27057 化工工艺学

高纲1094
 
江苏省高等教育自学考试大纲
 
 
 
 
 
 
    27057　　化工工艺学
 
　　　　　　　　　　　　　　　南京工业大学编
 
 
 
 
 
 
 
江苏省高等教育自学考试委员会办公室
 
 
一、课程性质及其设置目的与要求
（一）课程性质和特点
《化工工艺学》课程是我省高等教育自学考试化工工艺专业（专科段）的一门重要的专业课程。本课程从化工生产工艺角度出发，运用化工过程的基本原理，介绍典型产品的生产方法与原理、流程组织、关键设备、操作条件、节能降耗分析以及介绍生产中的设备材质、安全技术、三废治理等问题。通过本门课程学习，使应考者获得较多的化工工艺知识，培养应用已学过的基础理论解决工程实际问题的能力，为从事化工过程的生产、开发、设计、和管理打下牢固的化工工艺基础。
（二）本课程的基本要求
本课程使用教材共分为九章。本课程的教学与学习的重点放在分析和讨论生产工艺中反应、分离部分的工艺原理、影响因素、确定工艺条件的依据、关键设备的结构特点、流程的组织比较等。同时，对不同工艺路线和流程的经济技术指标、能量回收、副产物的综合利用及废物处理作一定的论述。
（三）本课程与相关课程的联系
化工工艺学在化学工程与工艺专业课程体系中是一门重要的专业课，覆盖的专业课程内容较多，它的先修专业基础课为化工原理、物理化学、化工热力学等，与其平行讲授的专业课为分离过程、反应工程等。上述课程可以帮助我们更好地掌握化工工艺学的原理、方法和应用。
 
二、课程内容与考核目标
第一章  合成氨原料气的制备
（一）课程内容
本章介绍了制取合成气的固体燃料气化方法和烃类蒸气转化方法，内容涉及固体燃料气化的基本原理、制取半水煤气的工业方法、甲烷蒸气转化反应热力学、动力学和催化剂、甲烷蒸气转化工业生产方法。
（二）学习要求
通过本章的学习，了解煤气的种类、组成和用途。掌握以煤和甲烷为原料制气的方法和工艺路线；制气过程的主要没备；催化剂的组成及使用。
（三）考核知识点和考核要求
1、领会：煤气的种类、组成和用途；不同类型的气化炉及特点；了解蒸气转化炉的结构。
2、掌握：以煤和甲烷为原料制气的工艺路线；甲烷蒸汽转化过程的转化炉；转化催化剂的组成和使用条件。
3、熟练掌握：固体燃料气化、气态烃蒸气转化制气过程的基本原理；工艺条件的选择以及主要工艺指标。
 
第二章  合成氨原料气的净化
 （一）课程内容
本章介绍了原料气的干法和湿法脱硫过程、一氧化碳变换的基本原理和工艺流程、脱除二氧化碳的物理和化学吸收法、原料气最终净化的甲烷化法和液氮洗涤法。
（二）学习要求
本章学习原料气的干法和湿法脱硫、一氧化碳的变换、脱除二氧化碳的物理和化学吸收法、原料气最终净化的甲烷化法和液氮洗涤法等，了解上述过程的概况和在原料气净化中的作用，掌握过程的原理和特点、影响因素、操作条件、工艺流程和主要设备。
（三）考核知识点和考核要求
1、领会：了解脱除二氧化碳的方法，常用的几种脱硫方法及其特点，高（中）、低温、耐硫变换及甲烷化催化剂组成及特点；液氮洗涤的原理及工艺过程分析。
2、掌握：掌握氧化锌和ADA法脱硫方法；以碳酸钾为吸收剂的脱碳方法；原料气净化反应机理；净化系统各种催化剂的应用条件和方法。
3、熟练掌握：原料气的脱硫、一氧化碳变换(高变和低变）、脱碳和精制过程的基本原理、工艺流程确定、工艺参数和主要设备的选择。
 
第三章  氨的合成
  （一）课程内容
本章介绍了氨合成反应的热力学和动力学、氨合成的催化剂、工艺条件的选择、氨的分离、氨合成工艺流程和氨合成塔等。
（二）学习要求
通过本章的学习，了解合成氨过程的发展现状，掌握氨合成反应的基本原理、反应影响因素及操作条件的确定、氨合成催化剂的组成、特点及作用，分析比较不同的氨合成工艺流程，掌握氨合成塔的结构特点及最适宜温度分布。
 
（三）考核知识点和考核要求
1、领会：氨合成过程发展现状，氨合成反应动力学方程，排放气回收处理方法。
2、掌握：氨合成反应机理及反应特点；高压下化学平衡组成与化学平衡常数的关系；铁催化剂的组成、特点及作用；合成工艺流程的类型和比较分析；氨合成反应热的回收方式；氨合成塔的型式及材质。
3、熟练掌握：氨合成反应热力学、本征动力学方程在工业上的应用及其影响因素；平衡氨含量与压力、温度、惰性气体间的关系。氨合成塔的结构特点及最适宜温度分布；氨合成的工艺操作条件。
 
