辽宁石化职业技术学院物料分离过程与操作课程整体设计.docx

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辽宁石化职业技术学院物料分离过程与操作课程整体设计

辽宁石化职业技术学院

物料分离过程与操作》课程整体设计

管理信息

课程名称:

物料分离过程与操作

课程代码:

制定人:

于月明

合作人:

修订人:

批准人:

版次:

时间:

2009-7

课程性质

《物料分离过程与操作》课程是炼油技术专业的专业必修课,是在基础化学、流体流动过程与操作、传热过程与操作之后开设的具有应用型特点(操作性很强)专业课程。

学分:

7

学时:

132

授课对象:

炼油技术专业二年级学生

性质:

专业课

先修课:

基础化学、化工制图

后续课:

石油炼制生产技术、顶岗实习、毕业设计

课程整体设计

1、课程目标设计

总体能力(技能)目标:

总体能力目标能根据混合物某种物理性质合理选用蒸馏、吸收、萃取不同方法对其进行分离并制定出经济合理的分离方案;能正确调节装置操作参数使生产过程稳定;能对操作过程的影响因素进行分析预防生产事故发生;能对蒸馏、吸收、萃取设备进行工艺设计。

具体目标:

能力目标:

(1)能利用化工手册、工艺图表、网络资源等,获取有用信息;

(2)能根据物料性质,按照分离要求选择并制定经济合理的分离方案;

(3)能平稳操作精馏塔、吸收塔和萃取塔,保证产品质量;

(4)能优化精馏塔、吸收塔和萃取塔的操作条件,预防异常事故发生;

(5)能进行正确分析影响精馏塔、吸收塔和萃取塔操作条件的因素,提高分析、解决问题能力;

(6)能够进行简单分离系统的工艺设计(板式塔)。

知识目标:

(1)了解精馏塔的分类、各种塔板的特点;

(2)理解精馏塔流体力学性能对精馏操作的影响;

(3)掌握精馏原理;

(4)掌握双组分连续精馏塔的典型计算;

(5)掌握浮阀塔板设计原则;

(6)了解吸收设备的结构和特点;

(7)理解吸收的定义、依据及相平衡与吸收的关系;

(8)掌握吸收剂用量和吸收液出口浓度计算;

(9)掌握填料层高度计算;

(10)了解萃取操作的经济性;

(11)了解液——液萃取设备及其选用;

(12)理解溶剂选择原则;

(13)掌握萃取过程的原理;

14)掌握单级萃取过程的计算,多级萃取过程的计算及互不相溶物系的萃取过程计算

素质目标:

(1)在操作过程中,穿工作服、戴安全帽、正确使用工具,体现安全意识;

(2)在检测产品质量时,坚持以事实为依据,体现诚信意识和质量意识;

(3)小组成员在工作过程中,分工合作明确,共同解决问题,体现团队精神和合作意识;

(4)在个人评价时,能实事求是、客观公正的评价自己,体现公平、公正意识;

(5)在小组讨论时,能认真倾听别人发言,体现出尊重他人、文明礼貌的素质。

2、课程内容设计:

模块名称

项目

学时

精馏过程与操作

(68学时)

项目一(入门项目)乙醇一一水系统的分离

36

项目二(主导项目)C4、C5、C6、C混合气体的分离

32

项目三(自主项目)重油催化裂化产品的分离

吸收过程与操作

(36学时)

项目一(入门项目)CO2空气混合气体的分离

24

项目二(主导项目)C4与COCO、2、H2、Q的分离

12

项目三(自主项目)催化裂化汽油的吸收稳定

萃取过程与操作

(20学时)

项目一(入门项目)丙烯酸丁酯与甲苯磺酸的分离

12

项目二

8

合计

124

3、能力训练项目设计

能力训练项目名称

任务名称

拟实现的能力目标

相关支撑知识

训练方式手段及步骤

结果

(可展示)

吸收解吸

入门项目:

二氧

化碳

与空气的分离

1.1

确定分离万案

能根据任务单查找资料,收寻相关信息

混合物分类液相混合物分离方法

1.介绍项目背景

2.下达工作任务

分离方案

1.2

确定工艺流程

能按照正确方式摆通流程

吸收知识简介设备的分类、作用

仪表控制方案填料的作用填料形式简介阀门的作用

1.小组讨论

2.教师点评

3.知识归纳

4.方案元善

装置原理流程图

1.3

确定控制万案

能正确分析吸收解吸过程中各参数(温度、压力、流量、液位)的控制范围,能找出参数间的关系

相平衡关系(亨利定律)

