《化工原理-下》課程教學(xué)大綱

《化工原理-下》課程教學(xué)大綱課程編號：CHET2017課程類別：學(xué)科基礎(chǔ)課程授課對象：化學(xué)工程與工藝專業(yè)開課學(xué)期：春季學(xué)分：2學(xué)分主講教師：朱秀林、程振平、張正彪等指定教材：夏清，陳長貴主編，《化工原理》（下冊），天津科學(xué)技術(shù)出版社，2006年第七章蒸餾課時：6周，共12課時教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)兩組分溶液的氣液平衡一、相律和相組成教學(xué)要點：相律，質(zhì)量分數(shù)與摩爾分數(shù)的換算二、兩組分理想物系的氣液平衡教學(xué)要點：用飽和蒸氣壓表示氣液平衡關(guān)系，相對揮發(fā)度，t-x-y圖，x-y圖三、兩組分非理想物系的氣液平衡教學(xué)要點：恒沸組成，t-x-y圖，x-y圖第二節(jié)平衡蒸餾和簡單蒸餾一、平衡蒸餾教學(xué)要點：平衡蒸餾的流程及計算二、簡單蒸餾第三節(jié)精餾原理和流程一、精餾原理及操作流程教學(xué)要點：部分汽化與冷凝，精餾段，提餾段第四節(jié)兩組分連續(xù)精餾的計算一、理論板的概念及恒摩爾流的假定教學(xué)要點：理論板，恒摩爾液流，恒摩爾氣流二、物料衡算和操作線方程教學(xué)要點：全塔物料衡算，精餾段的操作線方程，提餾段的操作線方程三、進料熱狀況的影響教學(xué)要點：加料板，進料熱狀況參數(shù)四、理論板的求法教學(xué)要點：逐板計算法，圖解法，進料方程五、幾種特殊情況時理論板層數(shù)的求法教學(xué)要點：直接蒸氣加熱，多側(cè)線塔六、回流比的影響及其選擇教學(xué)要點：全回流，最少理論板層數(shù)，芬斯克方程，最小回流比，適宜回流比的選擇七、簡捷法求理論板層數(shù)，塔高和塔徑的計算教學(xué)要點：吉利蘭圖及應(yīng)用，塔高的計算，塔徑的計算八、連續(xù)精餾裝置的焓衡算及精餾塔的操作和調(diào)節(jié)教學(xué)要點：冷凝負荷，再沸器的熱負荷，精餾過程的節(jié)能，影響精餾操作的主要因素，精餾塔的控制和調(diào)節(jié)第五節(jié)間歇精餾一、回流比恒定時間歇精餾的計算教學(xué)要點：確定理論板層數(shù)，瞬間xD和xW的關(guān)系，釜液量的計算二、溜出液組成恒定的間歇精餾的計算教學(xué)要點：理論板層數(shù)的確定，xW和R的關(guān)系，氣化量的計算第六節(jié)恒沸精餾和萃取精餾一、恒沸精餾教學(xué)要點：原理及特點二、萃取精餾教學(xué)要點：原理及特點第七節(jié)多組分精餾一、流程方案的選擇教學(xué)要點：精餾塔的數(shù)目，流程方案的選擇二、多組分物系的氣液平衡教學(xué)要點：理想系統(tǒng)的氣液平衡，非理想系統(tǒng)的氣液平衡，相平衡常數(shù)的應(yīng)用三、關(guān)鍵組分的概念及各組分在塔頂和塔底產(chǎn)品中的分配教學(xué)要點：關(guān)鍵組分的概念，清晰分割四、最小回流比，簡捷法確定理論板層數(shù)教學(xué)要點：輕重關(guān)鍵組分，吉利蘭圖思考題：1、壓強對氣液平衡有何影響？一般如何確定精餾塔的操作壓強？2、進料量對塔板層數(shù)有無影響？為什么？3、對不正常形狀的氣液平衡曲線，是否必須通過曲線的切點來確定最小回流比Rmin，為什么？4、通常，精餾操作回流比R=(1~2)Rmin，試分析根據(jù)哪些因素確定倍數(shù)的大小。5、如何選擇進料狀況？