、行业标准、地方标准和企业标准4级。
（1）国家标准：在全国范围内适用，其他各级标准不得与国家标准相抵触。国家标准分为强制性国标和推荐性国标。
化工专业《化工工艺学》教学大纲
《化工工艺学》教学大纲课程编码：0412101404课程名称：化工工艺学学时/学分：56/3.5先修课程：《化工原理》、《化学反应工程》、《化工热力学》适用专业：化学工程与工艺开课教研室：化工教研室一、课程性质与任务1．课程性质：本课程是化学工程与工艺专业的专业必修课。
本课程主要是从化工生产的工艺角度出发，运用化工过程的基本原理，阐明化工工艺的基本概念和基本理论。
2．课程任务：本课程的任务是通过分析和讨论生产工艺中反应、分离部分的工艺原理、影响因素、确定工艺条件的依据、反应设备的结构特点、流程的组织，使学生掌握化工生产与开发研究工作中的基本方法，对化工生产更加深入的了解，培养学生理论联系实际、应用已学过的基础理论解决实际工程问题的能力。
二、课程教学基本要求通过对本课程的学习，要求学生掌握合成氨、尿素、甲醇等化工产品生产过程的工艺原理、操作条件(工艺参数)的确定，熟悉有关工艺流程以及主要设备结构；了解当今化学工业的概貌及发展方向，了解化工生产中的设备材质、安全生产、三废治理等问题。
使学生获得基本的化学工艺知识，培养理论联系实际的能力，为其将来从事化工过程的开发、设计、建设和科学管理建立化工工艺基础。
成绩考核形式：期末成绩（闭卷考试）（70%）＋平时成绩（作业、期中考试等）（30%)。
成绩评定采用百分制，60分为及格。
三、课程教学内容第一章绪论1.教学基本要求掌握化学工业的分类和特点，掌握各类化工资源的加工利用。
2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能通过本章的教学，要求学生熟悉化工生产的基本过程和化工资源，掌握合成氨、尿素和甲醇生产的基本过程。
3.教学重点和难点教学重点是化工过程的主要效率指标，石油及其加工利用。
教学难点是石油的几种不同的一次加工方法。
4.教学内容（1）概述主要知识点：化学工艺学研究范畴；化学工业的发展历史及其在人类社会中的作用；现代化学工业的特点和发展方向；化学工业的原料资源和主要产品；化工过程的主要效率指标。
化工反应与工艺的优化
化工反应与工艺的优化近年来，随着化学工业的迅速发展，化工反应与工艺优化逐渐成为化学领域中的一个重要方向。
化学反应是从原始化学物质之间形成化学键，并转化成新物质或产生化学变化的过程，其优化工艺可以提高产品的产量，改善产品的品质，同时减少资源的浪费和环境的污染。
本文将从优化反应条件和改善反应机理两个方面来探讨化工反应与工艺的优化。
一、优化反应条件：反应条件是影响化学反应的温度、压力、物料比例、反应时间和反应介质等因素。
这些因素的变化可以影响反应的动力学过程和化学平衡，从而对反应的产率、选择性和收率产生影响。
优化反应条件是提高反应效果和降低反应成本的重要途径。
下面是常用的优化反应条件的方法：（一）控制反应温度：温度是控制反应速率的重要因素之一，可以改变反应速率常数和反应物的热力学参数。
通常情况下，温度升高，化学反应的速率也会快速增加。
但当温度高于一定范围时，会出现分解和副反应现象，从而影响化学反应的产率。
因此，要通过多种方法来控制温度，如提供不同类型的加热方式，防止反应温度过高。
（二）改善反应物料比例：反应物比例是直接影响化学反应产率的重要参数。
优化反应物料比例可以达到最佳反应选择性和收率的目的。
这需要在充分理解反应机理的前提下调整反应物质的量。
比如说，异构反应中，微量加入惯性气体如氧气加快反应速率，或者在全氧化反应中根据不同反应物料比例来提高产率。
（三）控制反应介质：反应介质可以作为反应溶剂、催化剂和离子传递者。
