化学工程与工艺专业试验

《化学工程与工艺专业实验》（本）教学大纲英文名称：ExperimentofChemicalEngineeringandTechnology课程性质：必修学分数：2学分要求先修课程：化工原理，化工热力学，化学反应工程，分离工程适用专业：化学工程与工艺专业推荐书：《化学工程与工艺专业实验》第二版，乐清华主编，北京，化学工业出版社，2008参考书：《化工热力学》陈新志、蔡振云、胡望明编著，北京，化学工业出版社，2005《化工分离工程》邓修、吴俊生编著，北京，科学出版社，2000《化学反应工程》朱炳辰主编，北京，化学工业出版社，2007《化学工艺学》黄仲九、房鼎业，北京，高等教育出版社，2001一、课程目的和任务本课程是化学工程与工艺专业必修的实践性课程。它是从工程与工艺两个角度出发，既以化工工艺生产为背景，又以解决工艺或过程开发中所遇到的共性工程问题为目的，选择典型的工艺与工程要素，所组成系列的工艺与工程实验。它是进行（化工类）工程师基本训练的重要环节之一，在专业教学计划中占有重要的地位。化学工程与工艺实验是在学生已经接受了基础理论与专业知识教育，又经受过初步工程实验训练的基础上进行的。在本实验教学中，将使学生了解与熟悉有关的化工工艺过程、化学反应工程、传质与分离工程等学科发展方向上的实验技术和方法；掌握与学会过程开发的基本研究方法和常用的实验基本技能；通过计算机仿真技术，拓宽与发展工程实验的内容和可操作性；培养学生的创造性思维方法、理论联系实际的学风与严谨的科学实验态度，提高实践动手能力。为毕业环节乃至今后工作打下较扎实的基础，起到承前启后的作用。二、基本要求工程实践能力的培养是本专业教学计划的重要内容主要任务之一。作为一门重要的专业实践性课程，本课程应达到以下教学要求；(1)使学生掌握专业实验的基本技术和操作技能；(2)使学生学会专业实验主要仪器和装备的使用；(3)使学生了解本专业实验研究的基本方法；(4)培养学生分析问题和解决问题的能力；(5)培养学生理论联系实际、实事求是的学风；(6)提高学生的自学能力，独立思考能力。三、实验内容及学时分配本课程的培养对象是化学工程与工艺专业的本科生与专科生，建议实验学时数32学时。根据教学要求，实验内容作如下安排。1．多态气固相流传热系数测定（4学时）利用非定态传热过程的特点，测定钢性小球在固定床、流化床、强制对流及自然对流情况下的对流传热系数，通过计算获得毕奥准数Bi值，考察不同环境对传热系数的影响。2．多釜串联反应器中返混状况测定（2学时）实验采用脉冲示踪法测定单釜和三釜反应器系统的停留时间分布，并借助非理想反应器流动模型来间接表达系统的返混程度。3．连续循环反应器返混状况测定（2学时）实验采用脉冲示踪法研究循环比对管式反应器停留时间分布的影响，并用多釜串联模型描述系统的返混程度。4．碳分子筛变压吸附提纯氮气（4学时）压缩空气经脱油脱水后进入碳分子筛吸附柱，氧气在碳分子筛微孔内的扩散速度大而优先被吸附，从而实现空气中的氧氮分离。实验测定不同操作条件下吸附柱的穿透曲线，及动态吸附容量参数。5．乙苯脱氢制苯乙烯（8学时）以乙苯和去离子水为原料，在装有Fe2O3-CuO-K2O3催化剂的单管反应器中进行脱氢反应。在固定的汽化温度、液空速条件下，改变反应温度，考察不同的反应温度对乙苯的转化率，苯乙烯的选择性和收率的影响。6．一氧化碳中温—低温串联变换反应（4学时）本实验模拟串联变换反应过程，用直流流动法同时测定中温变换铁基催化剂与低温变换铜基催化剂的相对活性。改变反应条件从而获得催化剂上变换反应的速率常数kT与活化能E。7．恒沸精馏（8学时）以正己烷为夹带剂，工业乙醇为原料，用间歇恒沸精馏操作获得无水乙醇产品。通过不同的工艺操作条件可了解恒沸精馏工艺过程的特点。8．催化反应精馏法制甲缩醛（8学时）催化反应精馏制甲缩醛是集反应与精馏为一体的化学工程与工艺实验。实验是以甲醛和甲醇为原料，在硫酸的催化作用下合成甲缩醛。通过本实验，掌握反应精馏装置的操作控制方法，获得反应精馏法制备甲缩醛的最优工艺条件。注：实验7和实验8，二选一。四、考核方式由远程模拟实验和本地实验室现场实验考核两部分组成。所有远程模拟实验项目按要求完成实验报告，否则不计分。五个实验成绩的算术平均分作为化学工程与工艺专业实验课远程模拟实验的实验成绩，按60%计入课程总成绩。本地实验室现场实验部分由各教育中心根据实际情况进行，学生现场所做的实验数量应不少于2个，占总成绩的40%。