化工过程分析与合成 教学日历
20202021学年第一学期有机化学实验教学日历
2020-2021学年第一学期有机化学实验教学日历（适用于德环，德化，奥材，德生专业/32学时、1.0学分）周一上午备注：本实验安排为有机化学实验（32学时，从第2周，9月14日开始，在实验2号楼进行），请注意具体实验内容安排。
实验内容——A：有机实验绪论课（实验室安全教育、玻璃仪器清点、清洗）B：咖啡因提取G：乙酰苯胺的制备+ 熔点的测定F：乙酸正丁酯制备H：苯丁醚的制备+折光率测定2020-2021学年第一学期有机化学实验教学日历（适用于化工，轻化，资源，食科专业/32学时、1.0学分）周一下午备注：本实验安排为有机化学实验（32学时，从第2周9月14日开始，在实验2号楼进行），请注意具体实验内容安排。
实验内容——A：有机实验绪论课（实验室安全教育、玻璃仪器清点、清洗）B：咖啡因提取G：乙酰苯胺的制备+ 熔点的测定F：乙酸正丁酯制备H：苯丁醚的制备+折光率测定2019-2020学年第一学期有机化学实验教学日历（适用于环境、安全专业/48学时、1.5学分）周二上午9月14日开始，在实验实验内容——A：有机实验绪论课（实验室安全教育、玻璃仪器清点、清洗）B：咖啡因提取C：乙醇分馏D：减压蒸馏E：薄层层析F：乙酸正丁酯制备G：乙酰苯胺的制备+ 熔点的测定H：苯丁醚的制备+ 折光率的测I：二苯乙烯基甲酮2020-2021学年第一学期有机化学实验教学日历（适用于化学、应化专业/48学时、1.5学分）周二下午备注：本实验安排为有机化学实验（48学时，从第2周9月14日开始，在实验2号楼进行），请注意具体安排。
实验内容——A：有机实验绪论课（实验室安全教育、玻璃仪器清点、清洗）+ 折光率的测定B：咖啡因提取+ 熔点的测定C：乙醇分馏D：减压蒸馏E：薄层层析F：乙酸正丁酯制备G：乙酰苯胺的制备J：1-溴丁烷K：气相色谱（实验五楼205）2020-2021学年第一学期有机化学实验教学日历（适用于生科，食质，食科专业/32学时、1.0学分）周三上午备注：本实验安排为有机化学实验（32学时，从第2周9月14日开始，在实验2号楼进行），请注意具体实验内容安排。
化工过程分析与合成
化工过程分析与合成介绍化工过程分析与合成是化学工程的重要领域之一，它涉及到化学反应的过程分析以及合成过程的设计和优化。
在化工过程分析与合成中，我们需要通过对化学反应的分析，研究反应机理，并运用化学工程原理进行合成过程的设计和优化，以实现高产率、高选择性和低能耗的化学反应过程。
化工过程分析化工过程分析是指通过对化学反应过程的分析，研究和理解反应过程中的物质转化、反应速率以及反应动力学等基本性质。
化工过程分析的目的是为了深入了解反应的机理，通过对反应物质的性质和反应条件的调控，实现反应过程的控制和优化。
在化工过程分析中，我们需要运用物质平衡、能量平衡和动量平衡等基本的化工原理和方程式，来推导化学反应过程的数学描述，从而得到各种物理和化学参数的计算方法，以判断反应过程的可行性和稳定性。
化工过程分析通常包括以下几个方面的内容：1.反应机理的研究：通过实验和理论模型的建立，研究化学反应过程中的反应物质转化、活化能以及反应速率等基本性质，为后续的反应条件优化提供理论依据。
2.反应条件的优化：根据反应物质的性质和反应机理的研究结果，通过调整反应条件（例如温度、压力、物质浓度等），来实现反应过程的最优化，以提高产率和选择性，并减少能源消耗。
3.反应过程的控制：通过对反应过程中的物料流动、传热、传质等工艺操作进行优化，实现对反应过程的精确控制，以提高产品质量和稳定性。
化工合成化工合成是指通过化学反应将原料物质转化为目标产品的过程。