选择合适的反应介质可以优化反应条件，提高反应收率。
比如，选择水为反应介质时，可以降低反应物的蒸汽压，防止了反应溢出和副反应的产生。
（四）调整反应时间：一定的反应时间是保证化学反应充分进行的重要保证。
对于快速反应，反应时间应该控制在较短的范围内，以防止产生副反应。
而对于缓慢反应，则可以通过延长反应时间来提高反应产率。
例如，在合成预聚体的过程中，可以增加反应时间和洗涤步骤，以去除反应系统中的残留物。
化工工艺流程的设计与优化
化工工艺流程的设计与优化引言化工工艺流程的设计与优化是化学工程领域的核心内容之一。
它涉及到从实验室到工业生产的过程，旨在提高生产效率、降低成本、改善产品质量。
本教案将以化工工艺流程的设计与优化为主题，分为三个小节进行论述。
第一节：化工工艺流程设计的基本原理与方法（2000字）1.1 化工工艺流程设计的概念化工工艺流程设计是指根据产品要求和原料特性，通过合理选择反应路径、反应条件、设备结构等，设计出一套满足生产要求的工艺流程。
1.2 化工工艺流程设计的基本原则（1）原料选择与预处理：选择适合的原料，并进行必要的预处理，以提高反应效率和产品质量。
（2）反应路径的选择：根据反应的热力学和动力学特性，选择合适的反应路径，以提高反应速率和收率。
（3）反应条件的确定：根据反应的温度、压力、物料比例等因素，确定最佳反应条件，以提高反应效率和产品质量。
（4）设备结构的设计：选用合适的反应设备，设计合理的流程图和操作条件，以提高生产效率和安全性。
1.3 化工工艺流程设计的方法（1）试验室实验：通过实验室试验，了解反应的基本特性和条件对产物的影响，为工艺流程设计提供依据。
（2）数学模型建立：通过建立数学模型，描述反应过程的动态变化和物质传递规律，为工艺流程设计提供理论依据。
（3）计算机模拟：利用计算机模拟技术，对工艺流程进行仿真和优化，以提高生产效率和产品质量。
第二节：化工工艺流程优化的方法与技术（2000字）2.1 化工工艺流程优化的概念化工工艺流程优化是指在已有工艺流程的基础上，通过改进操作条件、设备结构等，提高生产效率、降低成本、改善产品质量的过程。
2.2 化工工艺流程优化的方法（1）参数优化：通过调整反应温度、压力、物料比例等操作条件，寻找最佳工艺参数，以提高反应效率和产品质量。
（2）设备改进：通过改进反应设备的结构和性能，提高传热、传质效率，以提高生产效率和产品质量。
（3）流程改良：通过改进工艺流程的流程图和操作条件，减少能量消耗、提高物料利用率，以降低生产成本。
《化工工艺学》教案第3章 反应过程和过程优化
第三章反应过程和过程优化第一节反应过程化学工业生产过程包括物理过程和化学反应过程，其中化学反应过程往往是生产过程关键。
反应过程进行的条件对原料的预处理提出了一定的要求，反应进行的结果决定了反应产物的分离与提纯任务和未反应物的回收利用。
一个产品的反应过程的改变将引起整个生产流程的改变。
因此，反应过程是化工生产全局中起关键作用的部分。
化学反应过程的分类1．按化学反应的特性分类按照反应机理的不同，可以将化学反应分为简单反应和复杂反应两大类。
同一组反应物只生成一种特定生成物的反应叫简单反应，它不存在反应选择性问题。
复杂反应是指由一组特定反应物同时或接续进行几个反应的反应过程。
复杂反应的形式很多，主要有平行反应、连串反应、平行一连串反应和共轭反应等。
根据反应的可逆与否，化学反应可分为可逆反应和不可逆反应两类。
不可逆反应能进行到底，反应物几乎全部转变为产物。
可逆反应则受化学平衡的限制，反应只能进行到一定程度，反应产物需要分离和提纯，未反应物应该回收和循环使用。
从化学动力学的角度，可按反应分子数和反应级数区分化学反应。
有单分子反应、双分子反应和个别的三分子反应；有零级反应、一级反应、二级反应和分数级反应等。
