化工单元过程操作

收藏

主讲老师:王卫霞 林木森 周寅飞 封娜 左志芳 岳金方 钱琛 王蓉 杨宇 

分类:生物与化工

课程可见性:公共

   简介

《化工单元过程操作》课程是工业分析技术专业的一门专业核心课。该课程是在对化工行业人才需求和就业岗位进行调研、分析和归纳的基础上,结合该专业人才培养目标,针对性的培养该专业学生的化工生产操作能力,提升该专业学生的化工行业适应能力,采用基于工作过程系统化的课程开发理念,校企合作开发的一门工学结合课程。《化工单元过程操作》作为一门专业核心课程,旨在针对性的培养工业分析技术专业学生的化工生产操作能力,使学生具备流体流动、传热、蒸馏、吸收、干燥、非均相物系的分离等典型单元操作的基本知识;具备化工生产一线工艺设备操作、管理和维护保养的初步能力;具备较强的工作责任感;具备一定的交流和协作能力。课程坚持“以就业为导向,以能力为本位”的理念,着眼于学生化工生产操作能力和职业综合素质的培养,对专业人才培养目标的实现有重要的作用。(1)突出操作能力的培养,提升化工行业适应能力在化工行业、企业调研基础上,选取具有行业企业普适性的单元操作,创设真实的学习情境,在工作任务驱动下,通过理实一体化教学模式实施教学,学生在做中学,学中做,强化理论知识的实际应用,针对性培养学生化工生产操作能力,提升学生化工行业的适应能力。(2)注重综合素质的提升,助推学生的可持续发展通过课程实施使学生掌握典型化工单元操作的基础知识和相应的设备操作技能的同时,注重学生综合素质的提升。在教学过程中,引导学生养成严谨的学习态度和一丝不苟的工作作风。动手操作以小组的形式组织完成,并通过自评和互评等考核评价方式,加强人际沟通与团队协作能力培养;技能培训过程管理与企业生产过程管理一样,统一穿工作服、佩戴安全帽,必要时实施倒班制度,以培养学生良好的职业素养,确保技能培训与企业岗位操作的无缝对接,助推学生职业生涯的可持续发展。

   目录
课程导学
情境一 流体输送过程及操作
情境二 传热过程及操作
情境三 吸收过程及操作
情境四 非均相物系的分离及操作
情境五 固体干燥过程及操作
情境六 蒸馏过程及操作
专家讲座
   课程大纲

《化工单元过程操作》课程标准

课程名称:化工单元过程操作  

总学时数:85

学 分 数: 4.8                               

开课单位:化学工程学院

课程类别:专业拓展课

适用专业:工业分析技术

一、课程的性质

《化工单元过程操作》课程是我院工业分析技术专业的一门专业核心课。该课程是在对化工行业人才需求和就业岗位进行调研、分析和归纳的基础上,结合该专业人才培养目标,针对性的拓展该专业学生的化工生产操作能力,提升该专业学生的化工行业适应能力,采用基于工作过程系统化的课程开发理论,校企合作开发的一门工学结合课程。

二、课程设计思路

坚持“以就业为导向,以能力为本位”的理念,以企业对岗位的能力素质要求为依据,结合专业人才培养目标,以职业成长规律和学生认知规律为基础,以工作过程为导向设计课程。突出学生学习主体地位,设计教、学、做合一的教学过程,实施理论实践一体化的教学模式。突出工学结合人才培养模式的特点,校企合作共同开发课程,共同实施教学。课程设计具体思路如下:

1、通过岗位工作任务分析,明确课程目标和特点

针对本课程在人才培养中的作用,课程团队深入企业一线,调研具体岗位的工作任务和工作过程,与企业专家共同确定课程具体教学目标,并明确该课程是一门理论性、实践性很强的课程。化工企业不但对化工操作工操作技能有较高的要求,同时对相应的化工单元操作过程的基本理论知识也要求有所掌握。课程内容的选择上降低理论难度,本着“必需、够用”的原则,突出实际应用,注重培养学生综合应用知识的能力和解决实际问题的能力。

