化工分離工程教學(xué)大綱

1、化工分離工程教學(xué)大綱一、課程基本信息課程中文名稱：分離工程課程英文名稱：Separation Technology課程編號：06131070課程類型：專業(yè)基礎(chǔ)課總 學(xué) 時：54 學(xué) 分： 3適用專業(yè)：化學(xué)工程與工藝先修課程：物理化學(xué)、化工原理、化工熱力學(xué)開課院系：化工與制藥學(xué)院二、課程的性質(zhì)與任務(wù)本課程是高等學(xué)?；瘜W(xué)工程及工藝專業(yè)（本科）的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。是學(xué)生在具備了物理化學(xué)、化工原理、化工熱力學(xué)等技術(shù)基礎(chǔ)知識后的一門專業(yè)主干課?；し蛛x工程是研究過程工業(yè)中物質(zhì)分離和純化的工程技術(shù)學(xué)科。本課程講授傳質(zhì)與分離工程的原理和應(yīng)用，以及化工分離過程中一些主要分離單元操作和分離工程領(lǐng)域的研究進展。它利

2、用前期課程中介紹的有關(guān)相平衡、熱力學(xué)、動力學(xué)、分子及共聚集狀態(tài)的微觀機理，傳熱、傳質(zhì)和動量傳遞理論來研究化工生產(chǎn)實際中復(fù)雜物系的分離和提純技術(shù)。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)掌握各種常用分離過程的基本理論，操作特點，簡捷和嚴(yán)格的計算方法和強化改進操作的途徑，對一些新分離技術(shù)有一定的了解。三、課程教學(xué)基本要求本課程著重基本概念的理解，為分離過程的選擇、特性分析和計算奠定基礎(chǔ)。從分離過程的共性出發(fā)，討論各種分離方法的特征。強調(diào)將工程與工藝相結(jié)合的觀點，以及設(shè)計與分析能力的訓(xùn)練；強調(diào)理論聯(lián)系實際，以提高解決問題的能力。（一）、緒論為傳質(zhì)分離操作簡介。介紹分離操作在化工生產(chǎn)中的重要性；分離過程的分類；本課程

3、的分類；任務(wù)和安排。通過本章學(xué)習(xí)，能對傳質(zhì)分離過程有所了解。（二）、單級平衡過程為后面三、四章的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)，主要介紹相平衡常數(shù)的計算；多組分物系的泡點和露點計算；等溫閃蒸和部分冷凝的計算。選學(xué)絕熱閃蒸計算。（三）、多組分多級分離過程的分析及簡捷計算法。主要包括設(shè)計變量的確定方法，多組分精餾、共沸和萃取精餾、吸收和蒸出等過程的基本原理、流程及其簡捷計算方法，以及塔內(nèi)的流率、濃度和溫度分布特點。簡捷計算是過程設(shè)計的初始階段和對操作的初略分析中常用的方法。對塔內(nèi)的流率等分布的討論則有助于對各種分離過程的深入了解。（四）、多組分多級分離過程的嚴(yán)格計算。從分離過程的共性出發(fā)建立平衡級的理論模型；從計算

4、上說明三對角線矩陣方程的托瑪斯解法的特點和精餾過程的泡點計算法。通過實例對前一章所介紹的多組分精餾、共沸精餾和萃取精餾所具有的共性予以深化。選學(xué)吸收和蒸出的流率加和法。（五）、分離設(shè)備的處理能力和效率。介紹影響汽液接觸設(shè)備處理能力的因數(shù)；汽液接觸設(shè)備的級效率及其影響因素；汽液接觸設(shè)備的能力和效率。通過本章的學(xué)習(xí)使學(xué)生能分析并掌握強化分離操作的途徑。（六）、分離過程的節(jié)能。討論分離的最小功、凈功消耗和熱力學(xué)效率、精餾的節(jié)能技術(shù)和分離技術(shù)的選擇。通過學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握節(jié)能的基本思路和選擇分離順序的規(guī)則。（七）、其它分離技術(shù)和分離過程的選擇。主要介紹膜分離技術(shù)，吸附技術(shù)的基本原理，并通過對各種分離過程特

5、點進行比較，使學(xué)生能正確選擇分離技術(shù)。每種分離方法介紹完成后必須有一至二個作業(yè)練習(xí)題，基本上達到每2學(xué)時一次作業(yè)，最好安排幾次用計算機計算的大作業(yè)。對主要概念，可要求學(xué)生查閱資料，寫12篇課外論文。四、理論教學(xué)內(nèi)容和基本要求（一）、緒論基本內(nèi)容：分離操作在化工生產(chǎn)中的重要性；傳質(zhì)分離過程的分類和特征；本課程的任務(wù)和內(nèi)容。基本要求：1. 了解分離操作在化工生產(chǎn)中的重要性；2. 掌握傳質(zhì)分離過程的分類和特征；3. 了解本課程的任務(wù)和內(nèi)容。 （二）、單級平衡過程基本內(nèi)容：相平衡；多組分物系的泡點和露點計算；閃蒸計算?；疽螅?. 掌握相平衡各種關(guān)系式及計算；2. 掌握多組分物系的泡點和露點溫度和壓

