《石油炼制工程I》授课教案 院(系):化学化工学院 教研室(系):化工系 课程名称石油炼制工程I 课程类别必修课()限选课()公共任选课() 总学时28学分1.5讲授学时28上机学时0实验学时0 专业 化学工程与工艺 班级 任课教师 职称 石油炼制工程课程选用普通髙等教育“十一五”国家级规划教材、髙等院校石油天然气类规划教 材,由中国石油大学徐春明教授和杨朝合教授主编,林世雄教授主审。在教材使用中,根据教学大 纲的要求,结合石油加工和石油化工方向专业课的教学大纲、教学计划和理论学时数,从培养学生 的工程意识和专业能力的总体目标出发,对该教材内容的章节进行了删减,把教学内容分为了解(自 学)、理解和掌握三个层次。在授课过程中对重点和难点进行了适当处理 教学目的 在课堂讲授、学生自学、习题讨论、辅导答疑等教学环节的基础上,使学生掌握并理解石油的 化学组成规律、石油及其产品的物理化学性质与其化学组成的关系、原油评价及原油加工方案的制 定等基本知识,熟悉石油及其产品各种物性参数的计算方法,能熟练、正确地使用炼油化工设计图 表和手册,了解各种石油产品的质量要求和未来发展趋势,为进一步学习工艺课以及今后从事炼油 化工领域的生产实践、工程设计和研究开发等工作打好基础 二、教学要求 (1)本课程的教学主要应包括课堂讲授、学生自学、习题讨论、辅导答疑等教学环节; (2)课堂教学采用启发式或讨论式的教学方法,理论结合实际,引导学生加深对所学知识的理 解和应用,提髙学生学习本课程的兴趣和积极性。注意培养学生提岀问题和解决问题的能力,达到 巩固和深化已学知识,在各相关学科的交叉点上发展和形成牢固的知识网络 3)要求学生课前预习,课后复习,学会自学的方法,掌握并理解石油的化学组成规律、石油 及其产品的物理化学性质与其化学组成的关系以及原油的分类、原油评价及原油加工方案的制定, 熱悉石油及其产品各种物性参数的计算方法,能熟练、正确地使用炼油化工设计图表和手册,了解 各种石油产品的质量要求和未来发展趋势 (4)通过本课程的教学,使学生在理解和掌握大纲所要求的知识内容的基础上,能正确地应用 这些知识分析和解决炼油化工生产、设计及科研过程中的实际问题 三、教学重点及难点 (1)石油的元素组成、馏分组成及烃类组成 (2)石油及油品各种物理性质的概念、意义及计算方法 (3)石油及其产品的物理化学性质与其化学组成的关系 (4)汽油、柴油、航空煤油及润滑油的质量要求 (5)原油评价方法及原油加工方案的确定
四、教材 《石油炼制工程》(第四版),徐春明,杨朝合,石油工业出版社,2009年9月 五、教学参考书 []《石油加工工艺学》(上册),李淑培,中国石化出版社,1992年1月 [2]《石油化学》,梁文杰,石油大学出版社,1995年3月 3]《炼油工程师手册》,侯芙生,石油工业出版社,1994年10月 [4]《中国炼油技术》(第二版),候祥麟,中国石化出版社,2001年7月 第1次课(2学时) 绪论1.1-1.4节 、主要内容 (1)石油及石油炼制的概念。石油的成因 (2)石油炼制工业在国民经济中的地位。 (3)本课程的研究内容与课程特点 (4)本课程教与学的方法 重点及难点 重点:石油及石油炼制的概念:石油及其炼制工业在国民经济中的地位;本课程的研究内容与 课程特点。 难点:本课程的研究内容与课程特点。 