2、根据课程目标和学生特点,优化教学内容

根据课程目标和学生特点,按“认知规律由感性到理性,化工单元过程由简单到复杂”的原则,课程组依据行业企业调研结果,选择流体输送过程、传热过程、吸收过程、非均相物系分离过程、干燥过程、蒸馏过程等具有行业企业普适性的化工单元操作过程作为教学训练载体,并由易到难确定项目任务,便于学生掌握。通过该课程的学习,拓展学生化工生产操作能力,提升学生化工行业适应能力。

3、校企共建教学平台,突出工学结合特色

密切与周边化工企业的联系,充分利用校内外实训资源服务于教学,引入企业兼职教师,并将部分教学内容直接在企业实施,让企业人员现场施教,提高教学效果。引入校外实训基地的典型产品生产过程作为教学案例,让学生根据实际工作任务进行化工单元过程知识的学习。

化工学院有工程化的校内实训装置,为学生学习创设真实的学习情境,让学生在真实的情境中完成真实的任务,实现“教、学、做合一”,既保证了教学实施的可行性,又提高了课程的开放性、实效性和实践性。

4、实施多元化的评价,持续改进教学效果

在评价主体和评价方式上实现多元化,教师评价、学生自评和小组互评相结合,注重过程评价,加强学生能力、态度和职业素养考核,促使学习反思、改进学习方法。通过来自学生、团队、学校、企业、社会的多渠道反馈信息来评价课程教学效果,优化课程设计。

三、课程基本目标

通过本课程的学习,学生应达到下列基本要求:

(一)知识目标

1、 能正确理解各单元操作的基本原理;了解典型设备的构造、性能和操作原理,并具有设备简单选型及校核的基本知识;

2、 熟悉典型单元操作过程及设备的基本计算方法;掌握基本计算公式的物理意义、应用方法和适用范围;具有查阅和使用常用工程计算图表、手册、资料的能力;

3、 熟悉常见化工单元操作要领;

4、 具有选择适宜操作条件、探索强化过程途径和提高设备效能的初步能力;具有运用工程技术观点分析和解决化工单元操作中一般问题的初步能力。

(二)能力目标

1、 培养学生具有运用基础理论,分析和解决化工生产中各种实际问题的能力;

2、 能进行典型设备的简单设计和选型;

3、 能对我院的相应单元操作实训装置进行熟练操作和日常维护。

(三)素质目标

1、 学习科学探究方法,培养自主学习能力,养成良好的思维习惯和职业规范,能运用相关的专业知识、专业方法和专业技能解决工程中的实际问题;

2、 激发好奇心和求知欲,培养坚持真理、勇于创新、实事求是的科学态度与科学精神;

3、 培养学生的沟通能力和团队协作能力,激发学生的创新潜能,提高学生的实践能力;

4、 培养学生的质量意识和安全意识;

5、 培养学生的敬业精神。

四、先修课程

《高中物理》、《高等数学》、《化学及生物物料识用》

五、内容标准

情境一  流体输送过程及操作

【教学目标】

了解:流体流动规律和流体输送操作在化工生产中的重要性;实际生产中常见流体输送方式及其应用的场合;化工管路的工程安装方法;流体流动时能量损失产生原因、影响因素;各种压力、压差、液位、流量测量仪表的类型、特点和使用方法;液体输送设备的类型和使用场合;往复泵、旋转泵、旋涡泵等其它类型泵的结构、工作原理和应用场合及其操作规程;气体输送设备的类型和使用场合;离心式通风机、鼓风机、压缩机,旋转式鼓风机、压缩机,水环式和水喷射式真空泵的结构、工作原理、应用场合;我院流体输送实训装置的流程。

理解:稳定流动与不稳定流动概念;连续性方程、柏努利方程、静力学基本方程的物理意义;流体的流动类型及判断依据,流体流动中边界层的概念,管内流体速度的分布规律;各种流量计工作原理、基本结构、性能和流量计算方法及选用原则;离心泵的结构、工作原理、性能参数、特性曲线、操作要点及应用。

掌握:化工输送管路的基本构成,管道、管件和阀门的种类与应用场合,管路布置的原则、管道直径的确定方法;流动阻力的计算方法及减小流动阻力的常用方法;连续性方程、柏努利方程、静力学基本方程式及其应用;流体输送方式选择的原则及其相关的计算;离心泵的结构、工作原理、性能参数及其影响因素、安装和正确操作方法、选型步骤、离心泵的切换备用泵;往复式压缩机的工作原理及其使用操作要点;我院带控制点的输送工艺流程图的绘制;流体输送实训装置的操作与控制要点;装置中的离心泵、旋涡泵,水喷射抽真空装置、空气压缩机等流体输送设备的正确操作;根据不同的输送任务,正确的进行输送操作,并且会分析、处理操作中出现的不正常现象。