6、若精餾塔加料偏高適宜位置（其他操作條件不變），將會導(dǎo)致什么結(jié)果？第八章吸收課時：6周，共12課時教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)氣液相平衡一、氣體的溶解度，亨利定律教學(xué)要點：溶解度與溫度的關(guān)系，亨利定律，亨利系數(shù)，溶解度系數(shù)二、吸收劑的選擇教學(xué)要點：選擇原則第二節(jié)傳質(zhì)機理與吸收速率一、分子擴散與菲克定律教學(xué)要點：擴散系數(shù)，分子擴散通量，菲克定律二、氣相中的穩(wěn)定分子擴散教學(xué)要點：等分子反向擴散，單向擴散三、液相中的穩(wěn)定分子擴散，擴散系數(shù)教學(xué)要點：計算公式，擴散系數(shù)的估算方法和公式四、對流傳質(zhì)教學(xué)要點：渦流擴散，對流傳質(zhì)五、吸收過程的機理教學(xué)要點：雙膜理論，滲透理論六、吸收速率方程式教學(xué)要點：氣膜吸收速率方程式，液膜吸收速率方程式，界面濃度，總吸收系數(shù)及其相應(yīng)的系數(shù)速率方程式第三節(jié)吸收塔的計算一、吸收塔的物料衡算與操作線方程教學(xué)要點：物料衡算，操作線方程，操作線二、吸收劑用量的確定教學(xué)要點：最小液氣比，適宜液氣比的確定三、塔徑和填料層高度的計算教學(xué)要點：塔徑的計算，填料層高度的基本計算式，傳質(zhì)單元高度與傳質(zhì)單元數(shù)，傳質(zhì)單元數(shù)的求法四、理論板層數(shù)的計算教學(xué)要點：等板高度，梯級圖解法，解析法第四節(jié)吸收系數(shù)一、吸收系數(shù)的測定教學(xué)要點：原理及計算二、吸收系數(shù)的經(jīng)驗公式教學(xué)要點：用水吸收氨，常壓下用水吸收二氧化碳，用水吸收二氧化硫三、吸收系數(shù)的特征數(shù)關(guān)聯(lián)式教學(xué)要點：傳質(zhì)過程中常用的幾個特征數(shù)，Sh,Sc,Ga,關(guān)聯(lián)式第五節(jié)脫吸及其他條件下的吸收一、脫吸教學(xué)要點：概念，操作線二、高濃度氣體吸收教學(xué)要點：計算思路三、非等溫吸收，多組分吸收與化學(xué)吸收教學(xué)要點：特點，過程處理思路思考題：1、寫出氣液并流的吸收塔操作線方程并在Y-X圖上示意畫出相應(yīng)的操作線。2、試證明在吸收過程所涉及的濃度區(qū)間內(nèi)平衡關(guān)系為直線時：3、對于何種條件下的吸收過程存在如下關(guān)系:NOG=NT4、溫度對吸收操作和解析操作過程有何影響？壓力又有何影響？第九章蒸餾和吸收塔設(shè)備課時：2周，共4課時教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)板式塔一、板式塔的結(jié)構(gòu)、類型教學(xué)要點：泡罩塔板，篩板，浮閥塔板噴射型塔板二、板式塔的工藝設(shè)計教學(xué)要點：浮閥塔工藝尺寸計算、流體力學(xué)驗算，塔板負荷性能圖三、塔板效率教學(xué)要點：總板效率，單板效率，效率的估算第二節(jié)填料塔一、填料特性及類型教學(xué)要點：特性，類型二、填料塔的流體力學(xué)性能教學(xué)要點：壓強降，液泛，潤濕性能填料層高度的計算三、填料塔附件教學(xué)要點：填料支承裝置，液體分布裝置，液體再分布裝置，除沫裝置思考題：1、在板式塔的負荷性能圖中，各條極限負荷曲線的依據(jù)是什么？位擴大塔的適宜操作范圍，應(yīng)如何調(diào)節(jié)塔板結(jié)構(gòu)參數(shù)？