在化工合成中，我们需要根据反应物质的性质和反应机理，设计合成过程的反应条件和操作流程，以实现预期的化学反应和产品转化。
化工合成的目标是在保证产品质量和反应过程安全的前提下，实现高产率、高选择性和低能耗。
化工合成通常包括以下几个步骤：1.原料物质的选择和准备：在化工合成过程中，我们需要选择合适的原料物质，并对其进行准备，以满足反应条件和要求。
2.反应条件的设计：根据反应物质的性质和反应机理，设计合适的反应条件，包括温度、压力、催化剂等，以控制反应过程的速率和转化率。
《化工过程分析与合成》教学大纲
化工过程分析与合成课程教学大纲一、课程的基本信息适应对象：化学工程与工艺、课程代码：41E01016学时分配：32赋予学分：2学分先修课程：高等数学、化工原理、化工设备机械基础、化学反应工程后续课程：化工设计、化工过程开发二、课程性质与任务1课程性质：《化工过程分析与合成》课程是一门具有综合性、应用性、研究性特色的化工类专业主干课程，以科学研究的方法论为主线，培养成人教育学生将实践经验与所学知识相结合分析和解决工程问题的能力。
2课程任务：通过本课程教学，使学生在学习了化工原理、化工热力学、化学反应工程等课程的基础上，学会以系统工程的方法来处理化工过程的分析与合成问题。
三、教学目的与要求本课程以科学研究的方法论为主线，培养学生将实践经验与所学知识相结合、分析和解决工程问题的能力。
通过本课程的学习，使学生掌握将实验室研究成果（新工艺、新产品等）实现工业化的主要方法，掌握化工过程及系统工程的发展概况；氨合成工艺介绍了化工过程系统稳态模拟方法及其分析求解方法；化工过程系统动态模拟的特性、方法及数学处理；化工过程系统的优化和求解方法；化工生产过程操作工况调优的数学模型及调优计算，以及人工神经元网络的基础知识；间歇化工过程的基本概念、模型化方法及设计优化；换热网络的合成及其夹点技术进行了全面的介绍；分离塔序列合成的方法等环节的过程研究。
通过列举大量化工过程开发的实例，让学生了解正确的理论指导、科学的实验方法、以及工艺与工程相结合的工程观念在化工过程开发中的重要作用。
四、教学内容与安排第一章绪论（课堂讲授学时：2）1.1 化工过程1.2 化工过程生产操作控制1.3 化工过程的分析与合成1.4 化工过程模拟系统1.5 化工企业CIPS技术第二章化工过程系统稳态模拟与分析（课堂讲授学时：4）2.1 典型的稳态模拟与分析问题2.2 过程系统模拟的三类问题及三种基本方法2.3 过程系统模拟的序贯模块法2.4 过程系统模拟的面向方程法2.5 过程系统模拟的联立模块法2.6 氨合成工艺流程的模拟与分析第三章化工过程系统动态模拟与分析（课堂讲授学时：4）3.1 化工过程系统的动态模型3.2 连续搅拌罐反应器的动态特性3.3 精馏塔的动态特性第四章化工过程系统的优化（课堂讲授学时：4）4.1 概述4.2 化工过程系统优化问题基本概念4.3 化工过程系统最优化问题的类型4.4 化工过程中的线性规划问题4.5 化工过程中非线性规划问题的解析求解4.6 化工过程中非线性规划问题的数值求解第五章化工生产过程操作工况调优（课堂讲授学时：2）5.1 化工生产过程操作工况调优的作用与意义5.2 化工生产过程操作工况离线调优的方法第六章间歇化工过程（课堂讲授学时：6）6.1 间歇过程与连续过程6.2 过程动态模型及模拟6.3 间歇过程的最优时间表6.4 多产品间歇过程的设备设计与优化第七章换热网络合成（课堂讲授学时：4）7.1 化工生产流程中换热网络的作用和意义7.2 换热网络合成问题7.3 换热网络合成--夹点技术7.4 夹点法设计能量最优的换热网络第八章分离塔序列的综合（课堂讲授学时：6）8.1 精馏塔分离序列综合概况8.2 分离序列综合的基本概念8.3 动态规划法8.4 分离度系数有序探试法8.5 相对费用函数法8.6 分离序列综合过程的评价五、教学设备和设施多媒体教室、黑板、黑板笔六、课程考核与评估期末闭卷考试，考试时间100min。