根据反应过程的热效应，化学反应可分为吸热反应和放热反应两大类。
由于两类反应热特性不同，所以，反应过程要求的温度条件完全不同，使用的反应器类型也不同。
按反应物系的相态，可将化学反应分为均相反应和非均相反应。
前者指反应组分(包括反应物、产物和催化剂)在反应过程中始终处于同一相态的反应；后者是指反应组分在反左过程中处于两相或三相状态的反应。
2．按反应过程进行的条件分类．按照过程的温度条件可将反应过程划分为等温过程、绝热过程和非绝热变温过程。
由于反应过程总是伴随着一定的热量变化，并且反应器和外界常有热交换和热损失，所以严格等温过程和绝热过程都是不存在的。
如果装置在保温良好的情况下操作，那么过程接近绝热。
在某些场合，又分为低温、常温和高温过程。
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第三章反应过程和过程优化第一节反应过程化学工业生产过程包括物理过程和化学反应过程，其中化学反应过程往往是生产过程关键。
反应过程进行的条件对原料的预处理提出了一定的要求，反应进行的结果决定了反应产物的分离与提纯任务和未反应物的回收利用。
一个产品的反应过程的改变将引起整个生产流程的改变。
因此，反应过程是化工生产全局中起关键作用的部分。
化学反应过程的分类1．按化学反应的特性分类按照反应机理的不同，可以将化学反应分为简单反应和复杂反应两大类。
同一组反应物只生成一种特定生成物的反应叫简单反应，它不存在反应选择性问题。
复杂反应是指由一组特定反应物同时或接续进行几个反应的反应过程。
复杂反应的形式很多，主要有平行反应、连串反应、平行一连串反应和共轭反应等。
根据反应的可逆与否，化学反应可分为可逆反应和不可逆反应两类。
不可逆反应能进行到底，反应物几乎全部转变为产物。
可逆反应则受化学平衡的限制，反应只能进行到一定程度，反应产物需要分离和提纯，未反应物应该回收和循环使用。
从化学动力学的角度，可按反应分子数和反应级数区分化学反应。
有单分子反应、双分子反应和个别的三分子反应；有零级反应、一级反应、二级反应和分数级反应等。
根据反应过程的热效应，化学反应可分为吸热反应和放热反应两大类。
由于两类反应热特性不同，所以，反应过程要求的温度条件完全不同，使用的反应器类型也不同。
按反应物系的相态，可将化学反应分为均相反应和非均相反应。
前者指反应组分(包括反应物、产物和催化剂)在反应过程中始终处于同一相态的反应；后者是指反应组分在反左过程中处于两相或三相状态的反应。
2．按反应过程进行的条件分类．按照过程的温度条件可将反应过程划分为等温过程、绝热过程和非绝热变温过程。
由于反应过程总是伴随着一定的热量变化，并且反应器和外界常有热交换和热损失，所以严格等温过程和绝热过程都是不存在的。
如果装置在保温良好的情况下操作，那么过程接近绝热。
在某些场合，又分为低温、常温和高温过程。
就压力状况可将反应过程分为常压、负压和加压过程。
加压过程根据压力的高低又分高压、中压和低压过程。
根据操作方式的不同，化学反应过程可分为间歇过程、连续过程和半连续过程。
这是分类方法中最常用和最重要的一种。
第二节反应器的基本研究在工业上，实现化学反应的装置称为反应器。
化学反应器是化工生产的核心设备，通专应满足下列要求：(1)反应器要有足够的反应体积，以保证反应物在反应器中有充分的反应时间，达到短定的转化率和产品质量指标：(2)反应器的结构要保证反应物之间，反应物与催化剂之间的良好接触。
(3)反应器要保证及时有效地输入或引出热量，以使反应过程在最适宜的操作温度T进行。
(4)反应器要有足够的机械强度和耐腐蚀能力，以保证反应过程安全可靠，经济耐用．(5)反应器要尽量做到易操作、易控制、易制造、易安装、易维护检修。