四大调节参数的作用

影响因素

1.常用流量的测量方法介绍

2.装置上所用仪表的使用条件、原理

3.液位的测量方法

4.温度、压力的控制手段

控制方案

1.4

分离操作

(1)

能在指定装置上进行生产操作

能实现平稳操作

传质方向判断

装置开车步骤

1.查流程,认识设备及测量元件

2.教师演示操作

3.师生共同总结操作

中的问题

操作原始记录

1.5

分离

操作

(2)

能根据现象分析原因操作能调整参数处理事故剂用能实现平稳操作

2线方程

冃量及吸收液出口浓度计算

1.熟悉操作步骤

2.认识装置中设备等

3.学生分组实际操作

4.师生共同解答操作

中的问题

操作中的问题

原始数据记录

吸收解吸模块

主导项目

C4与

一氧化碳混合气体的分离

2.1

确定分离万案

原理能根据任务单查找资蚀”

理论料,收寻相关信息*

离物

1

9系的性质

1•项目背景介绍

2•下发工作任务书

分离方案

制定

2.2确定工艺流程

能按照正确方式摆通流程

吸收剂的选择传质推动力与传质速率方程

1.仿真操作流程

2.下发工作任务书

绘制带控制点流程图

2.3

确定控制万案

能正确使用指疋控制相关手段操作

知识

定态操作含义

1.常用仪表控制方案介绍

2.DCS操作

控制方案

2.4

◎与

一氧化碳的分离

能熟练操作吸收解吸

装置

填料层高度计算

1.教师指导学生操作

2.教师解答操作中出现的问题

3.师生总结操作

操作问题记录

操作成绩

2.5

C4与

一氧化碳的分离

能平稳操作吸收解吸才*系数装置

(计算

1.教师解答操作中出现的问题

2.教师指导学生处理异常事故

3.师生共同总结

现象表现

原始记录

吸收解吸

自主项目重油催化

3.1

制定分离万案

歹u化

能根据任务单查找资

吸收

料,收寻相关信息吸收

:

气体的组成〔稳定的目的及

工艺指标

1.项目背景介绍

2.下发工作任务书

分离方案

制定

裂化气体吸收稳定

3.2确定工艺流程

能按照正确方式摆通流程

吸收剂选择装置特点

1.查阅资料

2.吸收稳定工段流程查阅

3.仿真流程

绘制吸收稳定原理流程图

3.3

确定控制万案

能对给疋控制方案进

行熟练操作

控制手段特征

1.操作练习

控制方案

3.4

重油催化裂化气体吸收

装置

能操作吸收解吸装置

t操作的基本原则

1.教师指导学生操作

2.调节操作参数,控制操作过程

操作成绩

3.5

重油催化裂化气体吸收

常见

能平稳操作吸收解吸

装置

常见

1事故现象与分析

1事故处理办法

1.学生独立操作

2.学生在教师指导下处理事故

现象表现

处理结果

原始记录

精懈模块

入门项目乙醇-水的分离

1.1

选择分离方案

能根据乙醇-水物性选出合理的分离方案

乙醇、水的物性液相混合物分离方法

精馏原理

1.介绍项目背景

2.下达工作任务

工作任务

分离方案

1.2

确定分离流程

能确定乙醇-水分离系统的设备,确定合理的工艺流程

精馏设备类型、作用

1.熟悉典型装置流程

2.精馏装置现场摆通流程

画出原理流程图

1.3

选择控制万案

能正确分析精馏过程各参数(温度、压力、流量、液位)的控制范围,能找出参数间的关系

饱和蒸汽压、沸点、流量、流速的关系、相平衡方程、拉乌尔定律、热量平衡、物料平衡,操作线方程

1.精馏装置现场认识相关仪表、阀门

2.DCS知识简介

3.乙醇-水分离概况介绍

4.操作因素分析

5.控制方案制订

生产控制

万案

1.4

分离乙醇-水的操作1

稳疋能在指定装置上进行进料生产操作加热

能实现平稳操作冷去

产品

二操作的含义

I•方式

〈方式

]方式

[质量检测

1.教师演示操作

2.学生摆通实际装置流程

3.学生实际操作

操作步骤

操作原始

记录

1.5分

离乙醇-水的操

作2

能根据现象分析原因能调整参数处理事故处理能对“三废”进行正确处理

能实现平稳操作

操作因素分析

故障现象

防止措施

2办法

安全阀的原理,安全阀的作用,联锁、自保原

理、安全条例、

环保细则

1•仿真操作

2•实际操作

操作记录

主导项目重油催化裂化产品的分离

2.1制定分离方案

能根据催化产品性质

确定分离方案

精馏原理

催化裂化产品性质

催化分馏塔特

八、、

1.介绍项目背景

2•下达工作任务

分离方案

确流选控方

22定和择制案

能根据物料性质确定工艺流程

能根据调节参数制定控制方案

催化产品的质量指标

进料热状态方程;

