《化工原理（下）》教学大纲.docx
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《化工原理（下）》教学大纲--------------------------------------------------正文内容开始---------------------------------------------------------- 《化工原理-下》课程教学大纲 课程编号：CHET2022 课程类别：学科基础课程 授课对象：化学工程与工艺专业 开课学期：春季 学 分： 2学分 指定教材：夏清，陈长贵 主编，《化工原理》（下册），天津科学技术出版社，2022年 第七章 蒸馏 课时：6周，共12课时 教学内容 第一节 两组分溶液的气液平衡 一、相律和相组成 教学要点：相律，质量分数与摩尔分数的换算 二、两组分理想物系的气液平衡 教学要点：用饱和蒸气压表示气液平衡关系，相对挥发度，t-x-y图，x-y图 三、两组分非理想物系的气液平衡 教学要点：恒沸组成，t-x-y图，x-y图 第二节 平衡蒸馏和简单蒸馏 一、平衡蒸馏 教学要点：平衡蒸馏的流程及计算 二、简单蒸馏 第三节 精馏原理和流程 一、精馏原理及操作流程 教学要点：部分汽化与冷凝，精馏段，提馏段 第四节 两组分连续精馏的计算 一、理论板的概念及恒摩尔流的假定 教学要点：理论板，恒摩尔液流，恒摩尔气流 二、物料衡算和操作线方程 教学要点：全塔物料衡算，精馏段的操作线方程，提馏段的操作线方程 三、进料热状况的影响 教学要点：加料板，进料热状况参数 四、理论板的求法 教学要点：逐板计算法，图解法，进料方程 五、几种特殊情况时理论板层数的求法 教学要点：直接蒸气加热，多侧线塔 六、回流比的影响及其选择 教学要点：全回流，最少理论板层数，芬斯克方程，最小回流比，适宜回流比的选择 七、简捷法求理论板层数，塔高和塔径的计算 教学要点：吉利兰图及应用，塔高的计算，塔径的计算 八、连续精馏装置的焓衡算及精馏塔的操作和调节 教学要点：冷凝负荷，再沸器的热负荷，精馏过程的节能，影响精馏操作的主要因素， 精馏塔的控制和调节 第五节 间歇精馏 一、回流比恒定时间歇精馏的计算 教学要点：确定理论板层数，瞬间xD和xW的关系，釜液量的计算 二、溜出液组成恒定的间歇精馏的计算 教学要点：理论板层数的确定，xW和R的关系，气化量的计算 第六节 恒沸精馏和萃取精馏 一、恒沸精馏 教学要点：原理及特点 二、萃取精馏 教学要点：原理及特点 第七节 多组分精馏 一、流程方案的选择 教学要点：精馏塔的数目，流程方案的选择 二、多组分物系的气液平衡 教学要点：理想系统的气液平衡，非理想系统的气液平衡，相平衡常数的应用 三、关键组分的概念及各组分在塔顶和塔底产品中的分配 教学要点：关键组分的概念，清晰分割 四、最小回流比，简捷法确定理论板层数 教学要点：轻重关键组分，吉利兰图 思考题： 1、压强对气液平衡有何影响？一般如何确定精馏塔的操作压强？ 2、进料量对塔板层数有无影响？为什么？ 3、对不正常形状的气液平衡曲线，是否必须通过曲线的切点来确定最小回流比Rmin，为什 么？ 4、通常，精馏操作回流比R = (1~2) Rmin，试分析根据哪些因素确定倍数的大小。
5、如何选择进料状况？ 6、若精馏塔加料偏高适宜位置（其他操作条件不变），将会导致什么结果？ 第八章 吸收 课时：6周，共12课时 教学内容 第一节 气液相平衡 一、气体的溶解度，亨利定律 教学要点：溶解度与温度的关系，亨利定律，亨利系数，溶解度系数 二、吸收剂的选择 教学要点：选择原则 第二节 传质机理与吸收速率 一、分子扩散与菲克定律 教学要点：扩散系数，分子扩散通量，菲克定律 二、气相中的稳定分子扩散 教学要点：等分子反向扩散，单向扩散 三、液相中的稳定分子扩散，扩散系数 教学要点：计算公式，扩散系数的估算方法和公式 四、对流传质 教学要点：涡流扩散，对流传质 五、吸收过程的机理 教学要点：双膜理论，渗透理论 六、吸收速率方程式 教学要点：气膜吸收速率方程式，液膜吸收速率方程式，界面浓度，总吸收系数及其 相应的系数速率方程式 第三节 吸收塔的计算 一、吸收塔的物料衡算与操作线方程 