【教学内容】

任务一  流体输送管路基本组成及其安装

1、化工管路的基本构成:管道、管件和阀门的类型;管道、管件和阀门的类型的选择

2、化工管路的标准

3、管路直径的确定

4、化工管路的工程安装

任务2 流体输送方式的选择

1、流体输送在化工生产中的重应用;化工生产中流体输送的常用方法。

2、流体输送的过程的理论基础:稳定流动与不稳定流动概念;流体稳定流动时流速的变化规律—连续性方程。

3、流体稳定流动时能量的变化规律—柏努利方程。

4、应用柏努利方程进行常见流体输送问题分析与处理,包括:流体输送方式的选择与分析、四种常见流体输送问题的处理。流动系统中的能量损失确定:流体流动时能量损失产生的原因;流动系统的能量损失计算;降低流动系统中的能量损失的措施。

任务3  流体流动参数的测量

压力、液位、流量测量仪表的结构、工作原理、应用场合和使用方法。

任务4  液体输送机械的选择、安装与操作

1、液体输送设备的类型。

2、离心泵的选用、安装与操作:离心泵的结构和工作原理;离心泵的主要工作部件;离心泵的性能参数,特性曲线及影响因素;离心泵的类型与选用;离心泵的安装与运转。

3、其它类型泵的选用与操作:往复泵、旋转泵、旋涡泵等其它类型泵的结构、工作原理、性能特点及应用场合,各类泵的操作规程。

4、各种类型的气体输送设备及使用场合。

5、流体输送实训

(1)实训的目的和要求,实训室的安全注意事项;

(2)装置工艺流程识读;

(3)流体输送装置开、停车及正常运行的操作规程、常见故障的预防、排除措施;

(4)泵及其它设备的日常维保;

(5)操作过程的数据记录和分析;

(6)离心泵仿真操作;

(7)液位控制单元仿真操作。

【重点难点】

重点:化工输送管路的基本构成,管道、管件和阀门的种类与应用场合,管路布置的原则、管道直径的确定方法;流动阻力的计算方法及减小流动阻力的常用方法;连续性方程、柏努利方程、静力学基本方程式及其应用;流体输送方式选择的原则及其相关的计算;离心泵的结构、工作原理、性能参数及其影响因素、安装和正确操作方法、选型步骤、离心泵的串联和并联操作及切换备用泵;往复式压缩机的工作原理及其使用操作要点;我院带控制点的输送工艺流程图的绘制;流体输送实训装置的操作与控制要点;装置中的离心泵、旋涡泵,水喷射抽真空装置、空气压缩机等流体输送设备的正确操作;根据不同的输送任务,正确的进行输送操作,并且会分析、处理操作中出现的不正常现象。

难点:稳定流动与不稳定流动概念;连续性方程、柏努利方程、静力学基本方程的物理意义;流体流动中边界层的概念,管内流体速度的分布规律;各种流量计工作原理、基本结构、性能和流量计算方法及选用原则;离心泵的性能参数、特性曲线、操作要点及应用。

【学时分配】 19课时

情境二 传热过程及操作

【教学目标】

了解:传热操作在化工生产中的重要应用;热损失(冷量损失)产生的原因。

理解:传热的基本方式、特点;热阻的概念;影响对流传热系数和总传热系数的因素。

掌握:各种类型换热器的结构、工作原理、特点及应用场合;平壁保温层厚度的确定方法,保温材料的选择;根据换热任务进行换热介质的选择、冷热介质流入空间的选择、载热体用量的确定、换热器的传热面积的确定。我院传热实训装置的流程,传热装置的操作与控制要点,传热装置的正确操作;根据工艺要求进行开停车和正常工艺控制;处理操作中出现的不正常现象;进行换热器的日常维护。