五种进料状态对进料位置影响

1.基地汽提塔进料口设置(三个)

2.熟悉催化裂化分馏工段流程

3.精馏装置现场摆通流程

带控制点工艺流程图

2.3分

离操

作1

能在指定装置上进行生产操作最小

能实现平稳操作

操作

回流的概念;

芬斯克方程与全回流的关系;

、回流与适宜回

流比的关系;

2过程的影响因

1.熟悉操作步骤

2.摆通装置流程

3.仿真操作

操作步骤操作记录

2.4分

离操

作2

能在指定装置上进行生产操作

能实现平稳操作

理论塔板数的计算方法:

图解法

——逐板计算法

-捷算法

1.常见事故现象分析

2.预防措施与处理办法

3.仿真操作

操作记录处理结果

3.1制疋方案、选择流程

能根据催化产品性质确定分离方案能根据物料性质确定工艺流程

精馏、回流的概念

精馏的必要条

精馏原理

1.了解项目背景

2.制疋方案流程

带控制点流程图

自主

项目

3.2分

离操

作1

能在指定装置上进行生产操作

能正确调整各控制参数

精馏操作原则步骤

精馏操作调节

方法

1.仿真操作

操作记录(操作成绩)

3.3分

离操

作2

能在指定装置上进行异常事故处理

精馏过程常见事故原因预防措施与处理办法

1.仿真操作

事故现象

处理结果

萃取模块

主导项目分离丙烯酸丁脂与甲苯磺酸

1.1分离方案选择

能根据丙烯酸丁脂-

甲苯磺酸物性选出合理的分离方案

萃取的概念;

液-液萃取原理萃取设备的类

型;

1•项目背景介绍

分离方案

1.2

确定流程确定控制万案

能确定分离系统的设备

确定合理的工艺流程能够选择合理的控制万案

萃取剂选择原则;

部分互溶物系液液相平衡关系;

精馏、吸收与萃取的区别

1.熟悉萃取操作流程

2.摆通流程

操作记录

1.3

分离丙烯酸丁脂-甲苯磺酸的操作

影响

能在指定装置上进行

生产操作3

稳定能实现平稳操作+口“

操作

»萃取操作的因

素;

二操作含义;

泊勺经济性

1.动手操作

2.平稳操作

操作记录

项目报告

自主

项目

2.1分离方案选择

单级

能根据混合物性质选出合理的分离方案多级

〔萃取过程的计算

〔萃取过程的计

1.项目背景介绍

分离方案

2.2

确定流程确定控制万案

能确定合理的工艺流

液-

能够选择合理的控制液

万案

液萃取设备选用

1.仿真操作流程

2.常用仪表控制方案

操作记录

2.3

分离

操作

萃取

能在指定装置上进行

生产操作

能实现平稳操作

(操作影响因素

(温度、压强、两液相密度差、界面张力、黏度)

1.仿真操作

操作记录项目报告

4、进程表设计

教学目标和主要内容

单元标题

能力目标

项目编号

知识目标

其他内容(课程主要内容)

考核内容方法

1

4

课程安排

课程的总体能

力目标

1

课程的知识目标

制图知识;仪表知识;设备使用知识;

考核方

式;

情景介绍

2

1

4

分离方案讨论

能根据任务单查找资料,收寻相关信息

1.1

了解混合物分

类;

了解液相混合物分离方法;

理解吸收的概念;

混合物的分离方法:

精馏、沉降、萃取、干燥

1.分离

万案

2.发言

记录

3

4

确定工艺流程

能按照正确方式摆通流程

1.2

了解塔设备的分类、作用;

了解填料的形式及作用;

了解仪表控制万案;