教学要点：物料衡算，操作线方程，操作线 二、吸收剂用量的确定 教学要点：最小液气比，适宜液气比的确定 三、塔径和填料层高度的计算 教学要点：塔径的计算，填料层高度的基本计算式，传质单元高度与传质单元数，传 质单元数的求法 四、理论板层数的计算 教学要点：等板高度，梯级图解法，解析法 第四节 吸收系数 一、吸收系数的测定 教学要点：原理及计算 二、吸收系数的经验公式 教学要点：用水吸收氨，常压下用水吸收二氧化碳，用水吸收二氧化硫 三、吸收系数的特征数关联式 教学要点：传质过程中常用的几个特征数，Sh,Sc,Ga,关联式 第五节 脱吸及其他条件下的吸收 一、脱吸 教学要点：概念，操作线 二、高浓度气体吸收 教学要点：计算思路 三、非等温吸收，多组分吸收与化学吸收 教学要点：特点，过程处理思路 思考题： 1、写出气液并流的吸收塔操作线方程并在Y-X图上示意画出相应的操作线。
2、试证明在吸收过程所涉及的浓度区间内平衡关系为直线时： 3、对于何种条件下的吸收过程存在如下关系: NOG = NT 4、温度对吸收操作和解析操作过程有何影响？压力又有何影响？ 第九章 蒸馏和吸收塔设备 课时：2周，共4课时 教学内容 第一节 板式塔 一、板式塔的结构、类型 教学要点：泡罩塔板，筛板，浮阀塔板喷射型塔板 二、板式塔的工艺设计 教学要点：浮阀塔工艺尺寸计算、流体力学验算，塔板负荷性能图 三、塔板效率 教学要点：总板效率，单板效率，效率的估算 第二节 填料塔 一、填料特性及类型 教学要点：特性，类型 二、填料塔的流体力学性能 教学要点：压强降，液泛，润湿性能填料层高度的计算 三、填料塔附件 教学要点：填料支承装置，液体分布装置，液体再分布装置，除沫装置 思考题： 1、在板式塔的负荷性能图中，各条极限负荷曲线的依据是什么？位扩大塔的适宜操作范围， 应如何调节塔板结构参数？ 2、试述填料塔中气体通过填料层时的压强降随空塔气速的变化关系。
3、综合比较板式塔与填料塔的性能特点，说明板式塔与填料塔各适用于何种场合 第十章 液——液萃取 课时：4周，共8课时 教学内容 第一节 三元体系的液——液相平衡 一、组成在三角形相图上的表示方法 教学要点：三角形相图 二、液——液相平衡关系在三角形相图上的表示 教学要点：溶解度曲线和联结线，辅助曲线和临界混溶点，分配系数和分配曲线，温 度的影响，杠杆规则 三、萃取剂的选择 教学要点：选择性系数，互溶度，萃取剂物性 第二节 萃取过程的计算 一、单级萃取的计算 教学要点：三角形相图表示单级萃取过程，计算方法，B, S完全不互溶单级萃取的计 算 二、多级错流接触萃取的计算 教学要点：流程特点，三角形相图图解法，完全不互溶体系的计算 三、多级逆流接触萃取的计算 教学要点：流程特点，三角形相图图解法，完全不互溶体系的计算，溶剂比和最小萃 取剂用量 四、微分接触逆流萃取和回流萃取 教学要点：理论级当量高度法，传质单元法，回流萃取原理 第三节 其他萃取分离技术 一、化学萃取 教学要点：主要类型，控制步骤，应用举例 二、超临界萃取 教学要点：原理特点，典型流程，应用举例 三、双水相萃取技术 教学要点：原理，特点及应用 第四节 液——液萃取设备 一、萃取设备的主要类型 教学要点：混合澄请器，板式萃取设备，离心萃取器 二、液——液萃取设备的流体流动和传质特性 教学要点：萃取设备的流动特性和液泛，萃取塔的传质特性 三、萃取设备的选择 教学要点：选择依据 思考题： 1、对于一种液体混合物，根据哪些因素决定是采用蒸馏还是萃取方法进行分离？ 2、分配系数kA小于1，是否说明所选择的萃取不适宜？如何判断用何种溶剂进行萃取分离的 难易与可靠性？ 3、温度对于萃取分离效果有何影响？如何选择萃取操作的温度？ 4、如何确定单级萃取操作中可能获得的最大萃取液组成？对于kA小于1和kA大于1两种情况 确定方法是否相同？ 5、如何选择萃取剂的用量或溶剂比？ 6、何谓“液泛”和“轴向混合”？它们对萃取操作有何影响？ 7、根据哪些因素来决定是采用错流萃取还是采用逆流萃取流程？ 8、回流萃取的原理和适用场合。
9、化学萃取的主要类型及判别方法是什么？ 10、超临界萃取，双水相萃取的原理及应用举例 章序号 章内容 学时数 第七章 绪论 12 第八章 流体流动 12 第九章 蒸馏和吸收塔设备。
