《化工過程模擬》課程教學(xué)大綱

《化工過程模擬》教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱化工過程模擬ChemicalProcessSimulation課程編碼CHM110821020開課院部化學(xué)工程學(xué)院課程團隊（未設(shè)置）學(xué)分2.0課內(nèi)學(xué)時32講授32實驗0上機0實踐0課外學(xué)時0適用專業(yè)本研一體化班（化學(xué)化工類）授課語言中文先修課程化工原理（2-1）、化工原理（2-2）、化工熱力學(xué)課程簡介（限選）使學(xué)生掌握化工過程系統(tǒng)分析與模擬的基本概念、原理和方法；熟悉建立化工單元操作及化工過程系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的步驟及流程模擬的基本方法；掌握過程系統(tǒng)綜合與優(yōu)化設(shè)計的基礎(chǔ)知識和技能；了解最優(yōu)化的基本概念及各種最優(yōu)化方法。ThiscourseaimtoenablestudentstofamiliarthebasicfunctionsofchemicalprocesssimulationsoftwareAspenPlus,andcansimulate,optimizeaspecificproductionunitorsystem,ordesignanewproductionplant.Thereby,masterthebasicconcepts,principlesandmethodsofchemicalprocesssystemsanalysisandsimulation;familiarwiththestepstoestablishachemicalunitoperationsandchemicalprocessesmathematicalmodels,andthebasicmethodsofprocesssimulation;masterthebasicknowledgeandskillstotheprocessofsystemsynthesisanddesignandoptimization;understandthebasicconceptsofoptimizationandvariousoptimizationmethods.負(fù)責(zé)人大綱執(zhí)筆人審核人二、課程目標(biāo)序號代號課程目標(biāo)OBE畢業(yè)要求指標(biāo)點任務(wù)自選1M1目標(biāo)1：使學(xué)生掌握化工過程系統(tǒng)分析與模擬的基本概念、原理和方法；是2M2目標(biāo)2：熟悉建立化工單元操作及化工過程系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的步驟及流程模擬的基本方法是3M3目標(biāo)3：掌握過程系統(tǒng)綜合與優(yōu)化設(shè)計的基礎(chǔ)知識和技能，了解最優(yōu)化的基本概念及各種最優(yōu)化方法。是三、課程內(nèi)容序號章節(jié)號標(biāo)題課程內(nèi)容/重難點支撐課程目標(biāo)課內(nèi)學(xué)時教學(xué)方式課外學(xué)時課外環(huán)節(jié)1緒論重點：了解化工過程模擬的概念和AspenPlus軟件的主要功能。////211化工過程模擬化工過程模擬簡介；化工過程模擬的功能；化工過程模擬系統(tǒng)的構(gòu)成。1講授//322AspenPlus軟件AspenPlus簡介；AspenPlus的主要功能。1講授//4第1章AspenPlus簡介；AspenPlus的主要功能。重點：熟悉AspenPlus軟件的圖形界面；掌握流程模擬的建立方法。////51.11圖形界面AspenPlus界面主窗口；主要圖標(biāo)功能介紹；狀態(tài)指示符號。0.3講授/上機//61.22建立流程模擬啟動AspenPlus；保存文件；建立流程圖。0.5講授/上機//71.33輸入數(shù)據(jù)全局設(shè)定；輸入組分；選擇物性方法；輸入物流參數(shù)；輸入模塊參數(shù)。0.5講授/上機//81.44運行模擬0.5講授/上機//91.55查看結(jié)果0.2講授/上機//10第2章第二章物性方法難點：不同物系物性方法的選擇；物性估算中分子結(jié)構(gòu)的輸入。