原理流程带控制点流程

1.回答问题记录

2.分离的原理流程图

4

2

4

控制方案制定

能正确分析吸收解吸过程中各参数(温度、压力、流里、液位)的控制范围,能找出参数间的关系

1.3

掌握相平衡关系(亨利定律);了解四大调节参数的内容及调节方式;

手动控制

自动控制:

串级控制、

分程控制等

控制方案

5

3

4

分离操作

能在指定装置上进行生产操作

能实现平稳操作

1.4

掌握传质方向判断依据;熟悉装置操作步骤;

操作规程

操作记录

6

4

分离操作

能根据现象分析原因能调整参数处理事故能实现平稳操作

掌握

1•掌握

1吸收操作线方

程;

1吸收剂用量及

吸收液出口浓

度计算

报告的格式与框架

项目报

7

4

4

2.1

确定分离万案

2.2

确定工艺流程

能根据任务单查找资料,收寻相关信息能按照正确方式摆通流程

2.1

2.2

掌握摩尔比的概念和换算;理解分子扩散和对流扩散的概念

分离方案的框架和内容带控制点的工艺流程图

分离方案制疋绘制带控制点流程图

8

4

2.3确定控制万案

2.4

Q与

一氧化碳混合气体的分离

能正确使用指定控制手段操作

能熟练操作吸收解吸装置

2.3

2.4

掌握传质速率方程的基本形式;

掌握界面浓度的计算方法;理解气膜控制与液膜控制;

吸收单元操作的原则

(主要步骤)

控制方案操作成绩

9

4

2.5

C4与

一氧化碳混合气体的分离

能平稳操作吸

收解吸装置

2.5

掌握传质单元

高度的计算;掌握传质单元数的计算;掌握填料层高度计算;

项目报告的格式与框架

操作问题记录操作成绩

10

5

4

1.1

选择分离方案

能根据乙醇-水物性选出合理的分离方案

1.1

掌握精馏的概念;

了解精馏塔的类型;

了解精馏的分类;

掌握泡点、露点的概念及方程,理解相平衡方程;

理解t-x-y图;

乙醇、水的物性

分离方案

11

4

1.2

确定分离流程

能确定乙醇-水分离系统的设备,确定合理的工艺流程

1.2

掌握精馏的必要条件;

理解精馏原理;

乙醇-水溶液相图

原理流程

12

6

4

1.3

选择控制万案

能正确分析精馏过程各参数(温度、压力、流量、液位)的控制范围,能找出参数间的关系

1.3

掌握流量、液位的控制手段;掌握温度与组成的关系;掌握压力与相对挥发度的关系;

控制方案

13

7

4

1.4

分离乙醇-水的

能在指定装置上进行生产操作

能实现平稳操

掌握

1.掌握

理解

I物料衡算方法;物米I两段操作线方_料计物米

程;

!

稳定操作含义;

!

•加热方式

!

•冷却方式

产品质量检测方法

操作记录

操作

1

掌握

1进料的五种方

式;

14

4

1.5

分离乙醇-水的操作

2

能根据现象分析原因能调整参数处理事故能对“三废”进行正确处理能实现平稳操作

1.5

掌握精馏操作的影响因素;

故障现象防止措施安全阀的作用联锁、自保原理

操作记

录项目报

15

4

2.1

制定分离万案

能根据催化产品性质确定分离方案

2.1

掌握精馏原理了解催化裂化产品性质

了解催化分馏塔特点

16

8

4

2.2

确定工艺流程、选择控制万案

能根据物料性质确定工艺流程

能根据调节参数制定控制方案

2.2

掌握进料热状态方程;

掌握五种进料状态对进料位置影响

基地汽提塔进料口设置

(三个)

催化裂化分馏工段流程

17

4

2.3

分离操作

1

能在指定装置上进行生产操

作2.3

能实现平稳操作

掌握

掌握芬斯克方程与全回流的关系;

1最小回流与适宜回流比的关系;

理解操作过程的影响因素;

9

4

2.4

分离操作

2

能在指定装置上进行生产操作

能实现平稳操作

(三

掌握理论塔板数的计算方法:

[种)

常见事故现象预防措施与处理办法

操作记录处理结果

18

4

1.1

分离方案选择

能根据丙烯酸丁脂-甲苯磺酸物性选出合理的分离方案

1.1

掌握萃取的概

念;

理解液-液萃取原理

了解萃取设备

的类型;