化工过程分析与合成-第二版
Analysis and Synthesis of Chemical Process
第二章 化工过程系统稳态模拟与分析
Chapter2 Steady-state Simulation and Analysis of CPS
2-I
[学习目的] 掌握图的分隔、切断和排序； 掌握序贯模块法、联立方程法、联立模块法及其不同点； 了解图论的基本概念； 了解图的数学表达； 了解常见的经典序贯模块方法。
S6
S5 S1 e1 e2 S4 S 7 S3 S2 e3 e4
子图 S5 e2
S6 S4 S2 e3 S7 ,e1,e4
C、几种重要的子图
路：图中任意两个节点之间，由其它节点和相互顺序连接的 边构成的交替序列。 通路：两节点间按有向边方向与其它节点连接的点、边交替序列。 回路：起始节点与终止节点为同一节点的通路，即封闭的通路。
[学习重点与难点] 图的分隔、切断及排序方法； 序贯模块法、联立方程法、联立模块法。
例 发酵液的分离问题
例 1 发酵液流率=50 kg/min，其中含97%(wt)的水和3%(wt) 的乙醇。 建立蒸发器的模型：计算产品和废液的总流率，同时计算产 品和废液中水和乙醇的流率。
物料衡算关系: F1= F2+ F3 组分衡算关系: F1x1= F2x2+ F3x3
在一个图中，若两个点由一条边连接起来，则称为邻 接点。 若用图来表示化工过程系统的网络结构，则单元过程为 图中的结点，而这些单元过程之间的物料流、能量流等 信号流即为图中的有向边，故可用有向图来描述相应过 程系统的结构，然后通过图论的方法来研究过程系统的 结构特性。
在有向图中，射入一个结点的边的数目称为该结点的入度， 由一个结点射出的边数称为该结点的出度，而结点的入度 和出度之和为该结点的度数。 如一个系统可以分解成子系统，则所对应的图可以分解为子图。
有机化学 教学日历
P50-54
炔烃
P45-49
视频精讲
自主学习、实验
辅导答疑
教材P55第1—6题
第五章二烯烃
P49-54
第7周
第六章脂环烃
P23-30
视频精讲
自主学习、实验
辅导答疑
教材P30-31第4—7题
实验二重结晶及熔点测定
实验教材P27-37
实验二实验作业p37
第8周
第七章对映异构
P73-81
视频精讲
自主学习、实验
辅导答疑
教材P81-82第1—5题
自选实验一 己二酸的合成
实验教材P107-110
自选实验一 实验作业P110
第9周
第10周
第八章芳烃
P56-71
视频精讲
自主学习
辅导答疑
教材P71-72第1—9题
第11周
第12周
第九章卤代烃
P84-91
视频精讲
自主学习、实验
实验教材P116-118
实验三 实验作业P117-118
第17周
第十二章 羧酸及其衍生物
P125-136
视频精讲
自主学习
辅导答疑
教材P136-139第1—7题
自选实验三从茶叶中提取咖啡因
实验教材P154-156
自选实验三实验作业P155-156
第18周
第十三章胺
P139-150
视频精讲
自主学习
辅导答疑
学习进程
授课内容
对应教材内容
授课方式
课外作业
第2周
第一章绪论
P1-9
视频精讲
自主学习
辅导答疑
教材P9-10第1-7题
化工原理及实验 教学日历
5学时
第九章精馏
第一讲精馏原理、简单蒸馏
第二讲精馏的逐板计算
第三讲设计型计算
第十一周
5学时
第九章精馏
第四讲精馏影响因素分析
第五讲 精馏的操作型计算
第六讲 精馏的其它类型
第十二周
6学时
