《化工生产单元操作》课程标准

《化工生产单元操作》课程标准

课程名称：化工生产单元操作 学时数：120 （实验学时：41）

适用专业：化学工艺专业

制定人：李燕龙

一、课程定位

本课程是化工专业一门重要的专业基础课，它的内容是讲述化工单元操作的基本原理、典型设备的结构原理、操作性能和设计计算。化工单元操作是组成各种化工生产过程、完成一定加工目的的基本过程，其特点是化工生产过程中以物理为主的操作过程，包括流体流动过程、传热过程和传质过程。

二、课程目标

《化工生产单元操作》课程的目标是使学生获得常见化工单元操作过程及设备的基础知识、基本理论和基本计算能力，并受到必要的基本操作技能训练。为学生学习后续专业课程和将来从事工程技术工作，实施常规工艺、常规管理和常规业务打好基础。具体目标如下：

（一）知识目标

1.初步掌握化工过程的基本原理，以三种传递原理为主线，以物料衡算、能量衡算、平衡关系、传递速率等基本概念为理论依据，使学生掌握典型单元操作通用的学习方法和分析问题的思路；了解典型设备的构造、性能和操作原理，并具有设备选型及校核的基本知识。

2.熟悉主要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.培养理论联系实际的观，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一般问题的初步能力

（二）能力目标

1．专业能力

(1)能掌握典型单元操作设备的开车、正常运行、停车的操作方法；

(2)能具备操作过程中工艺参数的调节能力；

(3)能按生产自动控制运行规程操作；

(4)能进行事故判断与处理的技能；

(5)能读取和绘制生产工艺流程图；

(6)能检验产品质量并对结果进行分析评价；

(7)能正确处理实验数据及准确报告实验结果；

(8)能遵守实验室各项安全守则，安全、环保地进行实验操作。

2．社会能力

（1）具有较好的人际沟通能力，能主动、热情、认真地进行工作交接；

（2）具有“爱国、创业、求实、奉献”的大庆精神；

（3）具有严谨的工作作风和实事求是的工作态度；

（4）具有一定的组织管理能力和团队协作能力。

3．方法能力

（1）具有通过各种媒体资源获取信息的能力；

（2）具有分析问题、解决问题的能力；

（3）具有自主学习新知识、新技术的能力；

（4）具有独立制定工作计划并实施的能力。

三、课程内容

1、课程设计的思路

根据以上教学目标，以培养学生职业能力和职业素养为核心，以课程专业性、实践性、开放性为原则进行课程设计：

采用项目导向、任务驱动的教学模式，教学项目（情境）的来源是唐山周边化工企业的工作任务，教学项目的选取是依据上述课程目标，并结合国家标准。项目的安排是由简单到复杂，由单一到综合，并根据学生的认知规律将每个教学项目又分成几个工作任务，其中每个工作任务都是一个完整的工作过程。