反应器类型和选型原则1．反应器类型由于化学反应种类繁多，性质各异，化学反应器的一个特点是具有相差甚远的构型和尺寸，如窑炉、锅炉、釜、塔、混合器、高炉、回转窑，甚至简单的管子。
实现化学反应为其共同点，但特殊性的考虑十分重要。
虽难以获得准确的分类方法，但可从影响反应的几个最重要方面大致区分。
按反应中的物相分类，可示意为按物料流动状态分类，示意为按操作方式分类，可示意为按传热特征分类示意为第八节反应的工艺参数与流程一、主要工艺参数的确定在确定了反应器的构型后，还必须正确选择反应器的主要工艺参数，才能使反应器i 作达到理想的技术经济指标。
反应器的主要工艺参数包括反应温度或温度序列、反应压反应物进口组成和空速。
这些参数的确定和优化组合，通常需经过系统的工艺试验探j 来，或利用反应动力学模型作多种方案计算，再在工艺试验中加以检验。
1．温度反应温度是反应工艺的十分重要的参数，确定反应温度，一般考虑下述因素。
(1)反应方程和化学平衡。
温度对平衡常数的影响可用Vaflt Hoff方程表示。
式中△H。
为标准反应热。
例如对放热反应可在反应初期离平衡点较远时，采用高温以提高目的反应速度，到反应中后期接近平衡时，应降低温度以提高平衡转化率，实际上，许多反应连很快，对于放热反应来说，反应过程的温度要害是及时移出反应热，以使反应在一个适量的温度范围内进行。
相对来说，需要加热的反应好控制一些。
而吸热反应温度升高使平衡常数增大，平衡转化率提高，应始终保持高温。
但亦受多jII 它因素的制约。
l(2)反应特性。
Anhenius方程表达了反应速度与温度之间的定量关系。
由上式可见，温度愈高，反应速度愈快。
但是，工业上经常遇见的反应大多数伴有各硎平行、串联或平串联副反应，这时，就不能片面追求高温反应速率大，而要根据主、副反剜活化能的相对大小来选择温度：自由基聚合反应则以引发剂的活化温度为反应温度。
l(3)温度的限制条件：对于一些反应过程，温度越高越有利，或者温度越低越有利。
叫一如对主反应是可逆吸热反应，且主反应的活化能高于副反应的活化能的过程，温度越高越有利。
相反，若主反应是可逆放热反应，且主反应活化能低于副反应的活化能，则应尽可能矧用低温，这时适宜的温度就处于某种限制条件的边界处。
这些限制条件可能是：催化剂使用温度范围的限制；材质使用温度范围的限制；反皇z 和产物的分解，或物态变化温度的限制；反应压力的限制；加热和吸热工艺方案的限制以殳爱备的条件等等。
现将工业上若干常用反应模式的适宜温度序列列于表3—11。
表3—11若干反应模式的适宜温度序列反应模式反应特性温度序列备注A —，PA+一PA —-SE3>EI ，E2>E J E3>E 】>E2 E2>El>E3 低温 先低后高 先高后低(高初始温度) l 2A —'P —’SE2>E J Ej>E2 先低后高 高温 A —，PA —SEI>E2 E2>EI 高温 低温 A —，M —叫?3+4●S1 s2 El>E2．E3>E4 E1<E ：．E3<E4 E 】<E!，E3>E4El>E2，E3<E4 高温低温 先低后高 先高后低 M 为中间产品2．压力反应压力的选择，一般考虑下述因素。
(1)反应方程和化学平衡。
对于分子数增加的反应，压力增加将使平衡转化率下降，而 对于分子数减少的反应，压力增加将使平衡转化率增加。
(2)反应速度。
对于气相反应，浓度和压力近似成正比关系，因此压力增高，反应速度 加快一对于气液相反应和气液固三相反应，增加压力能增加气相组分在液相中的溶解度，对 提高反应速率也是有利的。
(3)后续分离系统的要求。
例如当反应器出口物料进入分离系统后，第一个分离步骤常是将其冷却，产生气液两相后加以分离。
若单纯冷却不足以使其产生气液两相就要考虑加压。
有时连续的分离过程，有一系列压降，考虑能克服它则应在反应器出口有一定压力等等。