第七讲 间歇精馏
第八讲 精馏习题课
实验六 精馏塔操作与全塔效率的测定实验
阶段练习三
第十章气液传质设备
第一讲 板式塔，填料塔
第二讲往复泵、风机
第三讲 流体输送机械习题课
实验二 离心泵特性曲线的测定
第四周
5学时
第四章过滤
第一讲 固定床压降
第二讲 过滤基本方程的应用
实验三 过滤常数测定实验
第五周
5学时
第五章沉降
第一讲 颗粒的沉降
第二讲 离心沉降、流态化
第三讲 过滤、沉降习题课
第六周
6学时
第六章传热
第一讲 热传导
第二讲 对流给热、液体沸腾
实验八 干燥速率曲线测定实验
阶段练习四
第三讲 冷凝给热、热辐射
第七周
5学时
第六章传热
第四讲换热器计算
第五讲 传热习题课
实验四 对流给热系数测定实验
阶段练习二
第八周
4学时
第八章吸收
第一讲 吸收原理、扩散传质
第二讲 低浓度气体吸收
第九周
4学时
第八章吸收
第三讲 吸收塔的操作型计算
第四讲 吸收习题课
实验五 填料吸收塔传质系数的操作及吸收塔的操作
第十三周
4学时
第十一章萃取
第一讲 液液萃取
实验七 液萃取塔的操作及萃取传质单元高度的测定实验
化工过程分析与合成
化工过程分析与合成第一章绪论（2学时）●化工过程●系统工程→化工过程系统工程●化工过程的分析与合成●化工过程系统模拟（稳态模拟、动态模拟）●过程系统模拟的三种基本方法（序贯模块法、面向方程法、联立模块法）第一节化工过程化工过程是以天然物料为原料，经过物理或化学加工制成产品的过程。
其往往由多种多样的单元过程组成，如最重要也是最多用的单元过程是：化学反应过程、换热过程和分离过程。
第二节系统工程系统工程是20世纪50年代形成的新兴学科，目前正处于兴旺的发展时期。
1984年郑春瑞在《系统工程学概论》中，对系统工程做出下列综合性的阐述：系统工程是以系统（尤以大系统）为研究对象的一门跨学科的边缘学科。
它是根据总体协调的需要，把自然科学和社会科学中的某些思想、理论、方法、策略和手段等从横的方面有效地组织起来应用于人类实践中，是应用现代数学和电子计算机等工具对系统的构成要素、组织结构、信息交换和自动控制等功能进行分析研究，从而达到最优设计、最优控制和最优管理的目标，是为更加合理地研制和运用系统而采取的各种组织管理技术的总称，归根结底是一种工程学的方法论。
20世纪30年代美国雷德无线电公司在对电视广播系统的电波覆盖问题进行研究时，首先提出“系统”和“系统模拟研究”的思想。
40年代，美国贝尔电话公司在研究微波通讯网络的覆盖传输效率时，提出了“系统工程”的概念。
50年代各工业国对系统工程尤为重视，如1954年美国MIT首先在大学讲授系统工程课程。
1957年美国正式出版了第一本专著《系统工程》。
60年代起系统工程逐步推广应用于工业、宇航、交通、经济规划等部门。
如60年代初，在系统工程、运筹学、化学工程、过程控制及计算机技术等学科的基础上，产生和发展起来一门新兴的技术学科——化工过程系统工程（简称化工系统工程）。
70年代是化工系统工程走上实用的时期。
随着计算机应用的普及，采用化工系统工程方法，陆续研制出有效的工业用化工流程通用模拟系统，并对过程生产实现计算机控制，取得显著经济效益。
《化工过程分析与合成》教学大纲
《化工过程分析与合成》教学大纲一、课程信息课程名：化工过程分析与合成（Analysis and synthesis of chemical Process）学时：51学分：3适用专业: 化工类各专业（包括制药工程、生物工程、冶金工程、轻化工程、食品工程及高分子材料等）开课单位：化工学院化工系开课学期：三年级下期(春季)二、课程的性质、任务和目的课程性质：必修（化学工程与工艺专业），选修（制药、生物工程、环境工程、轻工、食品、高分子材料等专业）课程说明（性质、目的和任务）：化学工程与工艺专业的专业核心课，也适合化工类其他专业尤其是生物工程、制药工程和冶金工程的学生选修。