四、要求掌握知识点和分析方法 石油及石油炼制的基本概念 五、教授思路及教学方法 (1)通过近年来国内外石油炼制工业发展的大量图、表数据,以及石油炼制产品与人们的衣食 住行等的密切关系,阐述石油及其炼制工业在国民经济中的主要地位和作用,以激发学生学习“石油 炼制工程”这门专业课的兴趣。结合课程的研究内容与课程特点,介绍本课程教与学的基本方法。 2)采用多媒体图文并茂的教学手段进行讲授 (3)重点和难点以先介绍知识点,然后结合国内外炼油工业的实际情况、大量数据解释说明的 方法来解决。 第2次课(2学时) 章节 2石油的化学组成2.1-2.2节 、主要内容 (1)石油的一般性状、元素组成、馏分组成 (2)石油馏分的烃类组成,石油馏分中烃类组成的表示法(包括单体烃组成、族组成、结构族 组成) 三、重点及难点 重点:石油的元素组成、馏分组成:;石油馏分中烃类组成的表示法 难点:石油馏分的划分以及名称;结构族组成的概念。 要求掌握知识点和分析方法 (1)石油的一般性状
(2)石油的元素组成,HC及其含义 (3)石油的馏分组成,石油馏分的划分以及名称; (2)石油的烃类组成,石油馏分中烃类组成的表示方法。 五、教授思路及教学方法 (1)从研究石油及其产品的化学组成和性质对于炼油装置的工艺设计、生产管理、油品使用及 石油的综合利用等重要意义出发,首先介绍石油的一般外观性状以及化学组成的含义,再结合石油 化学组成的特殊性,详细介绍石油的元素组成、馏分组成、烃类组成以及石油馏分中烃类组成的表 (2)采用多媒体图文表并茂的教学手段进行讲授 (3)重点和难点以先介绍知识点,然后举例解释说明的方法来解决。 第3次课(2学时) 章节 2石油的化学组成22-2.3节 、主要内容 (1)石油气体及石油馏分的烃类组成 (2)石油中非烃化合物(含硫、含氮、含氧化合物)的存在形态、分布规律、化学属性与危害 三、重点及难点 重点:石油馏分中的烃类类型和烃类组成特点;石油中的非烃化合物的存在形态和分布规律。 难点:石油馏分中的烃类类型及分布规律;石油中的非烃化合物的形态及分布规律 四、要求掌握知识点和分析方法 (1)石油中烃类的类型 (2)石油气体及各石油馏分的烃类类型及分布规律 (3)石油馏分烃类组成的测定方法。 (4)石油中非烃化合物(含硫、含氮、含氧化合物)的存在形态、分布规律、化学属性与危害。 五、教授思路及教学方法 (1)在介绍石油中烃类类型的同时,通过大量生产、科研实验分析数据,归纳出石油中烃类的 复杂性和分布规律,理解和掌握烃类组成表示方法的意义和用途 (2)采用多媒体图文表并茂的教学手段进行讲授; (3)重点和难点以先介绍知识点,然后由生产实践数据逐步解释说明来解决。 第4次课(2学时) 2石油的化学组成242.5节 、主要内容 (1)石油中的微量元素的类型、含量及其分布,石油中微量元素的存在形态与危害。 (2)渣油的性质及其化学组成和结构 3)渣油中的胶质沥青质,胶质沥青质的分类,胶质沥青质的性质和结构特征,石油胶体分散 体系。 、重点及难点 重点:微量元素的类型、含量及其分布;胶质沥青质的性质和结构特征,石油胶体分散体系。 难点:石油中的非烃化合物的形态及分布规律;石油胶体分散体系