(4)压力的限制因素。
主要是设备的费用，运行的可靠性和安全性，还有压力对反应温 受的影响，对原料和产物的影响等等。
有时压力得在一个有限的范围内实施。
3．原料配比对于化学反应A+B>，其进料组成A 和B 的比例是一个需决策的变量。
根据化学反 应方程式，可知其投料配比的理论值。
在下列几种情况下使A(或B)过量可能对反应是有利的。
(1)某一反应物要求有很高的转化率可提高其反应速度。
若反应的动力学方程式为一，。
=k~AcB ，当反应物组成CA=cB 时，则一rA=kC2，即该反应成为A 的二级反应。
若要求A 的转化率为99％He ，反应末期的反应速度仅为反应初期的万分之一，因此应使A 过量以提 高末期的反应速度。
而当某一反应物可能有毒有害或价格昂贵，在反应中当使另一种反应原料过量(2)反应物和产物分离、若B 和产品P 分离很困难，而反应是可逆反应或者是一 级数大于零，这时可以采用A 气过量的方法提高B 的转化率。
例如苯加氢生成环已烷的反应为可逆反应：苯的沸点为353．1K ．环已烷为353．9K ，因此用精馏的方法分离是极其困难的，甚至 不可能的。
因此苯加氢反应除加压和保持较低的温度外，还采用很高的氢苯比以提高苯转 化率。
又例如用C0和Cl ：生成光气．C0+Cl ：一COCl2。
光气是生产二异氰酸酯的原料．要求氯。
因此采取使C0过量的措施使原料C12的转化率尽可能接近100％。
有时是原料中某一组分过量时．回收循环比较容易，工艺上好操作，则采取该组分过量：(3)反应的浓度效应。
如环氧丙烷P0水解生成主产品丙二醇PG和副产品一缩丙二醇DPG的反应：主反应和副反应都是P0的一级反应，加大P0浓度对反应选择性并无益处，因此，采用加大水与环氧丙烷比例的方法提高选择性。
(4)分离循环费用。
若有串联反应A+B—ps，A或B过量都能提高P的选择性，究竟取A过量或B过I 量，视A和B的反应级数、价格和产品分离的难易程度以及循环费用而定。
上述任何一种原料过量带来的利益都是以过量原料的分离和循环为代价的，因此，必需权衡得失，进行参数优化的工作后确定。
4．反应时间和转化率 1反应器的功能是生产产仕，一般希望增加反应停留时间以求有较高的转化率，但转化幸并非越高越好。
对于非零级的化学反应，随着转化率的提高，单位产品所需的反应器体积急第九节反应器优化反应器最优化的基本概念反应器的最优化问题可概括地叙述为就是要寻找出既能满足反应器约束条件，又能使反应过程的某些目标(如质量、产量或技术经济指标等)达到最佳结果(如优质、高产、低消耗)，且影响反应的诸因素(如操作条件、设备条件等)的数值为最优点，从而使反应器稳定在该组数值下进行最优化操作，以达到最优反应效果。
它通常分为最优化计算和最优化控制两个互相联系的两个独立部分，也就是说，首先通过最优化计算决定最优操作条件，然后进行最优控制，使操作尽可能快地转移到计算出来的新的最优点，并且使过程在任何干扰下仍稳定在此条件下操作。
一般说来，一个反应过程可在由单一反应器组成的系统，也可在由反应器和分离塔系组成的系统中进行。
反应过程用状态变量(不独立变量)，控制或操作变量(独立变量)和扰动变量描述。
反应器的最优化计算和控制可用计算机，也可以不用计算机。
当不用计算机进行最优化计算和控制时，操作人员直接从反应过程取得数据，并把最优化决策直接传输给过程。
若采用计算机进行最优化计算和控制，并且操作人员介入到过程和计算机之间，称为开环最优化。
计算机从过程取得有关数据，在计算机上进行最优化，并把计算结果经仪表显示给操作人员，由操作人员对计算出来的最优化条件作出“是”或“否”的判断。
如果判断“是”，则经人工调节，把数据传递给过程，并使过程稳定在这一组条件下操作。
否则重新进行新的最优化计算。