【教学内容】

任务1 工业中的换热设备

化工生产中典型的传热案例、传热操作在化工生产中的重要应用、传热的基本方式

换热器的分类、间壁式换热器的结构、特点、工作原理和适用场合

任务2 工业保温

保温材料的确定、平壁保温层厚度的确定

任务3 工业换热过程分析

换热器生产任务的确定、载热体的确定、换热面积的确定

任务4 换热器的操作与选用

换热器的操作方法、换热器型式的选择、流体流入空间的选择、传热操作技能培训

实训目的和要求、实训装置、工业列管换热器的基本操作要点、工业换热器的常见故障及预防措施、换热器的日常维护、实训操作规程、操作过程的数据记录;列管换热器仿真操作

【重点难点】

重点:各种类型换热器的结构、工作原理、特点及应用场合;平壁保温层厚度的确定方法,保温材料的选择;根据换热任务进行换热介质的选择、冷热介质流入空间的选择、载热体用量的确定、换热器的传热面积的确定。我院传热实训装置的流程,传热装置的操作与控制要点,传热装置的正确操作;根据工艺要求进行开停车和正常工艺控制;处理操作中出现的不正常现象;进行换热器的日常维护。

难点:热阻的概念;影响对流传热系数和总传热系数的因素。

【学时分配】 18学时

情境三 吸收过程及操作

【教学目标】

了解:吸收过程的基本概念、分类、特点及应用;吸收设备的构成和各部分的作用。

理解:吸收原理、双膜理论及吸收速率方程的物理意义、应用。

掌握:吸收过程的汽液相平衡关系;物料平衡--操作线方程式和吸收剂用量计算方法;吸收剂选择的原则;运用相平衡关系判断传质进行的方向、确定推动力及传质的极限;运用物料衡算式、操作线方程、速率方程进行塔径、填料层高度、吸收剂用量等的计算;我院的吸收实训装置和流程;装置的操作与控制要点;根据实训任务调整相应操作;故障分析及处理要点。

【教学内容】

任务1 吸收设备

吸收过程的有关概念、分类、特点;吸收操作在化工生产中的应用;吸收剂的选择原则。

工业生产中的常见流程、各种吸收设备的结构、特点和应用场合;其它吸收方式。

任务2 吸收过程分析

吸收过程的限度、吸收剂用量的确定、吸收速率、塔径的确定、填料层高度的确定。

任务3 吸收塔的操作

1、实训的目的和要求,实训室的安全注意事项;

2、吸收装置、工艺流程识读;

3、吸收装置开、停车及正常运行的操作规程、常见故障的预防、排除措施;

4、气体浓度的检测方法,根据生产任务的变化和尾气检测浓度,调整操作;

5、操作过程的数据记录和分析;

6、吸收解吸单元仿真操作。

重点难点】

重点:吸收过程的汽液相平衡关系;物料平衡--操作线方程式和吸收剂用量计算方法;吸收剂选择的原则;运用相平衡关系判断传质进行的方向、确定推动力及传质的极限;运用物料衡算式、操作线方程、速率方程进行塔径、填料层高度、吸收剂用量等的计算;我院的吸收实训装置和流程;装置的操作与控制要点;根据实训任务调整相应操作;故障分析及处理要点。

难点:吸收原理、双膜理论及吸收速率方程的物理意义、应用。

【学时分配】 15学时

情境四 非均相物系分离及操作

【教学目标】

了解:非均相物系分离的主要方法、分离过程、主要特点与工业应用;常见重力沉降设备、离心沉降设备及过滤设备的结构特点与用途;重力沉降设备生产能力与沉降面积、沉降高度的关系、沉降速度。

理解:影响沉降、过滤的主要因素、离心沉降相对于重力沉降的优势;重力沉降设备做成多层的依据。

掌握:非均相物系分离方法的选择。

【教学内容】

任务1 沉降过程及分析

非均相物系分离在工业生产中的重要应用,案例的引入与分析,常见的非均相物系的分离方法

重力沉降设备及计算、离心沉降设备及计算

任务2 过滤过程及分析

板框压滤机、转筒真空过滤机、袋滤器、三足式离心机的结构、工作原理、特点和应用场合;过滤的基本知识

【重点难点】

重点:常见重力沉降设备、离心沉降设备及过滤设备的结构特点与用途;重力沉降设备生产能力与沉降面积、沉降高度的关系、沉降速度;非均相物系分离方法的选择。

难点:影响沉降、过滤的主要因素、离心沉降相对于重力沉降的优势;重力沉降设备做成多层的依据。

【学时分配】 4学时

情境五  干燥过程及操作

【教学目标】

了解:固体物料的去湿方法、干燥方法及特点;常用干燥设备类型、结构和特点;