四、要求掌握知识点和分析方法 (1)石油中的微量元素的类型、存在形态、含量与分布及对石油加工过程的危害; (2)减压渣油的性质特点,减压渣油的化学组成、结构及其分析方法 3)胶质沥青质的分类,胶质沥青质的性质和结构特征 (4)石油胶体分散体系及其特点 五、教授思路及教学方法 1)通过大量生产、科研实验分析数据,介绍石油中非烃化合物的存在形态,归纳总结石油中 的非烃化合物的分布规律,并通过介绍石油中的非烃化合物的化学属性与危害,使学生了解石油中 的非烃化合物的脱除是日前炼油工业面临的主要难题之一,应引起足够重视。另外,通过介绍渣油 组成特点及其在石油中的含量情况,联系石油加工工艺来说明渣油加工的作用和地位,并结合渣油 加工中的难点介绍渣油的组成、性质和结构特点。在介绍石油分散体系时,结合胶体化学知识,在 讲解新知识时回顾学过的知识,帮助学生培养综合分析能力和知识运用能力 (2)采用多媒体图文表并茂的教学手段进行讲授 (3)重点和难点通过实例、大量分析数据和回顾基础知识逐步解决。 第5次课(2学时) 章节 3石油及油品的物理性质3.1节 主要内容 (1)蒸汽压的定义,纯烃类和石油馏分的蒸汽压的计算方 (2)沸程(馏程)的定义,馏程的测定方法、含义: (3)平均沸点的分类,计算方法和各自的用途。 重点及难点 重点:石油及油品蒸汽压的计算方法;馏程表示的含义;平均沸点的类别和用途。 难点:平均沸点的类别和用途 四、要求掌握知识点和分析方法 (1)蒸汽压的定义,纯烃类和石油馏分的蒸汽压的计算方法 (2)沸程(馏程)的定义,馏程的测定方法、含义; (3)平均沸点的分类,计算方法和各自的用途。 五、教授思路及教学方法 (1)石油及油品的物理性质是不仅是评定油品质量和控制石油加工过程的重要指标,也是进行 炼油工艺装置设计计算的重要依据。首先在回顾纯物质蒸汽压定义和计算方法的基础上引岀石油馏 分蒸汽压的概念,然后,介绍石油馏分的蒸汽压计算方法(查图法和经验公式法)。在馏程、平均沸 点的讲解中,联系后续内容,使学生了解这些物理性质的作用,并通过实例使学生掌握这些物理性 质的定义和计算方法 (2)采用多媒体图文表并茂的教学手段进行讲授 第6次课(2学时) 章节 3石油及油品的物理性质3.2节 主要内容 (1)密度和相对密度定义,密度与温度、压力的关系,石油及油品的密度与化学组成的关系
(2)特性因数、相关指数及粘重常数的定义及其与化学组成的关系 (3)平均分子量定义、分类及其与油品化学组成的关系。 三、重点及难点 重点:石油及油品的密度、相对密度、特性因数、相关指数、粘重常数、平均分子量的定义 计算和测定方法,它们与其化学组成的关系 难点:石油及油品各种物理性质与其化学组成的关系 四、要求掌握知识点和分析方法 (1)密度和相对密度定义,密度与温度、压力的关系,石油及油品的密度与化学组成的关系 (2)特性因数、相关指数及粘重常数的定义及其与化学组成的关系 (3)平均分子量定义、分类及其与油品化学组成的关系。 五、教授思路及教学方法 (1)围绕纯物质的物性参数与石油馏分物性参数的区别与联系展开教学过程。讲授过程中,在 介绍各种物性参数的概念的基础上,注意介绍它们的含义和用途,结合熟悉这些物性参数含义和用 途对生产、设计和研究工作的帮助,使学生产生学习兴趣,并通过大量实例,使学生掌握使用图表 集査图法确定相关物性参数的方法。 (2)采用多媒体图文表并茂的教学手段进行讲授。 第7次课(2学时) 章节 3石油及油品的物理性质3.3节 主要内容 (1)粘度的分类,动力粘度、运动粘度和条件粘度的定义与单位,粘度的测定方法; 2)石油及油品的粘度与其化学组成的关系,粘度与温度和压力的关系; 3)粘温性质及其表示方法,粘温性质与其化学组成的关系,粘度指数及其测定计算方法 (4)油品的混合粘度,气体的粘度 重点及难点 重点:各种粘度的单位及其换算,石油及油品的粘度与其化学组成的关系,粘度与温度的关系 粘温性质及其表示方法,粘温性质与其化学组成的关系,油品的混合粘度的计算方法。 