本课程以化工过程系统为研究对象，使学生初步掌握对过程进行模拟、分析、优化和合成的系统工程方法，培养综合运用化工基础知识和专业知识处理实际问题的能力。
三、教学基本要求1.掌握过程系统的概念，过程系统分析与合成的基本概念、基本原理与方法；2.掌握过程系统稳态模型、动态模型建立的基本原理，熟悉过程系统模拟与优化的基本步骤与方法，掌握分离序列合成方法，熟练运行夹点技术进行换热网络合成；3.理解过程系统稳态模型、动态模型求解算法，明确过程系统操作调优的原理、步骤和方法。
明确间歇系统模拟、优化与合成的特殊性；4.了解过程系统对象的特性，学科的发展，该领域的前沿及与其它学科的关系。
四、教学内容及学时分配第1章：化工过程及系统工程的发展概况（2学时）；第2章*：化工过程系统稳态模拟及其分析求解方法：过程系统模拟的序贯模块法、面向方程法以及联立模块法；以氨合成工艺为例说明模拟与分析方法的应用（8学时）；第3章*：化工过程系统动态模拟的特性、方法、数学处理及应用：化工过程系统的动态模型，连续搅拌罐反应器和精馏塔的动态特性（8学时）；第4章*：化工过程系统的优化：化工过程系统优化问题的基本概念，化工过程系统最优化问题的类型，化工过程中的线性规划问题及非线性规划问题（8学时）；第5章*：化工生产过程操作工况调优的数学模型及调优计算，人工神经元网络的基础知识（6学时）；第6章：间歇化工过程的基本概念、模型化方法及设计优化（6学时）第7章*：换热网络的合成、能量最优网络的夹点技术设计法、实际工程项目的换热网络合成（8学时）；第8章：分离塔序列合成的基本概念及方法（5学时）。
分析化学课程 教学日历
分析化学教学日历一、八个专业分析化学教学内容选择情况不同的专业可以根据自己后续课程和专业需求选择不同层次分析化学课程；同一层次分析化学课程也可以根据不同专业的特点选择不同的教学内容。
八个专业分析化学课程内容选择情况见表1。
表1八个专业分析化学教学内容选择情况二、实训教学的组织实训教学组织（见图1）以分析检验岗位现行国家标准和课程教学需求提炼出十二个典型的样品检测项目构成课程实训项目，保证所学即所用，满足分析检验岗位需求。
项目分别包含基本操作训练项目、单项训练项目、综合训练项目三个层次内容，即考虑操作技能训练的整体性和系统性，又包容了实际工作中必须掌握的基本知识和基本技能。
学生在项目操作过程中操作技能由浅入深、由简单到复杂，动手能力扎实稳步得到提升。
根据不同专业需求和实训学时要求，可以自由选择组合实训项目进行教学。
12图1 实训教学项目组合方式三、 分析化学课程教学日历表2 分析化学教学日历模块 授课内容教学周 课外作业（1）课型 1 分析检验基础知识 1 P11:2,3,4理论 2 定量分析中误差与有效数字 2 P23-25:7,9,,11,17,18 理论 3 分析结果数据处理 3 P38-39:3,5,6,7 理论 4滴定分析概述 4 P48-49:9,12,13 理论 1、分析天平的使用 2、容量器皿的使用与校正4，5 实训报告 实训 5 酸碱滴定法6 P82:5,9,13 理论 1、盐酸标准滴定溶液的配制与标定 2、醋酸溶液浓度的测定6，7 实训报告实训 6 配位滴定法 8 P117-119:3,9,12,18, 理论 水总硬度的测定9 实训报告 实训 7 氧化还原滴定法 10 P144:6,7,11 理论 维生素C 含量的测定11实训报告实训（1）课外作业含精品课程网上习题，课程网上习题学生练习时为在线评价。
—以下空白—3。
《化工过程分析与合成》实验教学大纲.