////112.11AspenPlus數(shù)據(jù)庫0.5講授/上機//122.22AspenPlus中的主要物性模型0.5講授/上機//132.33物性方法的選擇經(jīng)驗選取；使用幫助系統(tǒng)進(jìn)行選擇；特殊體系的物性方法選擇；常見化工體系的物性方法推薦。0.5講授/上機//142.44定義物性集物性集設(shè)定；輸出報告選項。0.5講授/上機//152.55物性分析通過物性分析，生成簡單的物性圖表，驗證物性模型的準(zhǔn)確性。0.5講授/上機//162.66物性估算0.5講授/上機//172.77物性數(shù)據(jù)回歸1講授/上機//18第3章第三章簡單單元模擬重點：掌握簡單的混合分離過程的模擬。難點：掌握簡單分離器的功能與適用對象。////193.11混合器/分流器混合器Mixer；分流器FSplit。0.5講授/上機//203.22兩種調(diào)節(jié)器物流倍增器Mult；物流復(fù)制器Dupl。0.5講授/上機//213.33簡單分離器兩相閃蒸器Flash2；三相閃蒸器Flash3；液-液分相器Decanter；組分分離器Sep；兩出口組分分離器Sep2。1講授/上機//22第4章第四章流體輸送單元模擬重點：掌握各流體輸送單元模塊的功能和適用對象，對于實際生產(chǎn)過程能夠選擇合適的模塊完成相應(yīng)的模擬。////234.11概述0.5講授/上機//244.22泵Pump規(guī)定泵出口壓力計算泵的操作參數(shù)和出口參數(shù)；規(guī)定泵的特性曲線計算泵的操作參數(shù)和出口參數(shù)。0.5講授/上機//254.33壓縮機Compr壓縮機Compr的應(yīng)用。0.5講授/上機//264.44多級壓縮機MCompr多級壓縮機MCompr的應(yīng)用。0.5講授/上機//274.55閥門Valve閥門Valve的應(yīng)用。0.5講授/上機//284.66管段Pipe管段Pipe的應(yīng)用。0.5講授/上機//294.77管線系統(tǒng)Pipeline管線系統(tǒng)Pipeline的應(yīng)用。1講授/上機//30第5章第五章?lián)Q熱器單元模擬重點：掌握AspenPlus換熱單元模塊的應(yīng)用；深刻理解各個模塊的功能和適用對象。難點：對于換熱器HeatX模塊，需正確選擇管殼程的物流，對于傳熱和換熱器的設(shè)計要有一定的基礎(chǔ)。////315.11概述0.5講授/上機//325.22換熱器Heater換熱器Heater的簡單應(yīng)用。0.5講授/上機//335.33換熱器HeatX對雙物流換熱器進(jìn)行簡捷計算；對雙物流換熱器進(jìn)行詳細(xì)計算。1講授/上機//34第6章第六章分離單元模擬重點：掌握精餾塔的簡捷設(shè)計；掌握精餾塔的簡捷校核。難點：對精餾基本概念的理解；產(chǎn)品純度要求與摩爾回收率轉(zhuǎn)換。////356.11概述1講授/上機//366.22精餾塔的簡捷設(shè)計模塊DSTWU模塊連接；塔設(shè)定；關(guān)鍵組分回收率；壓力設(shè)定；冷凝器設(shè)定。1.5講授/上機//376.33精餾塔的簡捷校核模塊Distl模塊連接；塔設(shè)定；壓力設(shè)定。1.5講授/上機//38第7章第七章反應(yīng)器單元模擬重點：掌握各個反應(yīng)模塊的功能和適用對象；了解各反應(yīng)模塊的計算原理。難點：對反應(yīng)的定義以及轉(zhuǎn)化率的計算。////397.11概述0.5講授/上機//407.22化學(xué)計量反應(yīng)器RStoic化學(xué)計量反應(yīng)器RStoic的簡單應(yīng)用。1講授/上機//417.33產(chǎn)率反應(yīng)器RYield產(chǎn)率反應(yīng)器RYield的簡單應(yīng)用。1講授/上機//427.44平衡反應(yīng)器REquil平衡反應(yīng)器REquil的簡單應(yīng)用。1講授/上機//437.55吉布斯反應(yīng)器RGibbs吉布斯反應(yīng)器RGibbs的簡單應(yīng)用。