《化工过程分析与合成》教学大纲 一、课程基本信息： 课程编号 CHE46400T 理程中立名 化工过程分析与合成 课程英文名 Chemical Process Analysis and Synthesis 课程类别 专业以修课 话用专业 化学工程与工艺 开课学期 总学时 48 总学分 3 预修课程 《物理化学》、《化工热力学》、《化工原理》、《化学反应工程》 《化工过程分析与合成》是“化学工程与工艺”专业的专业基 础课，是一门联系化学工艺与化学工程的综合性课程。课程整 育目标是使学生能综合运用学过的《物理化学》、《化工热力 课程简介 学》、《化工原理》、《化学反应工程》课程，以及技术经济、 环境保护方面的基础知识，以市场一产品设计—生产过程 及沿 环培但拉 能耗、技术经济为主线，培养学生的 科学发展观，加强学生处理化学工业中实际问题的能力 建议教材 麻德贤，李成岳，张卫东。《化工过程分析与合成》北京，化 学T业出版汁.2002 杨友麒，成思危.《现代过程系统工程》.北京，化学工业出版 参考书 社，2003. 蒋慰孙，俞金寿.《化工过程动态数学模型》.北京，化学工业 出版社，1986等 二、课程教育目标 1.通过系统学习，使学生初步建立系统工程的分析问题和解决问题的思维方法，完 成从科学到工程，从单元到过程的过渡： 2.培养学生通过对实际问题的分析，经过合理的简化，建立数学模型，了解问题的 本质和求解的目的，选择最合适的求解方法： 3.了解工程问题的实质一技术上可行和经济上的可行，学习通过对过程的分析， 从而对过程进行评价和优化 4.学习定常态模拟中的主要的求解方法和思路，掌握每种求解方法中所要解决的关 键问题： 5.了解动态模拟的意义及其重要的工业应用，清楚动态模拟和定常态模拟的重要区 别和所提供的不同信息：
6.了解间歇过程与其他连续过程在生产管理方面的特殊性，充分利用有限的设备资 源的重要意义，掌握简单地多产品和多目的厂的优化排产方法和研究趋势： 7.介绍换热网络在化工生产过程中的特殊地位、现有理论一夹点技术，如何实现 系统的能量最优和与设备费用的相互关系，并在生产实际中通过调优实现能量回 收与设备代价之间的总体最优： 8.介绍分离序列综合在生产实际中的重要意义和三种不同求解方法及其区别，如何 根据需要选取合适的方法，解决实际问题 三、理论教学内容及模块： 讲授内容 内容描述 课时 以讨论的形式，通过与以前所学课程的 比较介绍本课程的研究目标、方法、工具。 绪论（讨论+课程 中间穿插化学工程的发展和化学工程专业 介绍+案例+历 的沿革， 指出本课程在专业中的综合性地 史) 位。介绍国内外本领域的发展情况，其为 化学工业的发展所作出的贡献，激发学生 的学习热情。简要指出本课程的内容及其 知识结构特点，为后续学习提供一个纲要 定常态过程模拟是本课程的基础和重 点。依次介绍定常态过程模拟的概念和其 在工程应用中的意义，定常态化工过程数 影横利的建立知特占 如何 定常态过程的模 思路所对应的三种不同的模拟方法。 拟、过程系统定 序贯模块法的优点和缺点，它所涉及 常态模拟三种力 的关键问题一 一断裂与收敛，及对应的解 10 法比较及实际应 决办法和工具。 用 面向方程的求解方法，降维的主要方 法和拟线性化联立求解的思路及大型线性 方程组求解所需注音的问预 联立模块法旨在综合前血两种方法的 优点，扬长避短，其简化思想和方法。 三种方法的对比，及在各大型通用商 业软件中的应用情况。 以CSTR为例说明模型的建立和求 动态过程的模 拟 集中参数模 解，正问题—模型求解所提供过程信息 及相关的应用，包括开停工信息、故障诊 6 型初步知识，集 断和仿真培训等：逆问题一过程参数的
中参数模型和多识别：化工过程的多重稳定性问题。同时 级集中参数核 个绍了相图的获取和应用。引入课堂互动 型。动态过程模 环节，请学生分组以精馏塔为例说明多级 拟的意义和工程 集中参数模型的建立和求解。从而加深对 应用，化工过程 动态过程模拟及其工程应用的理解，并充 动态模型的建立 分结合同期学习的化工原理课程的内容。 和特点 教师和学生共同对各小组同学作出评价， 参数模型和分布 作为期末总成绩的参考。 参数模型。 以化工实际过程为例，说明优化问题 的工程背景和意义。首先复习以前学习过 化工过程的优化 的解析解法，包括有约束和无约束问题的 的优化、模型建 基本解法。从图形法入手，介绍线性规划 的基本解法和几何意义，引出单纯形的求 10 立和分类。 解方法。指出化工过程优化问题的工程背 景决定解析解法的局限性 介绍数值解法 的基本思想和寻优策略。 间歇化工过程的 为了实现设备资源的优化，首先介绍 摄术及甘与车续 相关的概念和定义，进而举例介绍时间表 的优化的方法。简单介绍多产品间数过程 绍其设备资源优 的设备设计与优化中所涉及的问题和对 化的重要性。 策。 换热网数的合 成， 概述， 作用 和意义，间题的 以夹点技术为基础的能量最优化换换 描述，研究历史， 热网络合成及调优。最小换热温差在换热 夹点的意义和寻 网络综合中的选取和影响的讨论。 找方法 首先简要介绍分离方法在化学工业中 的应用及相应成本。确定最优分离塔序列 分离塔序列的合 的思路和对应方法 一动态规划法，CES 法和调优法。分别介绍三种方法，并举例 6 方法的求解，并比较所获结果， 说明各自的优缺点。 总复习和答疑 3 四、考试方式： 期末考试由学校教务处安排，考试时间120分钟，考试形式为开卷，学生可以 带参考书、笔记和其他形式的参考资料，但同学之间不允许讨论和借阅传送资料等， 否则按违纪处理。 平时考核包括：课堂提问和讨论和小测验等
五、成绩评定 卷面部分占55%，大作业占40%，课堂互动奖励5%
