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课程基本信息

课程编码:06B30110

课程类别:未设置

先修课程:物理化学、化工原理、化工热力学

适用专业:化学工程与工艺

开课院部:化工与制药学院

课程负责人:熊芸
课程教学团队:
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课程展示


课程简介

  化工分离工程是研究化学工业和其他化学类型工业生产中混合物的分离与提纯的一门工程学科。该学科以化工生产实际中复杂物系(多组分、非理想物系)为主要研究对象,特别强调各种单元操作之间的内在联系和共性规律。在化工生产中,分离工程一方面为化学反应提供符合质量要求的原料,另一方面对反应产物进行分离提纯,得到合格的产品,并且使未反应的物料循环利用,对生成的三废进行末端治理。在大力倡导节能减排、资源高效利用和流程工业绿色化的21世纪,化工分离技术在石油化工、资源环境、能源、材料、生物医药等诸多领域持续发挥重要作用。

  本课程是建立在物理化学、化工原理、化工热力学等基础课程之上的一门必修课程,着重基本概念的理解,为分离过程的选择、特性分析和计算奠定基础。从分离过程的共性出发,讨论各种分离方法的特征;强调将工程与工艺相结合的观点,以及设计与分析能力的训练;强调理论联系实际,以提高解决问题的能力。目前,《化工分离工程》为我校化工与制药学院本科生的专业主干课程,在本科第六学期开设,属于化工与制药类创新人才培养方案中的核心课程,理论教学学时为48学时。

 In chemistry and chemical engineering, a separation process is used to transform a mixture of substances into two or more distinct products, and it has three primary functions: purification, concentration and fractionation. In the 21st century, energy saving and emission reduction, resources effective utility and the greening of process industry led the chemical separation technology play an important role in the petrochemical industry, energy resources, environment, material, biological medicine and many other areas.

  Chemical Separation Engineering is a compulsory course based on the study of physical chemistry, principles of chemical engineering and chemical thermodynamics. This course focuses on the understanding of basic concepts, and the analysis of the features and calculation for the choice of the separation process. It starts from the commonness of separation process, and discuss the characteristics of the various separation methods. It emphasizes on the combination of engineering and technology, training the ability to design and analysis. It focuses on integration of theory with practice to improve the ability of solving problems. At present, the course of Chemical Separation Engineering is opened for the undergraduates of Chemical Engineering and Pharmacy School at the sixth semester, involving the core curriculum of Chemical and Pharmaceutical Innovation Talent Training Scheme, and the theory teaching period is 48 class hours.

课程教学要求

序号

专业毕业要求

课程教学要求

关联程度

1

工程知识

能够将数学、热力学、化工分离工程等专业知识用于分离工艺的设计和化工分离设备的计算,能解决复杂的化工分离工程问题。

H

2

问题分析

 

 

3

设计/开发解决方案

能够采用系统方法针对具体的化工分离问题给出解决方案,按照明确的特定需求进行分离工艺流程的设计和化工分离设备的计算。

H

4

研究

 

 

5

使用现代工具

能够针对复杂分离工程问题,选择与使用恰当的软件工具(如Aspen)进行预测与模拟,并能够理解其局限性。

M

6

工程与社会

 

 

7

环境和可持续发展

 

 

8

职业规范

 

 

9

个人和团队

 

 

10

沟通

 

 

11

项目管理

 

 

12

终身学习

在教学活动中适当介绍最新的分离技术和前沿信息,培养学生自主学习和终身学习的意识,使学生具备不断学习和适应发展的能力。

M

注:“课程教学要求”栏中内容为针对该课程适用专业的专业毕业要求与相关教学要求的具体描述。“关联程度”栏中字母表示二者关联程度。关联程度按高关联、中关联、低关联三档分别表示为“H”“M”或“L”。“课程教学要求”及“关联程度”中的空白栏表示该课程与所对应的专业毕业要求条目不相关。