0.5講授/上機//44第8章第八章流程選項和模型分析工具重點：掌握流程選項和模型分析工具使用。難點：應(yīng)用本章內(nèi)容對實際流程進(jìn)行控制和分析。////458.11流程選項設(shè)計規(guī)定；計算器；傳遞模塊；平衡模塊。2講授/上機//468.22模型分析工具靈敏度分析；優(yōu)化及約束條件；數(shù)據(jù)擬合；工況分析。2講授/上機//47第9章第九章工藝流程模擬重點：掌握完整工藝流程模擬方法。難點：收斂策略的調(diào)整；撕裂物流的選擇。////489.11帶循環(huán)的工藝流程2講授/上機//499.22工藝流程模擬工藝流程模擬經(jīng)驗總結(jié)；示例苯乙烯的生產(chǎn)：簡單模塊流程、物性參數(shù)、閃蒸和液液分離的嚴(yán)格計算、精餾塔的嚴(yán)格法計算、將嚴(yán)格精餾添加到工藝流程中。2講授/上機//四、考核方式序號考核環(huán)節(jié)操作細(xì)節(jié)總評占比1平時作業(yè)1.每周布置2~3道題目，平均每次課1道題以上。2.成績采用百分制，根據(jù)作業(yè)完成準(zhǔn)確性、是否按時上交、是否獨立完成評分。3.考核學(xué)生對化工過程系統(tǒng)分析與模擬的掌握能力，學(xué)生綜合運用所學(xué)知識分析問題、解決問題的能力題型主要有作圖、分析和計算題。15%2大作業(yè)1.本課程要求利用Aspen等現(xiàn)代仿真工具建立研究對象的模型，設(shè)計出解決化學(xué)工程問題的流程方案。2.根據(jù)模型建立情況的準(zhǔn)確性評分。35%3期末考試1.閉卷考試，成績采用百分制，卷面成績總分100分。3.主要考核學(xué)生對建立化工單元操作及化工過程系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的步驟及流程模擬的基本方法的掌握能力，學(xué)生綜合運用所學(xué)知識分析問題、解決問題的能力，題型主要有簡答題、計算題等。40%4考勤隨機點名、刷卡點名等5%5課堂表現(xiàn)隨機檢查學(xué)生上課精神狀態(tài)、回答問題情況5%五、評分細(xì)則序號課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)大致占比評分等級1M1平時作業(yè)40%A-獨立思考、按時完成，解題思路清晰、步驟完整、格式合理、答案準(zhǔn)確。B-獨立思考、按時完成，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式合理、答案準(zhǔn)確.C-獨立思考、按時完成，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式比較合理、答案準(zhǔn)確.D-作業(yè)抄襲，未能按時完成，解題思路混亂2M1期末考試60%按評分標(biāo)準(zhǔn)批閱3M2平時作業(yè)100%A-獨立思考、按時完成，解題思路清晰、步驟完整、格式合理、答案準(zhǔn)確。B-獨立思考、按時完成，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式合理、答案準(zhǔn)確.C-獨立思考、按時完成，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式比較合理、答案準(zhǔn)確.D-作業(yè)抄襲，未能按時完成，解題思路混亂4M3大作業(yè)50%A-利用Aspen等現(xiàn)代仿真工具建立研究對象的模型正確，設(shè)計出解決化學(xué)工程問題的流程方案。B-利用Aspen等現(xiàn)代仿真工具建立研究對象的模型正確，基本設(shè)計出解決化學(xué)工程問題的流程方案。C-利用Aspen等現(xiàn)代仿真工具建立研究對象的模型基本正確，基本設(shè)計出解決化學(xué)工程問題的流程方案。D-利用Aspen等現(xiàn)代仿真工具建立研究對象的模型不正確，沒有設(shè)計出解決化學(xué)工程問題的流程方案。5/考勤0%A-全勤。B-缺勤1次。C-缺勤2-3次。D-缺勤3次以上。6/課堂表現(xiàn)0%A-精神狀態(tài)飽滿，回答問題準(zhǔn)確.B-精神狀態(tài)良好，問題回答較好.C-精神狀態(tài)一般，問題回