难点:石油及油品的粘度和粘温性质与其化学组成的关系。 四、要求掌握知识点和分析方法 (1)动力粘度、运动粘度和条件粘度的定义与单位; (2)石油及油品的粘度与其化学组成的关系,粘度与温度和压力的关系 (3)粘温性质及其表示方法,粘温性质与其化学组成的关系,粘度指数的含义 (4)油品混合粘度计算方法。 五、教授思路及教学方法 (1)首先介绍粘度在工艺设计、油品(尤其是润滑油)质量评定和油品调和中的重要性,通过 比较各种粘度单位之间的差异,使学生掌握各种粘度单位之间的换算,并阐述粘度的物理意义和重 要用途。通过大量实测数据说明并总结各种烃类和油品的粘度以及粘温性质与其化学组成之间的关 系,强调化学组成是油品性质的决定因素。 (2)采用多媒体图文表并茂的教学手段进行讲授
第8次课(2学时) 章节 3石油及油品的物理性质343.6节 主要内容 (1)石油及其馏分真、假临界性质的定义、计算方法和用途,压缩因子和对比状态,偏心因子 的定义、确定方法和应用 (2)石油及其馏分焓值的定义和求定方法;质量热容的定义和求取方法;汽化热的定义。 (3)石油及其馏分的表面张力和界面张力的定义,折射率的定义,折射率和化学组成的关系 石油馏分的导热系数定义和计算方法及用途。 三、重点及难点 重点:石油及其馏分真、假临界性质的定义及计算方法,压缩因子和对比状态的定义和计算方 法,石油馏分焓值的计算方法,焓值和汽化热与其化学组成的关系。 难点:压缩因子和对比状态的物理意义和计算方法,焓值和汽化热与其化学组成的关系 四、要求掌握知识点和分析方法 (1)石油及其馏分真、假临界性质的定义、计算方法和用途; (2)压缩因子、对比状态和偏心因子的定义、确定方法和应用 (3)石油及其馏分焓值的定义和求定方法,焓值和汽化热与其化学组成的关系 五、教授思路及教学方法 (1)在纯物质临界参数的基础上引出石油馏分的真假临界参数,结合化工热力学知识,介绍纯 物质的临界参薮和石油馏分临界参数计算方法的异同,并明确临界性质的重要用途;强调压缩因子 对比状态和偏心因子的含义和计算方法;在焓值计算中,注意强调如何对焓值进行压力和K值的修 正计算,重点指出石油及其油品焓值和汽化热与其化学组成的关系。在本节课的教学中,特别注重 与化工热力学相关知识的结合 (2)采用多媒体图文表并茂的教学手段进行讲授。 第9次课(2学时) 4石油产品的质量要求41节 、主要内容 (1)石油产品的分类; (2)汽油机的工作过程及其对燃料的使用要求; (3)汽油的蒸发性、安定性、抗爆性、腐蚀性等性能的含义、评定指标以及它们与化学组成的 关系,改善这些性能的主要方法措施: (4)汽油的品种与牌号,牌号划分的依据; (5)醇类汽油机燃料和新配方汽油的基本知识。 重点及难点 重点:汽油的蒸发性、安定性和抗爆性的含义、评定指标及其与汽油化学组成的关系,商品汽 油牌号划分的依据。 难点:汽油的抗爆性与化学组成的关系 四、要求掌握知识点和分析方法 (1)汽油的蒸发性、安定性、抗爆性、腐蚀性等性能的含义、评定指标以及它们与化学组成的 关系 (2)汽油牌号划分的依据
