化学工程与工艺专业实验》教学大纲_化学工程与工艺实验

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《化学工程与工艺专业实验》教学大纲

添加人: granger 添加时间: 2006年6月22日

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《化学工程与工艺专业实验》教学大纲

英文名称：Experiments in Chemical Engineering and Technology 学 分：1.5学分 学 时：48学时

实验学时：48学时 教学对象：化学工程与工艺专业

先修课程：物理化学、化工原理、化工热力学、化学反应工程、化工传递过程、化工分离、化工工艺

教学目的：

《化学工程与工艺专业实验》是化工专业实践性教学的重要环节。通过实验使学生能更加深入地理解所学过的化工专业理论知识，熟悉和正确使用化工专业实验室中常用的仪器和设备；掌握化工专业实验技能，实验数据的处理方法以及工程实验的设计和组织方法；熟悉实验室安全技术。提高学生的实验动手能力、观察能力以及分析问题和解决问题的能力。培养学生严谨的科学态度和实事求是的工作作风。为学生今后从事化工实验室工作、科学研究工作以及新产品、新工艺和新单元操作技术开发工作打下扎实的基础。

教学要求：

化工专业实验结合前期已学过的化工热力学、化学反应工程、传递与分离工程以及化工工艺等课程每位本科生安排做专业实验12个左右。要求学生熟悉化工专业有关实验技能：温度、压力和流量等精确测量方法，加热、冷却及恒温方法，混合物组成或纯度的各种分析方法。掌握相平衡和其它热力学数据测量方法，传递过程数据测量方法；混合物分离方法；反应动力学数据测定方法和气-固、液-固以及气-液-固催化反应技术；部分化学物质的制备技术等。熟悉实验数据的处理方法以及计算机技术在化工实验中的应用。熟悉实验室防火、防爆、防毒等安全技术。

教学内容： 化学工程与工艺专业开设以下实验：

1．二氧化碳临界状态观测及PVT关系测定(4学时)综合性实验 基本要求：

了解CO2临界状态观测方法，增加对临界状态概念的感性认识；掌握CO2的PVT关系测定方法及用实验测定实际气体状态变化规律的方法和技巧；熟悉活塞式压力台及低温恒温器的正确使用方法。重 点：

观测CO2临界现象，测定CO2的PVT关系数据。难 点：

二相区等温等压线的描绘。

2．二元体系汽液平衡数据的测定（4学时）综合性实验 基本要求：

熟悉恒压汽液平衡釜或鼓泡式汽液平衡釜结构和原理，掌握阿贝折光仪的使用方法；测量乙醇—环己烷（2）体系恒压平衡数据或恒温平衡数据；确定Y—X关联式中参数。重 点：

汽液相平衡数据测定。难 点：

准确确定Y—X关联式中参数。

3．三组分液液平衡数据的测定（4学时）（选做）综合性实验 基本要求：

熟悉液液平衡数据测量装置和原理，测绘环己烷—水—乙醇三组分体系液液平衡线；掌握气相色谱仪——计算机工作站系统分析三组分体系的方法。重 点：

用液—液平衡釜测量恒温液—液平衡数据。难 点：

准确描绘平衡二液相结线。

4．气相色谱法测定无限稀释溶液活度系数（4学时）（选做）验证性实验 基本要求：

熟悉色谱法测无限稀释活度系数原理；了解色谱仪工作原理和正确使用方法；测量二个组分比保留体积，无限稀释活度系数和相对挥发度。重 点：

测量比保留体积和无限稀释活度系数。难 点：

减少固定液流失和准确测量出比保留体积。

5．导温系数α的测定（4学时）综合性实验 基本要求：

用非稳态导热法测量散状物料的导温系数。重 点：

测出在不同操作条件下物料温度（热电偶毫伏数）随时间变化曲线。难 点：

物料的装填、数据的选取和不稳定操作状况的掌握以及各组实验数据的重现性。

6．气相扩散系数的测定（4学时）（选做）验证性实验 基本要求：

熟悉测量气相扩散系数的原理；掌握用斯蒂芬管测定DAB的方法及装置。重 点：

精确测出斯蒂芬管内液位随时间变化数据，计算扩散系数。难 点：

用测高仪准确读取斯蒂芬管内液位高度并将经验公式所得DAB的值与实验值对比讨论。

7．气升式环流反应器流体力学性能的测定（4学时）

（选做）综合性实验 基本要求：

了解气升式环流反应器类型和结构，计算机进行数模转换和数据采集原理；掌握气升式环流反应器流体力学和传质性能测定方法。重 点：

测量不同气体流量下气含率、液体循环速度、氧传质系数（选做）。并进行关联。难 点：

通气量的稳定，氧传质系数的测定，计算机数据采集系统的使用，实验结果的关联。

8．极限扩散电流技术测定气液两相流的传递特性（4学时）（选做）综合性实验 基本要求：

深入理解用三传类比原理求算壁面对流传热系数并与Dittus-Beolter式进行比较，掌握极限扩散电流技术测量壁面传热系数的原理和方法。重 点： 三传类比原理。难 点：