2、课程具体内容和要求

项目一： 流体输送

教学内容：

任务1 了解流体的密度

任务2 学习流量的计算方法与测量方法

任务3 流量测量实验

任务4 了解流体的压强以及压强的测量方法

任务5 流体压力的测量实验

任务6 认识液位计、液封及分液器

任务7 雷诺实验

任务8 学习高位槽输送流体的方法

任务9 学习用输送机械输送流体的方法

任务10 了解流体输送的其它方法

任务11 认识离心泵

任务12 现场测量一台离心泵的性能参数

任务13 了解离心泵的安装高度对运行的影响

任务14 离心泵汽蚀和气缚实验

任务15 认识往复式压缩机

任务16 压缩机操作实验

任务17 认识化工管路

任务18 化工管路现场教学

任务19 流体输送现场教学

能力目标：

1. 流体静力学基本方程及其工程应用；

2. 流体连续性方程的工程应用；

3. 各种类型流量计的结构、工作原理及其工程应用用；

4. 离心泵的工作原理、主要构造、性能参数、安装高度影响及其工程应用；

5. 掌握管路的性质；

知识目标：

1. 了解流体的特征及其行为表现；

2. 掌握流体静力学基本方程，培养流体静压强分析计算能力，熟练掌握压力表与真空表的使用，及表压、真空度与绝对压力之间的换算；

3. 了解流体流动过程中阻力形成的规律；

4. 熟悉流体在管路中的运动规律，了解流体运动过程汇总的机械能衡算方程、连续性方程；

5. 熟练掌握流体流量的测量原理，培养常见的流体测量仪表的应用与操作方法；

6. 熟悉常用流体输送机械的工作原理、主要结构和性能参数，培养化工操作用基本操作技能；

7. 了解流体特性、输送要求与流体输送机械的合理选用关系，培养根据实际工况，科学选择流体输送机械的能力；

8. 了解不同类型流体输送机械安装使用特性，培养各类流体输送继续的安装、使用、管理能力。

素质目标：

1． 培养学生具有初步的环保意识

2． 培养学生主动发现问题，并积极探讨问题的热情。

3． 能主动、热情、认真地进行意见交换，了解集体智慧的力量

项目二：过滤操作

教学内容：

任务1 学习过滤操作的基本原理

任务2 过滤实验

任务3 认识板框压滤机

任务4 认识转筒真空过滤机

任务5 了解其它过滤设备

能力目标：

1. 过滤基本概念，过滤操作原理、过程特征，恒压过滤过程；

2. 板框压滤机开车、运行和停车等操作方法，具有操作过程中异常现象的诊断处置技能及工艺参数的调节能力。

知识目标：

1. 熟悉非均相混合物的特征，常用的分离原理、方法及主要设备构造，培养非均相混合物分析设备的选型；

2. 熟悉不同分离过程特征，培养根据实际混合物特性及分离要求科学选择分离方法的能力。

素质目标：

1. 培养学生实事求是的工作态度

2. 具有一定的安全环保意识

项目三：沉降分离操作

教学内容：

任务1 认识降尘室

任务2 了解重力沉降和离心沉降

任务3 认识连续沉降槽

任务4 认识旋风分离器

任务5 含尘气体分离实验

任务6 离心分离试验

能力目标：

1. 重力沉降和离心沉降的原理、沉降速度计算及主要设备降尘室、旋风分离器、三足式离心机的结构特点及其操作。

知识目标：

1. 熟悉非均相混合物的特征，常用的分离原理、方法及主要设备构造，培养非均相混合物分析设备的选型；

2. 熟悉不同分离过程特征，培养根据实际混合物特性及分离要求科学选择分离方法的能力。

素质目标：

1. 培养学生具有严谨的工作作风和实事求是的工作态度

2. 培养学生团队合作的意识

项目四：水洗操作

教学内容：

任务1 认识泡沫除尘器

任务2 认识湍球塔

任务3 认识文丘里除尘器

能力目标：

1. 湿法除尘的概念、方法及设备。

知识目标：

1. 熟悉非均相混合物的特征，常用的分离原理、方法及主要设备构造，培养非均相混合物分析设备的选型；

2. 熟悉不同分离过程特征，培养根据实际混合物特性及分离要求科学选择分离方法的能力。

素质目标：

1． 培养学生具有初步的环保意识

2． 培养学生主动发现问题，并积极探讨问题的热情。

3． 能主动、热情、认真地进行意见交换，了解集体智慧的力量

项目五：传热

教学内容：

任务1 了解传热现象

任务2 认识固定管板式换热器流程及测量仪表

任务3 认识各种类型的换热器

任务4 换热器现场教学

任务5 学习热量的计算方法

任务6 学习换热器传热速率的计算方法

任务7 学习有效温度差的计算方法

任务8 有效温度差测定实验

任务9 学习强化传热过程的方法

能力目标：

1. 单层、多层平壁和圆筒壁的稳定导热方程及工程应用；