第四章  烃类热裂解
（一）课程内容
本章介绍了烃类热裂解生产低碳烯烃和芳烃的生产过程，内容涉及热裂解过程的化学反应与反应机理，重点讨论了烃类管式炉裂解生产乙烯的原料烃组成对裂解结果的影响、操作条件对裂解结果的影响、管式炉裂解生产乙烯的工艺流程、乙烯生产技术展望等。
（二）学习要求
通过本章的学习，了解乙烯、丙烯和丁二烯的主要用途、烃类热裂解原料的来源、烃类裂解反应的机理。掌握不同烃类的裂解反应规律和对裂解产品分布的影响、操作条件对裂解结果的影响、不同SRT炉型与高温、短停留时间和低烃分压之间的关系以及烃类裂解工艺流程。认识烃类热裂解过程与现代石油化工的关系。
（三）考核知识点和考核要求
1、领会：乙烯、丙烯和丁二烯的主要用途；烃类热裂解的原料；裂解反应机理；烃类热裂解过程的一次反应和二次反应含义；烃类热裂解过程结焦与生碳的区别；裂解气的急冷与裂解炉清焦；乙烯生产技术展望。
2、掌握：烃类裂解的一次反应和二次反应对烯烃收率影响；一次反应的反应动力学方程；动力学裂解深度函数KSF对裂解产物分布的影响；管式裂解炉的主要炉型及其特点；裂解过程的工艺参数，烃类裂解工艺流程；管式炉裂解法的优缺点。
3、熟练掌握：各族烃的热裂解反应规律；裂解原料的物性参数对裂解产品分布的影响；工艺参数对裂解产物分布的影响；不同SRT炉型与高温、短停留时间和低烃分压间的关系。
 
第五章  裂解气的净化与分离
 （一）课程内容
本章介绍了裂解气的净化与分离方法，内容涉及裂解气的组成和分离目的、裂解气的净化与压缩、裂解气分离方法和裂解气深冷分离流程等。
（二）学习要求
通过本章的学习，了解裂解气的净化与分离方法，包括气体净化系统、压缩和冷冻系统、精馏分离系统。掌握裂解气的各种净化方法和裂解气分离顺序不同的几种流程、深冷加压条件下精馏操作的影响因素和条件。
（三）考核知识点和考核要求
1、领会：工业上裂解气的分离方法、裂解气及其组成、脱甲烷系统的改进、裂解气前脱乙烷深冷分离流程和前脱丙烷深冷分离流程。
2、掌握：深冷分离方法的原理；裂解气加压分离的目的；制冷基本原理；脱甲烷塔、乙烯塔、丙烯塔的作用和特点以及脱甲烷塔和丙烯塔操作条件。
3、熟练掌握：裂解气所含杂质的各种净化方法；裂解气顺序分离流程；深冷分离过程中影响乙烯收率的因素分析；乙烯塔的操作条件和影响因素。
 
第六章  催化加氢
  （一）课程内容
本章介绍了催化加氢反应类型及加氢反应在化学工业中的应用、催化加氢反应中氢的来源，尤其是介绍了催化加氢反应的基本原理和—氧化碳加氢合成甲醇过程。
（二）学习要求
通过本章的学习，了解催化加氢反应的类型、应用及氢的来源；了解反应催化剂的选择、甲醇下游产品的开发与应用。掌握催化加氢反应的热力学分析和动力学分析；掌握一氧化碳催化加氢合成甲醇的基本原理、工艺流程、操作条件的选择、反应器的结构与材质。
（三）考核知识点和考核要求
1、领会：催化加氢反应的应用；催化加氢反应的类型及氢的来源；甲醇下游产品的开发与应用；催化加氢反应的催化剂及甲醇合成催化剂的选择。
2、掌握：催化加氢反应的热力学和动力学分析；催化加氢反应物结构与反应速度的关系、催化加氢的反应条件。
3、熟练掌握：甲醇合成反应机理及热力学分析；一氧化碳催化加氢合成甲醇的工艺流程、工艺条件对甲醇合成反应的影响；反应器的结构与材质。
 
第七章  催化脱氢和氧化脱氢
（一）课程内容
本章介绍了催化脱氢反应和氧化脱氢反应的类型及工业应用、烃类催化脱氢反应的基本原理、乙苯催化脱氢生产苯乙烯过程。
（二）学习要求
通过本章的学习，了解催化脱氢和氧化脱氢在反应类型及其在化学工业中的应用、乙苯生产苯乙烯的主要工艺路线。掌握烃类催化脱氢反应的基本原理、乙苯催化脱氢生产苯乙烯过程原理及工艺流程、操作条件对乙苯脱氢反应效果的影响。
（三）考核知识点和考核要求
1、领会：催化脱氢和氧化脱氢反应类型及其在化学工业中的应用；苯乙烯的性质、用途和主要生产方法。
2、掌握：催化脱氢反应的热力学分析、动力学分析及反应条件、反应过程及催化剂；乙苯脱氢催化剂组成和性能；乙苯催化脱氢的反应机理、热力学分析和动力学分析。
3、熟练掌握：乙苯催化脱氢反应等温反应器和绝热反应器的工艺流程；操作条件对乙苯脱氢反应的影响；苯乙烯精制单塔流程的特点。
 