课程教学内容

章节

名称

主要内容

重难点关键词

学时

类型

绪论

1.分离过程在工业生产中的地位和作用

2.传质分离过程的分类和特征

3.分离过程的集成化

4.设计变量

1.分离过程的分类和特征

2.设计变量的概念和计算

4

理论讲授

单级平衡过程

1.相平衡

2.多组分物系的泡点和露点计算

3.闪蒸过程的计算

 

1.相平衡的条件和相平衡常数的计算

3.泡点、露点

4.闪蒸的含义、闪蒸过程计算

 

6

理论讲授

多组分精馏和特殊精馏

1.多组分精馏过程

2.萃取精馏

3.共沸精馏

1.关键组分、清晰分割和非清晰分割的定义

2.精馏塔内流量和温度分布特点

3.最小回流比、最少理论板数计算和组分分配

4.实际回流比和理论板的确定

5.萃取精馏、共沸精馏的原理、过程分析和计算

14

理论讲授

气体吸收

1.汽液相平衡

2.吸收和解吸过程

3.多组分吸收的简捷算法

4.化学吸收

 

1.多组分吸收和解吸的过程分析

2.吸收和解吸的简捷算法(吸收因子法)

8

理论讲授

多组分多级分离的严格计算

1.平衡级的理论模型

2.三对角线矩阵法

1.平衡级的理论模型的建立(MESH方程的建立)

2.方程的解离方法(泡点法)

4

理论讲授

吸附

1.吸附过程和吸附剂

2.吸附平衡

3.吸附动力学和传递

4.吸附分离过程

1.气体、液体的吸附平衡

2.吸附机理,内、外扩散模型,吸附动力学

4

理论讲授

膜分离

1.膜分离概述

2.微滤、超滤、纳滤和反渗透

3.气体膜分离

4.渗透蒸发

5.电渗析

1.膜和膜组件的概念

2.各种膜分离过程的传质机理

4

理论讲授

分离过程及设备的选择与放大

1.气液传质设备的处理能力与效率

2.传质设备的选择

3.分离过程的选择

1.气液传质设备处理能力的影响因素

2.气液传质设备的效率

4

理论讲授

考核要求及成绩评定

序号

成绩类别

考核方式

考核要求

权重(%)

备注

1

期末成绩

期末考试

闭卷

70

百分制,60分为及格

2

平时成绩

平时表现

出勤情况

10

3次无故缺席课程则无法获得学分

3

课后作业

6~8次

20

A,B,C分等级,严重抄袭或不做作业为D等不及格。

4

 

 

 

 

5

 

 

 

 

注:此表中内容为该课程的全部考核方式及其相关信息。

学生学习建议

一、学习方法建议

  1. 做好课前预习、课后复习工作,认真完成课后思考题和课后作业。
  2. 关注化工分离领域的重大事件和新型分离技术的最新研究进展,了解分离技术的研究前沿。
  3. 在网上观看相关课程的国家级或省级精品资源共享课或视频公开课。

二、 学生课外阅读参考资料

  1. 陈洪钫, 刘家祺. 化工分离过程(第二版). 北京: 化学工业出版社, 2014.(卓越工程师教育培养计划系列教材)
  2. 徐东彦, 叶庆国, 陶旭梅. 分离工程(英文版). 北京:化学工业出版社, 2012.(高等教育双语教学推荐教材)
  3. 叶庆国, 刘名礼, 曾涛. 分离工程学习指导与习题集. 北京:化学工业出版社, 2009.
  4. 鲁平(美)著, 马后炮化工网译. Aspen模拟软件在精馏设计和控制中的应用(原著第二版). 华东理工大学出版社, 2015年.

课程改革与建设

        根据目前的人才培养方案,在第九学期的《化工专业实验》中安排了“反应精馏”实验,这对于学生复习巩固特殊精馏方法起到了很好的作用,但上机模拟环节比较薄弱。建议在以后的课程建设中,考虑加入计算机模拟分离操作环节的训练。 

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