《传质与分离技术》课程教学大纲

课程编号：
课程名称：传质与分离技术
课程学时：48
适用专业：应用化工技术
开课院（系）、教研室：生物与环境工程学院化学工程系
教材、教学参考书：《传质与分离技术》周立雪 化学工业出版社
《化工原理》 姚玉英 天津大学出版社

一、本课程教学目标
化工单元操作是化工生产的基础，本课程主要研究化工生产中原理的分离和提纯操作原理和方法，以及何种分离设备的设计方法，包括物料衡算和热量衡算等。使学生毕业后可以很快上岗，把知识应用到实际工作中。
二、本课程的性质
本课程的先修课程是无机化学、物理化学、流体流动与传质课程等，本课程属于专业基础课。
三、本课程框架结构
第一章 蒸馏
教学目的：讲授二元汽—液平衡，相对挥发度，蒸馏、精馏原理及流程；连续精馏塔板数求取；回流比的选择与确定；塔高与塔径的计算。
教学要求：熟悉双组分理想溶液的相平衡关系，及均相物系分理的原理及方法，梯级法求理论板级数、级效率及实际级数。
概述：双组分溶液的汽、液平衡，拉乌尔定律、相对挥发度，精馏原理，精馏操作流程。
双组分连续精馏塔的计算：理论板及恒摩尔流假定，物料衡算及操作线方程，理论板层数的求取，进料热状况的影响，板效率，实际板数，回流比的影响及选择，几种特殊情况时理论板层数的计算简洁法求理论板数，塔高、塔径的计算，连续精馏装置的热量衡算，间歇精馏，回流比确定，馏出液组成确定。
实训：二元精馏计算机仿真实训和玻璃仿真操作实训。
第二章 多组分精馏
教学目的：讲授多组分精馏流程的确定，清晰分割法和非清晰分割法物料衡算，简捷法求取连续精馏塔板数基本原理和计算方法。
教学要求：要求掌握多组分混合溶液汽—液平衡关系及精馏分理方案；清晰分割法和非清晰分割法物料衡算及连续精馏简捷法计算理论板数基本原理、计算方法。
在双组分溶液汽、液平衡及精馏原理基础上，学习多组分溶液气液平衡、清晰分割法、非清晰分割法物料衡算，多组分连续精馏简捷法计算理论板数基本原理和计算方法，从节能角度出发确定多组分精馏分离方案。
简介对复杂精馏流程、特点
第三章 特殊精馏
教学目的：讲授形成恒沸物的原因；非理想溶液汽—液平衡关系式，多组分活度系数的计算及理论塔板的简捷计算方法；典型的流程。
教学要求：恒沸精馏：了解恒沸江流原理、恒沸剂选择与计算、流程的特点与确定、学习恒沸精馏的简捷法计算理论塔板的原理和方法。萃取精馏：了解萃取精馏基本原理、萃取剂选择及流程的选择了解萃取精馏简捷法计算理论板数原理和方法。
共沸精馏和萃取精馏的基本原理和理论塔板的计算方法。
非理想溶液汽、液平衡，三元系统的汽液平衡相图、非理想溶液活度系数的计算。
第四章 吸收
教学目的：讲授吸收过程的相平衡关系，吸收原理、吸收剂的选择；传质机理和吸收速率，塔径、塔高的计算
教学要求：了解传质机理，重点介绍双膜理论模型，掌握吸收塔计算及其在低浓度吸收时各种平衡关系的应用。
吸收过程的相平衡关系，气体在液体中的溶解度，亨利定律，吸收剂的选择。
传质机理与吸收速率：分子扩散与菲克定律，气相中稳定分子扩散、液相中的稳定分子扩散等，分子反方向扩散和一组分通过另一停滞组分的扩散、扩散系数、对流扩散、吸收过程的机理、吸收速率方程式。
吸收塔的计算：物料衡算与操作线方程式，吸收剂用量的决定、塔径的计算，填料层高度的计算——对数平均推动力法、解析传质单元高度与传质单元数，理论塔板层数的计算，高浓度气体的吸收。
