天津大学 化学工程与工艺 教学大纲
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发布时间：2022-05-16 17:04
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时间：2023-08-18 07:54
课程名称：Technology of Inorganic Chemical Engineering
课程编号：072280
课程类型：专业课
学 时：48
适用专业：化学工程与工艺专业本科
先修课程：无机化学、有机化学、物理化学、化工热力学、化工原理等
一、课程的性质和目的
本课程是化学工程与工艺专业的专业课程，是为化学工艺，化学工程类专业及其他相近专业开设的一门专业方向限选课。学生在学习无机化学、有机化学、物理化学、化工热力学、化工原理等课程的基础上选修本课程。通过对本课程的学习，要求学生掌握合成氨、纯碱、烧碱等较常见的无机化工生产过程的工艺原理、操作条件(工艺参数)的制定，熟悉有关工艺流程，了解主要设备结构等。学习本课程使学生在学习中更加理论联系实际，对无机化工生产更加深入的了解，提高学生分析和解决无机化工生产过程实际问题的能力。
二、课程教学内容
第一部分 合成氨
第一单元 绪论（建议学时数：2学时）
学习目的和要求：本单元主要介绍合成氨工业的发展历史和不同原料的典型合成氨工艺流程以及合成氨工业的发展趋势。通过学习要求了解合成氨工业的发展简史以及我国合成氨工业的发展状况及合成氨业的发展趋势，掌握典型合成氨厂工艺流程。
重点和难点：以无烟煤或焦炭和以天然气为原料的合成氨工艺流程。
第二单元 原料气的制造（建议学时数：6学时）
学习目的和要求：本单元主要讲述以天然气为原料和以煤（或焦炭）为原料的合成氨造气过程。通过学习要求学会应用过程热力学分析和动力学分析进行工艺操作条件的确定；熟悉天然气蒸汽转化和煤气化过程基本原理；掌握甲烷蒸汽转化过程中析炭的危害及控制和减少析炭的方法；熟悉两种造气工艺的工艺条件及主要设备，了解过程热能回收和甲烷蒸汽转化反应的催化剂。
重点和难点：造气过程热力学和动力学分析；甲烷蒸汽转化过程析炭的原因及控制；煤（或焦炭）间歇制半水煤气工艺过程。
第三单元 原料气脱硫（建议学时数：5学时）
学习目的和要求：本单元主要讲述各种典型的工业脱硫方法及原理，主要包括以钴钼加氢串氧化锌为代表的干法脱硫和以改良蒽醌二磺酸钠为代表的湿法脱硫。通过学习要求掌握脱硫的目的，了解脱硫方法及分类；掌握钴钼加氢串氧化锌脱硫和改良蒽醌二磺酸钠法脱硫的脱硫原理及适用条件；熟悉不同脱硫方法的优缺点。
重点和难点：不同脱硫方法的脱硫原理、适用情况；脱硫的目的和意义。
第四单元 一氧化碳变换（建议学时数：5学时）
学习目的和要求：本单元主要讲述CO变换过程的基本原理、变换催化剂、变换的工艺条件以及变换过程的热能回收。通过学习要求掌握变换过程的原理；熟悉中（高）变催化剂组成、还原与钝化；熟悉低温变换过程催化剂的组成与还原；了解不同变换过程的工艺流程；理解变换过程操作条件的确定；熟悉变换过程热能分析；了解节能方法。
重点和难点：变换过程的热力学和动力学原理分析；中（高）温变换与低温变换工艺条件及催化剂的不同。
第五单元 原料气中二氧化碳的脱除（建议学时数：5学时）
学习目的和要求：本单元主要讲述不同的CO2脱除方法及过程的基本原理。通过学习要求理解物理吸收与化学吸收的原理与区别；掌握氨水法和热碳酸钾溶液法脱碳的基本原理及过程工艺流程；理解过程工艺操作条件的确定；熟悉两种脱碳方法的特点。