丙烯酸丁脂、甲苯磺酸的物性

分离方案

19

10

4

1.2

确定分离流程确定控制

能确定分离系统的设备

确定合理的工

艺流程

能够选择合理

的控制方案

1.2

了解萃取剂选择原则;

掌握部分互溶物系液-液相平衡关系;

精馏、吸收与萃取的区别

原理流程控制方案

万案

20

11

4

1.3

分离丙烯酸丁脂-甲苯磺酸的操作

能在指定装置上进行生产操作

能实现平稳操作

理解

1.3

理解

*影响萃取操作的因素;

*稳定操作含义;

操作的经济性

操作记录

21

4

2.1

分离方案选择

能根据混合物性质选出合理的分离方案

单级

2.1z

多级

〔萃取过程的计算

〔萃取过程的计

分离方案

22

12

4

2.2

确定分离流程确定控制万案

能确定合理的

工艺流程能够选择合理的控制方案

2.液-

液萃取设备选用

操作记录

23

13

4

2.3

分离

操作

能在指定装置上进行生产操作

能实现平稳操作

萃取

2.3

(操作影响因素

(温度、压强、两液相密度差、界面张力、黏度)

操作记

录项目报

5、第一节课梗概

(1)介绍本门课程的性质、课程目标及课程内容安排;

(2)进行教学场景设计,以锦州石化公司催化裂化装置分馏工段为背景,老师是车间生产主

任,学生是车间工人,该车间分馏工段开车投产,工作岗位包括进料、加热升温、建立回流、

塔顶出料、塔底出料、DCS控制等,各岗位都有具体的工作制度和岗位职责。

(3)场景模拟,介绍项目背景,将学生分成6组,各自负责从进料到DCS控制的相关工作,老师下发各组的具体任务单并与各组组长签订合同。

6、考核方案设计

《物料的分离与操作》课程总评分表

课程名称:

学生姓名:

班级:

项目

评价内容

得分

权重

总比例

总评

终结性评价

知识考核

30%

30%

综合考核

70%

过程性评价

入门项目

教师评价(40%)

15%

70%

学习档案(30%)

小组评价(15%)

自我评价(15%)

主导项目

教师评价(30%)

25%

学习档案(20%)

小组评价(30%)

自我评价(20%)

自主项目

教师评价(20%)

30%

学习档案(20%)

小组评价(35%)

自我评价(25%)

综合项目

教师评价(30%)

30%

学习档案(20%)

小组评价(30%)

自我评价(20%)

说明:

本课程考核分为终结性评价和过程性评价。

终结性评价包括知识考核和综合考核,知识考核在具体操作上要求学生分别完成标准化试题的闭卷考试和开放性试题的开卷考试。

标准化试题来自试题库,采用机考的方式随机抽取相关知识体系的题目。

开放性试题采用无标准答案或答案不唯一的试题,学生可以利用参考书籍辅助解答,着重考核学生获取知识、信息的能力。

综合考核的形式是实操考核,主要用于进行学生综合素质的测评。

考核注重综合性、实践性和开放性,教师预先准备好数十个题目,然后在考试时采取抽签的方式进行。

要求学生在规定的时间、规定的场所内完成包括文献检索、方案制定、试验准备、试验和改进、数据处理、报告出具在内的一个完整的工作任务。

最后综合学生的考试资料、实际表现和测定结果给予成绩评定。

重点强调过程性评价,所有评价的结果,都记录在统一编制的过程性评价表(表1〜表7)上,这些评价表中记录着学生的综合学习表现,将评价的视野投向学生的整个学习过程,凡是有价值的学习结果都得到肯定的评价,而不管这些学习结果是否在预定的目标范围内。

各自所占比例见上表。

(1)学习档案主要考察学生在完成每一项目中资料的收集、整理与归档,以小组为一评价整

体;

(2)活动表现成绩为学习中能力训练可展示成果、作业成绩的平均;

(3)综合评价则是教师针对各工作室在完成项目过程中所表现出的关键能力、素质情况作出综合评价,然后再根据学习活动记录表计算出每个成员在项目中的贡献度系数,用综合评价的分数乘以贡献度系数即教师对学生个体的综合评价;

(4)学生自评主要由学生根据自己各单元学习过程中的表现作出自我评价;

(5)学生互评则是各工作室根据学习活动记录表对每个成员在工作岗位上的具体表现作出评价,文字叙述意见,给出分数。

组别:

表1:

学习活动记录表(小组评价表)

项目名称

日期

任务名称

工作内容

难度

执行人

执行情况

备注

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