五、教授思路及教学方法 1)提高汽油产品的质量是石油炼制技术发展的重要任务和目标。首先强调汽油产品及其质量 对人类社会发展和人民生活水平提高的重要性,激发学生的学习热情;在介绍汽油发动机工作过程 的基础上,从其工作过程引导学生思考汽油发动机对汽油燃料的基本要求,然后展开汽油各种性能 和评定指标、质量要求的讲解。在课堂上运用大量动画和视频给学生深刻的影响,加深理解和学习 (2)采用多媒体图文表并茂的教学手段进行讲授 第10次课(2学时) 、章节 4石油产品的质量要求42节 主要内容 (1)柴油机的工作过程及其对燃料的使用要求 (2)柴油的燃烧性、蒸发性的含义、评定指标以及它们与化学组成的关系,评定柴油流动性、 安定性、腐蚀性和洁浄度等性能的指标和质量要求,改善这些性能的主要方法措施; (4)柴油的品种与牌号,柴油牌号划分的依据; 三、重点及难点 重点:柴油的燃烧性、蒸发性及流动性的含义、评定指标及其与柴油化学组成的关系 难点:柴油的十六烷值与化学组成的关系,柴油机和汽油机爆震的异同 四、要求掌握知识点和分析方法 (1)柴油的燃烧性、蒸发性的含义、评定指标以及它们与化学组成的关系 (2)评定柴油流动性、安定性、腐蚀性和洁净度等性能的指标 (2)柴油牌号划分的依据 五、教授思路及教学方法 (1)在介绍柴油机工作原理、播放柴油机工作过程的动画和视频等基础上,引导学生思考并提 岀柴油杋对燃料性能的基本要求。然后,介绍这些性能的含义、评定指标及其它们与柴油化学组成 的关系,并与汽油杋的工作工程和对汽油的性能要求(特别是抗爆性)进行对比,指出其异同之处。 在讲课中,随时将前面学过的汽油机和汽油的性质与柴油机和柴油的性质进行对比,从而加深学生 对重点和难点的理解与掌握。 (2)采用多媒体图文表并茂的教学手段进行讲授。 第11次课(2学时) 章节 4石油产品的质量要求4.3节 、主要内容 (1)喷气式发动机的工作过程及其对燃料的使用要求 2)航空煤油的燃烧性的含义及评定指标,它们与化学组成的关系,包括燃烧启动性、燃烧稳 定性和燃烧完全度,生成积炭的倾向以及热值和密度; 3)航空煤油的安定性、低温性能、腐蚀性、洁浄度、起电性和润滑性的含义、评定指标及其 与其化学组成的关系。改善这些性能的主要方法措施; (4)航空煤油的品种与牌号,牌号划分的依据 重点及难点 重点:航空煤油的燃烧性的含义、评定指标以及与其化学组成的关系:其它各种性能与航空煤
油化学组成的关系 难点:航空煤油的热值和密度与化学组成的关系。 四、要求掌握知识点和分析方法 (1)航空煤油的燃烧性与其化学组成的关系 (2)评定航空煤油各种性能的主要指标; 五、教授思路及教学方法 (1)在介绍喷气式发动机工作原理的基础上,引导学生思考并提出喷气式发动机对燃料性能的 基本要求。然后结合喷气式发动机的工作特点,介绍喷气燃料各种性能的含义、评定指标及其它们 与其化学组成的关系,并同时将喷气式发动机的工作过程与汽油机、柴油机的工作工程进行对比, 指出其异同,以达到加深理解和掌握重点、难点内容,知识融会贯通的目的 (2)采用多媒体图文表并茂的教学手段进行讲授。 第12次课(2学时) 章节 4石油产品的质量要求44-4.8节 主要内容 (1)燃料油的分类、用途和主要性能指标; (2)润滑的基本概念,润滑油的分类,润滑油基础油的分类和牌号,添加剂的种类和作用,内 燃机润滑油的主要作用、质量指标及其分类 (3)石油沥青的主要性能指标,石油沥青的化学组成、胶体结构与使用性能的关系,石油沥青 的分类 4)石油蜡的分类,石蜡和微晶蜡的主要性能指标、化学组成和结晶形态、品种和用途; (5)石油焦的分类、主要质量指标、品种和用途 三、重点及难点 重点:燃料油、润滑油、石油沥青、石油蜡、石油焦的分类和主要性能指标,化学组成与使用 性能的关系。 