第八章　催化氧化
  （一）课程内容
本章介绍了催化氧化反应在有机化学工业中的地位、催化氧化反应的分类、催化氧化反应过程的共性以及氧化剂的选择；介绍了均相催化氧化反应、非均相催化氧化反应的类型、特点及工业应用；介绍了丙烯氨氧化生产丙烯腈、乙醛液相氧化制醋酸的工业生产过程。
（二）学习要求
通过本章的学习，了解催化氧化反应的分类、共性知识、催化剂及催化氧化反应在化学工业中的应用；掌握催化氧化反应的特点及安全技术问题、乙醛液相氧化制醋酸的工艺流程和操作条件的选择；丙烯氨氧化制丙烯腈的工艺流程和操作条件的选择。
（三）考核知识点和考核要求
1、领会：催化氧化反应的分类及催化氧化反应在化学工业中的应用。
2、掌握：催化氧化反应的特点及催化氧化反应的安全技术问题；催化氧化反应的基本原理；催化氧化反应的催化剂成分、作用及选择。
3、熟练掌握：乙醛液相氧化制醋酸的工艺流程和操作条件的选择；丙烯氨氧化制丙烯腈的工艺流程和操作条件的选择。
 
第九章  卤化
 （一）课程内容
本章介绍了卤代烃的应用领域、烃类主要的氯化方法和氟化方法、烃的取代氯化、不饱和烃的加成氯化和烃的氧氯化反应，介绍了乙烯平衡氧氯化法生产氯乙烯的过程。
（二）学习要求
通过本章的学习，了解烃类主要的氯化方法和氟化方法、主要的氯代烃、氟代烃品种、性质、用途以及生产方法，掌握乙烯加成氯化、乙烯氧氯化和二氯乙烷裂解反应过程、饱和烃热氯化反应机理，掌握平衡氧氯化法制氯乙烯的反应原理及工艺流程、操作参数的确定。
（三）考核知识点和考核要求
1、领会：主要的氯代烃、氟代烃品种，性质，用途以及生产方法。
2、掌握：烃类主要的氯化方法和氟化方法；乙烯加成氯化、乙烯氧氯化和二氯乙烷裂解反应过程；饱和烃热氯化反应机理；
3、熟练掌握：平衡氧氯化法制氯乙烯的反应过程、原理及工艺流程、工艺参数对反应的影响。
 
三、有关说明和实施要求
（一）关于“课程内容与考核目标”中有关提法的说明
在大纲的考核要求中，提出了“领会”、“掌握”、“熟练掌握”等三个能力层次的要求，它们的含义是：
1、领会：要求应考者能够记忆规定的有关知识点的主要内容，并能够领会和理解规定的有关知识点的内涵与外延，熟悉其内容要点和它们之间的区别与联系，并能根据考核的不同要求，作出正确的解释、说明和阐述。
2、掌握：要求应考者掌握有关的知识点，正确理解和记忆相关内容的原理、方法步骤等。
3、重点掌握：要求应考者必须掌握的课程中的核心内容和重要知识点。
（二）自学教材
本课程使用教材为：《化工工艺学》，曾之平、王扶明主编，化学工业出版社，2000年。
（三）关于命题和考试的若干规定
1、本大纲各章所提到的考核要求中，各条细目都是考试的内容，试题覆盖每章，适当突出重点章节，加大重点内容的覆盖密度。
2、试卷对不同能力层次要求的试题所占的比例大致是：“领会”20%，“掌握”40%，“熟练掌握”为40%。
3、试题难易程度为四档：易、较易、较难、难，这四档在各份试卷中所占的比例约为2：3：3：2。
4、本课程考试试卷可能采用的题型有：名词解释、单项选择题、改错题、填空题及问答题等类型（见附录题型示例）。
5、考试方式为闭卷笔试，评分采用百分制，60分为及格。
 
附录  题型举例
一、 选择题
如：（　）不是一氧化碳变换反应的特点。
Ａ．可逆吸热反应　　　　　　　　　Ｂ．反应前后无体积变化　
Ｃ．增大蒸汽比例可降低CO的浓度　Ｄ．压力大小与平衡无关
二、 填空题
如：用       作为乙苯脱氢反应稀释剂的优点很多，对于催化剂来说可以抑制结焦并促进消碳。
三、 名词解释
如：半水煤气
四、 改错题
如：在合成氨生产中，对于氨合成塔的设计通常考虑使其外筒承受高温，内件承受高压。
五、 问答题或论述题
如：合成氨反应为什么存在最适宜温度？何为最适宜温度？