吸收系数：吸收系数的测定，吸收系数的经验公式、吸收系数准数关联式。
实训：吸收解吸计算机仿真实训和玻璃仿真操作实训。
第五章 多组分吸收
教学目的：讲授用吸收因子法求多组分吸收率及关键组分所需的理论板数。
教学要求：在单组分吸收基础上继续学习多组分吸收。掌握多组分吸收的梯级法和吸收因子法计算理论塔板原理和方法。了解蒸出过程及其计算。
多组分吸收特点，种类：简捷法的梯级法及吸收因子法计算理论塔板的基本原理及方法。
介绍蒸出过程及其计算。
第六章 精馏及吸收塔设备
教学目的：讲授化工常用的填料塔、浮阀塔、板式塔等的基本结构、构件的作用，塔内汽液两相流动状态，压力降及流体力学性能。了解塔设备结构原理特点、性能评价和选用。
教学要求：学习了蒸馏和吸收过程后，讨论在工业上实现这两个过程的设备——塔设备的结构，主要构件的作用、塔内气液两相的接触及流动状态，塔的类型及评介，典型塔——筛板塔的工艺设计。
概述塔设备的基本功能，分类及评价指标。
板式塔：基本结构及构件的作用，塔内气液两相的流动状态，气、液接触状态，气液非理想流动（返混、不均匀流动），不正常操作状态（液泛、漏液）塔板类型。
筛板塔设计：工艺尺寸—塔高、塔径、溢流装置、塔板布置、筛板的数目与排列。
筛板塔流体力学验算：气体通过筛板的压强降、液泛雾沫夹带，漏液的验算。
筛板的负荷性能图：意义、组成及其变动。
塔板效率及其影响因素：塔板效率的分类，定义及相互关系，板效率的估算方法。
填料塔：填料，填料塔的流体力学性能，填料塔的计算—气体通过填料层的压强降与气速关系、泛电气速的估算，塔径、塔高的计算。
填料塔的附件。
了解各种设备的结构原理特点、性能评价和选用，以及板式塔的操作情况和设计依据。
工程基础实训：精馏塔和吸收塔结构，内部构件的结构。
第七章 干燥
教学目的：讲授湿热传递过程及取湿方法；湿空气的H—图算法，干燥器热效率，干燥时间的计算、干燥器的选型与设计。
教学要求：了解固体干燥的方法、机理及设备。
概述：
湿热传递过程，固体干燥的目的和意义、去湿方法。湿空气性质和湿度图：湿含量，相对湿度，湿容积、湿热焓，干球温度，湿球温度，绝热饱和温度，露点温度，湿比热。
湿空气的H—I图的意义，用途及数学描述。干燥过程的物料衡算和热量衡算，湿物料中含水量的表示方法、空气通过干燥器时的状态变化，干燥器的热效率。
固体干燥过程的平衡关系和速率关系。物料平衡湿含量，干燥曲线和干燥速率曲线，恒定干燥条件下干燥时间的计算。干燥器：主要型式，干燥设备举例（以气流干燥器为例）。课堂讨论：有关H—I图的意义及应用。
实训：干燥实训室操作实训。

四、建议总学时及各章学时分配表

各章内容	授课时数	教室课时	车间实训	计算机仿真实训	玻璃仿真实训
第一章 蒸馏（蒸馏原理及二元精馏）	10	2	-	2	6
第二章 多组分精馏（包括复杂精馏）	6	2	-	2	2
第三章 特殊精馏	6	2	2	2	-
第四章 吸收（吸收原理及单组分吸收）	8	2	-	-	6
第五章 多组分吸收	4	2	2	-	-
第六章 精馏及吸收塔设备	6	2	-	2	2
第七章 干燥	8	2	4	2	-
总计	48	14	8	10	16

五、建议教学方法
采用课堂教学、多媒体教学、网络教学和现场教学相结合。
六、本课程对学生的考核方法及评分办法
采用笔试和现场操作进行考核，结果作为最终成绩。