极限扩散电流技术测量壁面传热系数的原理和方法。

9．液液萃取分离实验（4学时）（选做）设计性实验 基本要求：

熟悉转盘式萃取塔的结构及特性，掌握其操作方法，测量传质单元高度。重 点：

测量转盘式萃取塔传质单元高度和传质单元数。难 点：

进出物料的稳定和条件选定，萃取相、萃余相中溶质浓度的正确测定以及转盘式萃取塔全塔物料平衡。

10．连续均相反应器停留时间分布的测定（4学时）综合性实验 基本要求：

熟悉停留时间分布的实验测定原理，测定方法及数据处理方法；利用脉冲示踪法测量不同类型反应器停留时间分布密度函数和停留时间分布函数；求出数学特征，模型参数。重 点：

测量不同类型反应器停留时间分布密度函数和停留时间分布函数。难 点：

准确计算示踪剂的物料平衡。

11．催化剂颗粒内扩散有效因子的测定（6学时）

综合性实验 基本要求：

深入理解多相系统中化学反应与传递现象，了解内扩散过程及其对反应的影响；熟悉催化剂内扩散有效因子的概念；掌握其它实验测定方法；了解本征反应动力学的实验测定方法。重 点：

测量催化剂颗粒内扩散有效因子。难 点：

消除外扩散阻力，求取本征反应速度常数。

12．液固催化反应动力学的测定（4学时）综合性实验 基本要求：

熟悉研究反应动力学的一般方法；掌握在连续流动条件下测定液固催化反应动力学数据的实验原理和方法；进一步了解动力学模型在反应器设计和优化操作中的作用。重 点：

本实验所采用的适合快速反应的测温法来测定液固催化反应动力学数据的实验原理和方法。难 点：

掌握催化反应动力学模型建立和模型参数估计的原理和方法。

13．甲苯液相氧化制苯甲酸（4学时）（选做）设计性实验 基本要求：

熟悉液相氧化实验装置和工艺流程；了解汽液反应器特点；掌握色谱仪使用方法；测量甲苯的转化率和选择性。重 点：

测量液相氧化反应器内苯甲酸和甲苯浓度随时间变化数据，计算甲苯转化率和苯甲酸选择性。难 点：

减少物料损失，准确分析反应液浓度。

14．乙苯脱氢制苯乙烯（4学时）（选做）设计性实验 基本要求：

掌握乙苯气相催化脱氢制苯乙烯的反应原理；探索反应条件对苯乙烯收率的影响；熟悉反应器、汽化器、加料泵等实验装置及其使用方法；了解反应产物分析方法。重 点：

考查反应温度对乙苯转化率和苯乙烯收率的影响。难 点：

乙苯和水进料量的控制和调节，油水分层操作。

15．邻二甲苯气相氧化制邻苯二甲酸酐（4学时）（选做）设计性实验 基本要求：

了解气相催化氧化制含氧有机化合物的原理和方法；掌握气固相催化反应实验技术；用邻二甲苯制取邻苯二甲酸酐。重 点：

制备邻苯二甲酸酐。难 点：

反应温度的控制和一次、二次空气流量的控制和调节。

16．沿平板边界层内速度分布的测定（4学时）（选做）综合性实验 基本要求：

深入理解边界层特性，掌握平板边界层速度分布测定技术，在离平板前沿不同距离处，测量边界层的速度分布及边界层的厚度。重 点：

测量风洞内沿平板流动边界层内速度分布侧形和边界层厚度。难 点：

正确掌握五孔测针的使用方法，沿X轴、Y轴的速度分布点的选取。

参考教材：

1.丁健, 张雅明, 谷和平 化学工程与工艺实验讲义 本校自编教材，2003 2.房鼎业，乐清华，李福清 化学工程与工艺专业实验 化学工业出版社，2000 3.复旦大学等，物理化学实验，人民教育出版社，1982 4.浙江大学化工系，化学工程实验（化工热力学部分）浙江大学自编教材，1993 5.陈同芸等，化工原理实验，华东化工学院出版社，1989 6．天津大学化工技术基础实验教研室，化工基础实验技术，天津大学出版社，1989 7．陈甘棠主编，化学反应工程，化学工业出版社，1981 8．陈钟秀等，化工热力学（第二版），化学工业出版社，2001 9．刘光永主编，化工开发实验技术，天津大学出版社，1997 10．化学工程手册 第一篇 化工基础数据，化学工业出版社

11．Hala, P.et.al.Vapour-Liquid Equilibrium, Oxford : Pergamon Pre Ltd.1967