难点:润滑油及基础油的分类,石油沥青的化学组成、胶体结构与使用性能的关系。 四、要求掌握知识点和分析方法 (1)润滑油及基础油的分类,内燃机润滑油的粘度等级和质量等级分类; (2)石油沥青的分类和主要性能指标。 五、教授思路及教学方法 对于润滑油由于在《润滑油与添加剂》课程中要进行详细介绍,因此这里是从润滑油由基础油 和添加剂调和而成以及基础油和添加剂的主要作用等出发,重点介绍润滑油和基础油的基本概念和 分类(包括内燃机油的分类)。对于石油沥青,将结合上一章中关于渣油的化学组成、胶质沥青质的 胶体结构等基础知识,将其与沥青的各种使用性能相结合,方便学生理解,还可以起到复习作用。 其它部分为一般了解性内容,根据情况也可灵活安排学生自学部分内容,教师抽查提问以检査自学 效果。 第13次课(2学时) 章节 5原油评价及加工方案流程5.1-5.2节 主要内容
(1)原油评价的种类,原油一般性质分析、常规评价和综合评价这三种评价方法所包含的基本 内容、目的和作用; (2)原油综合评价的步骤和方法 (3)原油的分类方法 重点及难点 重点:三种原油评价方法所包含的基本内容、目的和作用,原油综合评价的步骤和方法,原油 的关键馏分特性分类法 难点:原油的中比性质曲线,直馏馏分的产率性质曲线。 四、要求掌握知识点和分析方法 (1)原油评价的种类、基本内容、目的和作用 (2)原油综合评价的步骤和方法,原油的实沸点蒸馏曲线、中比性质曲线、直馏馏分的产率性 质曲线的含义和绘制方法 (3)原油的关键馏分特性分类法 五、教授思路及教学方法 (1)原油评价是确定原油加工方案的基本依据,也是炼厂设计和生产的基础资料。本节首先在 介绍原油评价的重要性和原油评价的三个层次以及它们之间相互包含、层层递进关系的基础上, 细阐述原油综合评价的步骤和基本方法。在介绍原油实沸点蒸馏和窄馏分性质、直馏产品的性质和 产率时学生容易混淆,尤其是在介绍不同馏程范围的直馏产品性质及产率时较难理解,应结合第二 章所学的原油直馏馏分和馏分馏程的相关知识,以及直馏产品馏程范围、产率与其产品性质的关系 等综合讲解。在介绍分类方法的时候,要结合已学习的原油性质方面的知识,如密度、特性因数等 加深学生理解,便于记忆;同时还可以介绍一些原油的价格,让学生认识到原油种类决定其价格, 激发学生的学习兴趣 (2)采用多媒体图文表并茂的教学手段进行讲授 第14次课(2学时) 章节 5原油评价及加工方案流程53-54节 主要内容 (1)渣油评价的目的和方法; (2)原油加工方案的基本概念、基本类型,制定原油加工方案的基本方法,各种原油加工方案 的区别和联系。 三、重点及难点 重点:原油加工方案的基本概念和类型,制定原油加工方案的基本方法。 难点:原油加工方案的确定 四、要求掌握知识点和分析方法 (1)原油加工方案的基本概念和类型 (2)原油加工方案的确定方法。 五、教授思路及教学方法 1)在介绍原油加工方案时,主要结合原油性质(原油评价结果)及典型炼厂的实例进行讲解 形象生动,容易掌握和记忆。 (2)采用多媒体图文表并茂的教学手段进行讲授