重点和难点：脱碳过程的热力学和动力学原理分析；过程操作条件的确定与控制。
第六单元 原料气的最终净化（建议学时数：4学时）
学习目的和要求：本单元主要介绍合成氨原料气最终净化的基本原理和方法。通过学习要求了解铜氨液吸收法吸收液的组成及吸收的原理；掌握吸收和再生的主要反应；理解再生塔的主要结构特点；掌握甲烷化法主要原理；了解有关工艺流程及工艺操作条件。
重点和难点：铜氨液吸收法的精制原理；再生塔的结构特点；甲烷化法的精制原理及工艺过程分析。
第七单元 氨的合成（建议学时数：6学时）
学习目的和要求：本单元主要介绍氨合成反应化学平衡及热效率；氨合成反应动力学；合成氨催化剂；氨合成工艺流程；氨合成塔的结构。通过学习要求掌握氨合成反应的化学平衡及热力学分析；了解氨合成反应机理，熟悉有关动力学方程；熟悉氨合成过程工艺流程；理解扩散对氨合成反应的影响；掌握氨合成催化剂的组成及作用；了解氨合成催化剂的还原及使用；掌握氨合成塔的结构与特点。
重点和难点：合成氨反应机理；氨合成过程热力学及动力学分析；催化剂的组成及昨用；氨合成塔的结构特点与设计原理。
第二部分 纯碱生产
第一单元 绪论（建议学时数：2学时）
学习目的和要求：本单元主要介绍纯碱工业的发展历史和不同的工业制纯碱的方法。通过学习要求了解纯碱在工业上的地位和作用；熟悉纯碱生产的不同方法。
重点和难点：苏尔维法（氨碱法）、联合制碱法（侯氏制碱法）原理及特点。
第二单元 氨碱法制纯碱（建议学时数：10学时）
学习目的和要求：本单元主要讲述氨碱法生产纯碱。通过学习要求掌握氨碱法制纯碱的主要原理；了解石灰石的煅烧与石灰乳的制备原理；熟悉盐水的精制过程；掌握氨盐水碳酸化基本原理及过程分析；理解蒸氨过程基本原理及分析；理解重碱煅烧基本原理；了解各个工段的相关工艺流程及操作控制。
重点和难点：氨盐水吸收CO2过程基本原理；相关水盐体系相图分析。
第三部分 烧碱生产
第一单元 绪论（建议学时数：1学时）
学习目的和要求：本单元主要介绍烧碱在国民经济中的地位和作用；烧碱的生产方法；我国的氯碱行业概况。通过学习要求掌握烧碱生产的方法及原理；了解氯碱工业的发展趋势；熟悉电解法制烧碱的分类及其优缺点。
重点和难点：电解法烧碱生产的方法及原理。
第二单元 电解法制烧碱、氯气和氢气（建议学时数：2学时）
学习目的和要求：本单元主要讲述电解法制烧碱基本原理，分别介绍了隔膜法和离子膜法的电解原理及工艺流程。通过学习要求熟悉电解过程基本原理；熟悉隔膜法制烧碱电解槽构造及工艺流程；掌握离子交换膜法（离子膜法）电解原理及工艺流程。
重点和难点：电解过程计算；隔膜法制烧碱电解槽结构；离子膜法电解原理。
三、学时分配
内容
教 学 环 节 课 时
讲课
习题课
讨论课
实验课
上机
其它
合计
合成氨Ch1绪论
2
48
原料气的制造
6
原料气脱硫
5
一氧化碳变换
5
原料气中二氧化碳的脱除
5
原料气的最终净化
4
氨的合成
6
纯碱生产：绪论
2
氨碱法制纯碱
10
烧碱生产Ch1绪论
1
电解法制烧碱、氯气和氢气
2
四、教材及教学参考书
1. 教 材：
《无机化学工程与工艺学（合成氨）》，陈五平，化学工业出版社，1996年5月；
《无机化学工程与工艺学（纯碱与烧碱）》，陈五平，化学工业出版社，1989年5月。
2. 参考书：
《合成氨工学》，姜圣阶，石油化学工业出版社，1978年7月；
《纯碱工学》，中国纯碱工业协会，化学工业出版社，1990年7月。