2、試述填料塔中氣體通過填料層時的壓強降隨空塔氣速的變化關(guān)系。3、綜合比較板式塔與填料塔的性能特點，說明板式塔與填料塔各適用于何種場合。第十章液——液萃取課時：4周，共8課時教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)三元體系的液——液相平衡一、組成在三角形相圖上的表示方法教學(xué)要點：三角形相圖二、液——液相平衡關(guān)系在三角形相圖上的表示教學(xué)要點：溶解度曲線和聯(lián)結(jié)線，輔助曲線和臨界混溶點，分配系數(shù)和分配曲線，溫度的影響，杠桿規(guī)則三、萃取劑的選擇教學(xué)要點：選擇性系數(shù)，互溶度，萃取劑物性第二節(jié)萃取過程的計算一、單級萃取的計算教學(xué)要點：三角形相圖表示單級萃取過程，計算方法，B,S完全不互溶單級萃取的計算二、多級錯流接觸萃取的計算教學(xué)要點：流程特點，三角形相圖圖解法，完全不互溶體系的計算三、多級逆流接觸萃取的計算教學(xué)要點：流程特點，三角形相圖圖解法，完全不互溶體系的計算，溶劑比和最小萃取劑用量四、微分接觸逆流萃取和回流萃取教學(xué)要點：理論級當(dāng)量高度法，傳質(zhì)單元法，回流萃取原理第三節(jié)其他萃取分離技術(shù)一、化學(xué)萃取教學(xué)要點：主要類型，控制步驟，應(yīng)用舉例二、超臨界萃取教學(xué)要點：原理特點，典型流程，應(yīng)用舉例三、雙水相萃取技術(shù)教學(xué)要點：原理，特點及應(yīng)用第四節(jié)液——液萃取設(shè)備一、萃取設(shè)備的主要類型教學(xué)要點：混合澄請器，板式萃取設(shè)備，離心萃取器二、液——液萃取設(shè)備的流體流動和傳質(zhì)特性教學(xué)要點：萃取設(shè)備的流動特性和液泛，萃取塔的傳質(zhì)特性三、萃取設(shè)備的選擇教學(xué)要點：選擇依據(jù)思考題：1、對于一種液體混合物，根據(jù)哪些因素決定是采用蒸餾還是萃取方法進行分離？2、分配系數(shù)kA小于1，是否說明所選擇的萃取不適宜？如何判斷用何種溶劑進行萃取分離的難易與可靠性？3、溫度對于萃取分離效果有何影響？如何選擇萃取操作的溫度？4、如何確定單級萃取操作中可能獲得的最大萃取液組成？對于kA小于1和kA大于1兩種情況確定方法是否相同？5、如何選擇萃取劑的用量或溶劑比？6、何謂“液泛”和“軸向混合”？它們對萃取操作有何影響？7、根據(jù)哪些因素來決定是采用錯流萃取還是采用逆流萃取流程？8、回流萃取的原理和適用場合。9、化學(xué)萃取的主要類型及判別方法是什么？10、超臨界萃取，雙水相萃取的原理及應(yīng)用舉例。章序號章內(nèi)容學(xué)時數(shù)第七章緒論12第八章流體流動12第九章蒸餾和吸收塔設(shè)備4第十章萃取8總計36參考書目：1、《化工原理》（修訂版，上下冊）天津大學(xué)化工原理教研室姚玉英等主編，天津科學(xué)技術(shù)出版社，2006年。2、《化工原理》（第二版，上下冊），陳敏恒等編，化學(xué)工業(yè)出版社，2002年。3、《化工原理》（第二版，上下冊），譚天恩等編，化學(xué)工業(yè)出版社，1998年。4、《化工原理》，楊祖榮等編，化學(xué)工業(yè)出版社，2004年。5、《化工原理》（上下冊），天津大學(xué)化工學(xué)院柴誠敬主編，高等教育出版社，2005年。6、《化工原理》，王志魁主編，化學(xué)工業(yè)出版社，1998年。7、《化工原理》（上下冊），將維鈞主編，清華大學(xué)