2. 换热过程的分析、热量衡算，总传热速率方程和总传热系数及测定方法，对数平均温差的分析、计算、测定与应用；

3. 典型换热器的结构特征及选型；

4. 换热器的强化途径和新型高效换热器。

知识目标：

1. 熟悉导热过程，掌握其基本规律和培养应用导热方程的能力；

2. 熟悉对流传热过程，掌握不同情况下对流传热规律和对流传热系数对传热产生的影响，培养工程应用能力；

3. 熟悉典型的换热器的结构和操作特性，了解其工程设计，培养在工况下选择最适合的换热器的能力。

素质目标：

1．培养学生主动发现问题，并积极探讨问题的热情

2．培养学生具有“爱国、创业、求实、奉献”的大庆精神

项目六：蒸发

教学内容：

任务1 了解蒸发方法在生产中的应用

任务2 认识蒸发装置及流程

任务3 学习溶剂蒸发量的计算方法

任务4 了解蒸汽消耗量D、蒸发器的生产能力的计算方法

任务5 认识各种蒸发设备

任务6 蒸发结晶流程的现场教学

能力目标：

1. 单效蒸发流程及其操作特点；

2. 多效蒸发流程及其操作特点；

3. 多效蒸发分类及其特点，在实际生产状况中的选择；

4. 蒸发过程中的操作条件，及其影响。

知识目标：

1. 熟悉蒸发理论，掌握其基本规律和培养蒸发操作的能力；

2. 熟悉溶剂蒸发量和蒸汽消耗量的计算，培养工程应用能力；

3. 熟悉典型的蒸发器的结构和操作特性，了解其工程设计，培养在工况下选择最适合的蒸发器的能力。

素质目标：

1．能有一定自学能力和处理问题能力

2．具有一定的组织能力和管理能力

项目七：冷冻

教学内容：

任务1 了解冷冻技术在工业生产中的应用

任务2 认识制冷设备及其制冷方法

任务3 了解吸收制冷

任务4 制冷剂的种类和性质

任务5 常用载冷体的种类和性质

任务6 学习冷冻能力的计算方法

能力目标：

1. 各类冷冻方法和冷冻的基本概念；

2. 冷冻过程原理、生产工艺流程、冷冻系统各设备的作用

3. 冷冻机的操作规程。

4. 蒸汽压缩式制冷系统及流程

5. 制冷剂的种类和性质

知识目标：

1. 熟悉制冷的基本原理；

2. 熟悉压缩蒸汽制冷循环的基本过程；

3. 熟悉制冷能力的表示及影响因素；

4. 熟悉制冷适宜的操作条件。

素质目标：

1．能对突发的安全事故果断采取适当措施

2．具有一定的组织能力和管理能力

项目八：吸收

教学内容：

任务1 了解气体吸收在工业生产中的应用

任务2 认识吸收流程

任务3 学习吸收质浓度的表示方法及换算方法

任务4 学习吸收剂用量的计算方法

任务5 了解吸收剂用量对吸收过程的影响

任务6 了解吸收过程的操作条件

任务7 了解影响吸收速率的因素

任务8 了解其它类型的吸收操作

任务9 认识各类吸收设备

任务10 吸收装置的认知

任务11 认识解吸操作流程

任务12 学习解吸过程中气体用量的计算方法

任务13 了解解吸过程的影响因素

任务14 吸收操作实训装置现场教学

能力目标：

1. 气体吸收过程的平衡关系（亨利定律），传至推动力的计算，平衡溶解度的确定和传质方向的判断；

2. 吸收过程的物料衡算，操作线方程建立与应用，最小液气比和适宜液气比的技术经济分析确定；

3. 双膜传质理论及吸收速率方程、传质系数影响因素；

4. 填料塔的流体力学性能、操作特性、液泛气速和操作气速的确定。

知识目标：

1. 熟悉最常见的气体混合物分离方法，即吸收的工作原理、操作过程，培养吸收操作工艺设计计算能力；

2. 熟悉吸收操作常见设备（本单元重点为填料塔）的构造、特点，培养根据混合气特性、分离要求和操作条件选择适合的填料塔结构及填料的能力。

素质目标：

1．能对突发的安全事故果断采取适当措施

2．具有一定的组织能力和管理能力

项目九：干燥

教学内容：

任务1 了解干燥在化工生产中的应用

任务2 认识干燥生产装置及工艺流程

任务3 学习干燥过程水分蒸发量与空气耗用量的计算

任务4 了解干燥过程进行的条件

任务5 了解干燥速率的影响因素

任务6 认识工业上常用的干燥设备

任务7 干燥实验

任务8 转筒干燥器干燥实验

能力目标：

1. 掌握空气各性能参数的计算或图解方法；

2. 掌握干燥过程的热量衡算与物料衡算方法，掌握确定完成一定干燥任务所需空气用量，干燥器出口空气状态及各种热量分配的计算方法；

3. 掌握恒定干燥条件下，干燥曲线、干燥速率曲线的测定以及所需干燥时间的计算。

知识目标：

1. 熟悉固体干燥过程、干燥原理和典型干燥设备的结构与特点；

2. 熟悉空气各性能参数及其对干燥速率、干燥程度的影响，培养干燥介质的工程设计应用能力；