《化工过程分析与合成》实验教学大纲一、制定本大纲的依据依据天津科技大学2006年级化学工程与工艺专业教学计划，化工过程分析与合成课程教学大纲。
二、本实验课程的具体安排实验项目的设置及学时分配三、本实验课在该课程体系中的地位与作用本实验是化工过程分析与合成课程（其中讲课24学时，实验12学时）的实践部分。
通过实验可以提高学生综合运用所学的化工原理、化工热力学、化学反应工程、计算机等知识，分析解决工程实际问题的能力，提高学生计算机在专业上的应用水平。
四、学生应达到的实验能力与标准将化工过程分析与合成所学知识应用于实际过程，能够对实际过程进行系统分析，建立单元模型和系统模型，能够运用数值方法设计模型求解策略，能够运用一种计算机语言（FORTRAN,C）进行编程求解过程模型，能够运用序贯模块法对一般工艺流程进行过程模拟，并研究工艺流程的系统特征。
熟悉一种化工流程模拟软件的功能和使用方法，能够建立流程的过程模型，指定设计变量、确定物性参数、选择物理化学过程的热力学模型，进行流程的模拟计算并研究流程的特征。
五、讲授实验的基本理论与实验技术知识1、单元模块设计实验（1）实验内容以多效蒸发制盐工艺为背景，对过程所涉及的操作单元进行过程分析。
建立过程模型，按序贯模块法的要求设计成通用单元模块。
（2）相关专业知识熟悉氯化钠水溶液的物理化学特性，热力学特性及相平衡关系（如盐水的比热与温度浓度的关系，盐水饱和蒸气压与盐水浓度的关系，盐水沸点升高与温度浓度的关系，盐水饱和浓度与温度的关系，水的饱和蒸汽压与浓度的关系等等）。
熟悉蒸发结晶及传热的物理化学过程，能够建立过程模型。
熟悉蒸发结晶器、流股混合器、闪发器、流股分割器、混合冷凝器、汽水型换热器、水水型换热器等单元操作过程，能够建立单元的过程模型。
（3）相关数学和计算机知识熟悉一种计算机语言，能够上机编写调试程序；熟悉一般的数值方法，能够求解一般的线性方程组，非线性方程和非线性方程组；熟悉化工模拟软件的通用结构，能够将单元过程模拟设计成通用模块；（4）实验条件2人一台计算机，计算机上有FORTRAN语言或C语言环境。
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1.课程名称：化工过程分析与合成
2.教学进程、授课内容及时间
3.授课方式：
本课程将以启发式互动式教学为主要方式，通过课程的学习，提高学生对化工过程的综合、全面的分析和计算能力。
●课堂讲授：板书与多媒体讲授相结合,配以CAI课件.
●作业方面：建议习题总数为30 题左右
●考试环节：以开卷形式考核, 通过实际案例考核学生的分析解决问题能力
4.与有关课程的联系与分工：
本课程是在学完物理化学、化工原理、化工热力学、化学反应工程及传递过程原理的基础上讲授化工过程分析与合成的基本理论和知识，强调过程工程的观念，通过对化工过程的
模拟、优化、综合，使化工过程在最佳的状态下进行操作。
在讲授中，应结合其他课程的知识，避免将过程系统的模型化与其他课程中所讲授的化工单元操作的模型化相重复。
5.作业
每次课布置一定的作业，作业量不超过20道题左右。
在课堂教学过程中，不定期举行随堂测验，随堂测验时间不超过20分钟，测验次数约为3-6次。
随堂测验及作业成绩作为平时成绩，占本课程总成绩的10%。
随堂测验成绩少于总次数的50%时，平时成绩以0分计。
此外，在每章节结束时，均给出一部分可供选择的大作业题目，由同学自由组合，以团队形式完成。
大作业最迟应在考试周开始前提交。
迟交的将视情况确定，情节严重的将取消考试资格。
大作业是对课程中某一知识点的加强和展开。
通过大作业，培养同学在将来科研、工作中的团队合作精神和合作能力。
大作业一般均应包括如下内容：前言、文献综述、建模、模型求解、分析与讨论、总结。
大作业一般以电子邮件或书面等方式提交。
完成大作业的小组成员一般为4-5人，每人分工一个部分，提交时应注明每人的分工情况。
根据每人分工部分的完成情况确定大作业的成绩。
对部分特别优秀的大作业，可以在规定成绩的基础上增加10%的分数。
并鼓励同学整理成学术论文的形式发表。