理解:干燥原理、干燥速率及影响因素;干燥器的选择要求;

掌握:湿空气的性质、湿物料中水分性质的有关计算、空气消耗量的计算。

【教学内容】

任务1 干燥设备

固体物料的去湿方法、干燥案例及其分析、干燥方法的分类

干燥流程、干燥器的分类、工业上常见干燥器的结构、工作原理、特点及适用场合

任务2 湿空气的性质及湿物料中水分的性质

湿空气的性质、湿物料中水分的性质

任务3 干燥过程分析

空气消耗量的确定、干燥速率及其影响因素

【重点难点】

重点:湿空气的性质、湿物料中水分性质的有关计算、空气消耗量的计算。

难点:干燥原理、干燥速率及影响因素;干燥器的选择要求。

【学时分配】 5学时

情境六 蒸馏过程及操作

【教学目标】

了解:蒸馏的依据、适用场合、分类;蒸馏方式、特点及应用场合;公用工程的投用

理解:精馏原理、过程特点及其在化工生产中的应用;进料热状况对精馏操作的影响。

掌握:精馏的基本流程;精馏装置各部分的作用;精馏过程的物料衡算、进塔原料量、塔径、塔板数、回流比的确定;回流比对精馏操作的影响;我院精馏装置工艺流程;精馏装置的操作规程;精馏装置的开、停车方法和步骤;精馏操作条件的确定和调整方法;根据给定的分离任务,在规定的时间内完成原料的配制、分析,精馏装置的开车,正常生产操作,产品质量分析,回收率的计算。

【教学内容】

任务1 蒸馏设备

蒸馏的案例、蒸馏分离依据、相对挥发度、精馏的定义

精馏流程、原理、精馏设备、各种塔板的结构特点、塔板上气液接触状态、塔的不正常操作现象及产生原因、其它蒸馏方式的特点及适用场合

任务2 精馏过程分析

 进入精馏塔原料量和精馏塔塔径的确定、塔板数的确定、进料热状况的影响及适宜加料位置的确定、回流比的影响及适宜回流比的确定、进料组成和流量的影响、操作温度和操作压力的影响

    任务3精馏塔的操作

实训目的及要求、精馏操作原理、实训装置、数据记录和结果处理、实训操作考核要求、操作注意事项

【重点难点】

重点:精馏的基本流程;精馏装置各部分的作用;精馏过程的物料衡算、进塔原料量、塔径、塔板数、回流比的确定;回流比对精馏操作的影响;我院精馏装置工艺流程;精馏装置的操作规程;精馏装置的开、停车方法和步骤;精馏操作条件的确定和调整方法;根据给定的分离任务,在规定的时间内完成原料的配制、分析,精馏装置的开车,正常生产操作,产品质量分析,回收率的计算。

难点:精馏原理;进料热状况对精馏操作的影响;回流比对精馏操作的影响

【学时分配】 18学时

六、教学学时分配

教学时数

总学时

讲授

实训

课堂练习

备注

情境一   流体输送过程及操作

19

9

7

4


情境二   传热过程及操作

18

9

6

3


情境三   吸收过程及操作

15

5

6

4


情境四   非均相物系分离过程及操作

4

4




情境五   干燥过程及操作

5

4


1


情境六   蒸馏过程及操作

18

11

6



练  习

6



6


总课时

85

42

25

18


 

七、实施建议

1、课程组织安排说明

在教学课程中,对于不同的教学内容,按递进关系和难度级别进行授课,以确保本课程教学目标的实现。采用情境化教学,以工程任务为驱动,来激发学生的学习兴趣。尽可能采用现场互动的方式进行教学,活跃课程气氛,加强学生综合运用所学知识解决实际问题的能力并提高教学质量。本课程是理实一体化的课程,要体现“学中做,做中学”的理念,对于设备结构部分的知识讲解可以采用现场教学法,与多媒体动画演示、模型展示相结合的教学方法。