3. 熟悉物料含水特性及其对干燥速率的影响，培养干燥速率的测定与工程应用能力；

4. 熟悉干燥过程的传热、传质特点和热量衡算与物料衡算过程，培养固体干燥过程理论分析能力；

5. 熟悉恒定干燥条件下干燥过程的特点及恒速干燥和降速干燥阶段的特点。

素质目标：

1．能对突发的安全事故果断采取适当措施

2．具有一定的组织能力和管理能力

项目十：蒸馏

教学内容：

任务1 认识蒸馏装置、了解蒸馏原理

任务2 认识精馏装置

任务3 学习产品量及产品组成的计算方法

任务4 学习回流及回流比的计算

任务5 了解精馏过程的运行状况

任务6 了解精馏装置正常运行的条件

任务7 了解精馏塔混合物进料的热状况及进料位置对精馏过程的影响

任务8 简单蒸馏和精馏实验

任务9 认识其它类型的精馏塔

任务10 认识精馏实训装置、流程及测量仪表

任务11 认识精馏操作过程中的不正常现象

能力目标：

1. 气液平衡关系与确定，挥发度与相对挥发度的定义及应用；

2. 恒摩尔流、理论板的定义及应用；

3. 双组分连续精馏过程操作线方程、进料板位置的确定及所需理论塔板数的确定；

4. 回流比技术经济分析及适宜回流比的确定，塔板效率及实际塔板数的确定；

5. 板式塔的基本构造、流体力学、传质特性、负荷性能图及其计算。

知识目标：

1. 熟悉最常见的溶液混合物分离操作，即蒸馏的工作原理、操作过程，培养蒸馏工艺的理解能力；

2. 熟悉蒸馏操作常见设备（本单元重点为板式塔）的构造、特点，培养根据混合液性质、分离要求和操作条件计算所需板式塔高度并进行有效操作控制的能力；

3. 熟悉物料含水特性及其对干燥速率的影响，培养干燥速率的测定与工程应用能力；

4. 熟悉干燥过程的传热、传质特点和热量衡算与物料衡算过程，培养固体干燥过程理论分析能力；

5. 熟悉恒定干燥条件下干燥过程的特点及恒速干燥和降速干燥阶段的特点。

素质目标：

1．能对突发的安全事故果断采取适当措施

2．具有一定的组织能力和管理能力

3. 具有团队协作能力

项目十一：膜分离

教学内容：

任务1 认识膜并了解膜的作用

任务2 了解膜分离技术

任务3 膜分离净水实验

能力目标：

1. 膜分离的基本原理，过程特点及其分析应用；

2. 常用膜分离设备构造、特性及操作方法。

知识目标：

1. 了解膜分离操作分析能力及工业应用能力；

素质目标：

1．能对突发的安全事故果断采取适当措施

2．具有一定的组织能力和管理能力

四、学时分配

五、实施建仪

5.1教材编写

1、教材要与唐山本地化工企业共同开发，充分体现项目导向、任务驱动的新的教学理念，所选取的主要内容，涵盖当前煤化工的新技术，新方法，突出应用性、实践性，具有行业职业岗位特点，能使学生具有一定的岗位拓展空间。

2、要紧密结合专业人才培养目标，明确教材在专业人才培养中的地位和作用，增加并充实应用实例内容，对职业岗位所需知识和能力结构进行恰当的设计安排。

3、注意前后续课程的衔接，注重理论知识体系与实践技能体系的有机结合。

4、加强各种多媒体有机组合的电子教材建设以及教学课件的制作。

5、强化技能的培养和创新能力的培养，教材行文应言简意赅，语言表达精确、科学。

5.2教学要求

《化工生产单元操作》为一体化课程。内容分为课堂理论讲授、学生自学拓展、现场教学和实验四部分，其中课堂讲授部分由教师在教学计划学时内进行课堂教学，作为基本要求内容；学生自学拓展部分由学生在教师的指导下，利用课外时间进行自学，作为一般要求内容；现场教学部分由教师利用化工实训室现有实训设备，现场讲授理论知识；实验则是根据实验内容，由教师或者学生完成验证性实验，加深对理论知识的理解。

本课程教学计划总学时120学时，每周6学时。其中，讲授79学时，实验41学时。学生自学拓展学时根据教学实际情况占用讲授学时，或者由学生课余时间独立完成。

本课程采用课后习题，每次课后留2～3个练习题，由学生独立完成，教师可根据情况布置综合练习题和安排习题讨论课。

5.3考核评价

本课程考核的指导思想是以过程性考核为主，以结论性考核为辅。

（1）常规评价主要包括课堂纪律、自主学习、学习态度、出勤率等平常表现；

（2）过程性考核是按项目评分表要求进行学生自评和互评以及教师的总评，最后将所有项目分数取平均值作为项目考核的分数；

（3）期末理论考试内容结合生产实际问题为主。

5.4教学资源

1．化工仿真实训中心

2．化工实训基地

3. 化工单元操作教学资源库

5.5参考资料

1、与本课程相关的参考书目主要有：

（1）化学工业出版社出版的《化工原理》，谭天恩，窦梅，周明华主编

（2）中国劳动社会保障出版社出版的《化工单元操作》，刘瑞霞主编