6、力的計算；3. 掌握等溫閃蒸和部分冷凝過程的計算。（三）、多組分多級分離過程分析與簡捷計算基本內(nèi)容：設(shè)計變量；多組分精餾過程；萃取精餾和共沸精餾；吸收和蒸出過程；萃取過程?；疽螅?掌握單元的設(shè)計變量Nie、裝置的設(shè)計變量Niu；2了解多組分精餾過程分析，掌握最小回流比、最少理論板數(shù)和組分分配、實際回流比和理論板；3. 掌握萃取精餾的基本原理，過程分析與計算；掌握共沸物的特性和共沸組成的計算，二元非均相共沸物的精餾；了解多元共沸精餾過程；4.了解吸收和蒸出過程流程，多組分吸收和蒸出過程分析，掌握多組分吸收和蒸出簡捷計算法，了解化學(xué)吸收計算；5.了解萃取過程及計算。（四）、多組分多級分離的嚴(yán)格

7、計算基本內(nèi)容：平衡極的理論模型；逐板計算法；三對角線矩陣法。基本要求：1掌握平衡極的理論建立模型；2. 掌握逐板計算法；3. 掌握三對角線矩陣方程的托瑪斯法、泡點法。（五）、分離設(shè)備的處理能力和效率基本內(nèi)容： 汽液傳質(zhì)設(shè)備的處理能力和效率；萃取設(shè)備的處理能力和效率；傳質(zhì)設(shè)備的選擇?；疽螅? 掌握汽液傳質(zhì)設(shè)備的處理能力和效率；2. 了解萃取設(shè)備的處理能力和效率；3. 了解傳質(zhì)設(shè)備的選擇。（六）、分離過程的節(jié)能基本內(nèi)容：分離的最小功和熱力學(xué)效率；精餾的節(jié)能技術(shù)；分離順序的選擇。基本要求：1了解分離的最小功和熱力學(xué)效率；2. 掌握精餾的節(jié)能技術(shù)；3. 掌握分離順序的選擇。（七）、其他分離技術(shù)及分

8、離過程的選擇基本內(nèi)容：膜分離技術(shù)；吸附分離；反應(yīng)精餾；分離過程的選擇。基本要求：1. 了解分離用膜和膜分離技術(shù)、反滲透、超濾、電滲透、氣體膜分離技術(shù)、液膜分離；2. 了解吸附原理和吸附劑、建立吸附平衡、吸附速率方程，掌握吸附生產(chǎn)工藝；3. 了解反應(yīng)精餾過程分析；數(shù)學(xué)模擬方法, 了解工藝生產(chǎn)情況；4. 了解分離過程的選擇。五、實驗教學(xué)內(nèi)容和基本要求與之配套的分離過程實驗有：汽液平衡數(shù)據(jù)的測定；多組分精餾；反應(yīng)精餾。六、有關(guān)教學(xué)環(huán)節(jié)的要求與該專業(yè)課相關(guān)的基礎(chǔ)課物理化學(xué)、化工原理、化工熱力學(xué)等與本課程有著相當(dāng)密切的關(guān)系，是本課程的技術(shù)基礎(chǔ)課，同時本課程又是化工工藝設(shè)計與化工過程開發(fā)的基礎(chǔ)，它與化工反

9、應(yīng)工程緊密相連，只有這些課學(xué)好了才能學(xué)好這門課，做好畢業(yè)設(shè)計。本課程除了課堂教學(xué)之外，主要以習(xí)題、作業(yè)的形式進行知識的強化和鞏固。習(xí)題的類型以計算題為主，兼有問答題、證明題、思考題等形式。要求學(xué)生通過思考，獨立完成作業(yè)。采用討論式和研究型的教學(xué)方式。在作業(yè)方面，改變了以往完全以解題式作業(yè)為主的局面，采用主動的課程學(xué)習(xí)內(nèi)容方式，布置12個研究型或課題調(diào)研型的大型作業(yè)，強調(diào)學(xué)生的主動探索精神，以小論文的形式提交。這種形式不僅有利于學(xué)生積極主動地進行本課程的學(xué)習(xí)，也鍛煉了學(xué)生的文獻查閱能力、分析研究能力和論文寫作能力，成為學(xué)生進入論文研究階段學(xué)習(xí)的前期準(zhǔn)備。本課程為考試課，考試形式為閉卷。評分標(biāo)準(zhǔn)（滿分：100）：平時成績占30%，（論文：10分，作業(yè)：10分，課堂表現(xiàn)：10分）期末考試成績占70%。八、學(xué)時分配建議章節(jié)主要內(nèi)容各教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時分配作業(yè)題量備注講授討論課外小計1緒論22單級平衡過程81習(xí)題:1、2、3、4、6、7、8、14題3多組分多級分離過程的分析及簡捷計算法2024習(xí)題:1、4、6、8、9、10、12、13、19、20安排一篇課外論文4多組分多級分離過程的嚴(yán)格計算51習(xí)題:25分離設(shè)備的處理能力和效率5習(xí)題:1、46分離過程的節(jié)能4習(xí)題:3、77其它分