2、教学方法建议

本课程的理论学习以教师讲授为主,教学过程中灵活运用启发式、问题式、讨论式教学,增强教学互动,调动学生的学习主动性。逐步培养学生发现问题、分析问题和解决问题的综合能力。

本课程实践操作部分以教师讲解和演示为辅,学生自主动手操作为主。

3、教学资源的利用

充分利用已有的各类教学资源,选用符合教学要求的录像,多媒体课件、电影、资料文献、企业生产现场参观等资源辅助教学,以提高教学效率和质量。

针对教学需要,开发相应的多媒体课件等辅助教学资源。

使用教材:吴  红主编 《化工单元过程及操作》,化学工业出版社,2008年8月

参 考 书:徐忠娟主编 《化工单元过程的选择与操作》,校本教材,2009年8月

               姚玉英、陈常贵主编《化工原理》,天津大学出版社,2004年3月 

王纬武主编《化工工艺基础》,化学工业出版社,2005年5月

化学工程手册编辑委员《化学工程手册》,化学工业出版社

八、教学评价建议

1、考核性质

本课程分理论与实践操作两部分,其中理论知识部分为考试课目,实践操作部分为考查课目。

2、期末考核评价及方式

(1)理论知识部分

期末考试采用闭卷方式考核,试卷中各学习情境中知识点的分值分配与课时分配相对应。试卷内容体现教学内容的重点难点,基本知识点占80%,难点占20%。

(2)实践操作部分

操作考核依据各单元操作的考核标准进行,2~3人一组,以小组形式进行。实训采用实训过程与结果相结合、学生自评互评与教师评价相结合、团体成绩与个人成绩相结合的考核方式;具体评价表见实训任务书。

3、教学过程评价

通过教师评价学生的学习态度、学习参与度和任务的完成质量、平时出勤情况相结合。

4、课程成绩形成方式

(1)理论知识部分

成绩采用百分制,以数字形式表示,成绩由四部分组成:

    ① 平时出勤及课堂学习参与度占10%;

    ② 平时作业15%;

    ③ 单元测验占20%;

    ④ 仿真操作占15%;

    ⑤ 期末考试占40%。

(2)实践操作部分

总成绩由四个单项成绩组成,各占25%,最后折算成优、良、中、及格、不及格,每个单项实训依据以下要求评定:

① 学生日记占10%;

② 个人书面回答问题占10%;

③ 学生对操作过程自评占10%;

④ 学生对操作过程互评占10%;

⑤ 教师对学生的学习态度评价占10%;

⑥ 教师对学生操作过程的参与度评价占10%;

⑦ 教师对学生操作过程质量评价占40%。

九、课程主讲教师和教学团队要求说明

主讲教师必须具备讲师以上职称且具有双师资格,教学团队中高级职称以上的人员必须在30%以上,辅助教师必须具备本科以上学历且有工厂实践经验或研究生以上学历年轻教师必须经过校内外的相关教学项目的实践指导培训。


 

 


   教学指导
暂未设置教学指导
   教师团队
13585232432的头像
王卫霞
课程编辑者
 
13585232432的头像
王卫霞
主讲教师
 
13512513816的头像
林木森
主讲教师
 
13773502326的头像
周寅飞
主讲教师
 
13921902917的头像
封娜
主讲教师
 
13665235468的头像
左志芳
主讲教师
 
13665271491的头像
岳金方
主讲教师
 
15062808807的头像
钱琛
主讲教师
 
teacher的头像
王蓉
主讲教师
 
18251800553的头像
杨宇
主讲教师
 
   评价
   3834人在学习该课程
anonymous的头像
anonymous
root的头像
root
13810800557的头像
李军
13665271491的头像
岳金方
13952799336的头像
毛云飞
13815831116的头像
束影
13952532265的头像
丁邦东
17826696586的头像
陈俏
17826696589的头像
黄星宇
17826696590的头像
裴园梦
17826696583的头像
李昌菊
15162012994的头像
汤莉
17714579389的头像
茅熙远
17826696591的头像
杨浩
17826696585的头像
杨子俊
13738798162的头像
林梦君
17826697815的头像
刘波
17826697813的头像
王晨
18888717043的头像
17826697812的头像
陆晓东
18860851170的头像
王曼
查看更多