天津市高等教育自学考试课程考试大纲课程名称：工业化学 2002年6月版 课程代码：0709 天津市高等教育自学考试课程考试大纲课程名称：工业化学 课程代码：0709第一部分 课程性质与目标一、课程性质与特点本课程是高等教育自学考试化学工程专业（独立本科段）所开设的专业课之一，它是一门理论联系实际、应用性较强的课程。本课程选择具有典型化工过程及设备的基础化工产品生产工艺作为教学内容，主要介绍将原料经过化学和物理变化生成化工产品的方法和过程（重点是化学反应过程）。着重对方法原理的阐述，对工艺过程及设备结构、产量及质量的影响因素等的深入分析和工艺条件的选择，利于考生掌握化学工艺过程的特点和化工生产概貌，并能举一反三，易于了解其他未讲授过的化工过程。二、课程目标与基本要求使学生通过本课程的学习，了解化学工业生产的基本过程，掌握化工过程的基本原理和工艺知识，掌握化工计算的基本概念和主要计算方法。为进行化工过程开发、设计和生产管理打下基础。课程的基本要求为：（1）正确理解有关化工过程的基本概念和理论；（2）掌握化学工艺特点和确定工艺条件的原则；（3）了解如何组织生产流程以及化工设备的作用、结构、材质和操作要点；（4）能够对化工过程进行初步的物料衡算及热量衡算。通过学习，能理论联系实际，分析和解决化工生产及化工过程开发中出现的工艺问题。三、与本专业其他课程的关系工业化学与化学工程专业的许多其他课程有密切关系。化工热力学、化工传递过程、化工分离过程、化学反应工程等是本课程的基础，本课程又是化工工艺设计与过程开发、化工安全与环保等课程的基础。第二部分 考核内容与考核目标第一章 工业化学与化工计算基础一、学习目的与要求通过本章学习，正确理解与化学工艺有关的化学反应平衡、化学反应速率、相平衡等化学原理和基本概念，明确其在生产过程中的应用；了解化工生产过程的基本组成和一些通用机械与设备的结构及作用。二、考核知识点与考核目标（一）化工生产中的主要操作变量及其单位（一般）识记：对化工生产具有重要影响的操作变量的名称。理解：各操作变量的含义及单位。应用：根据不同单位制之间的换算关系，进行以上变量的单位换算。（二）化学反应的分类及其特点（次重点）识记：化学反应的分类方法及各类反应的名称。理解：各类反应的特点以及这些特点与操作变量的确定有何关系。（三）化学反应速率概念及其影响因素（重点）识记：研究化学反应速率的意义。理解：（1）化学反应速率的定义及其表达式；（2）平均反应速率和瞬时反应速率的含义。应用：分析操作变量对反应速率的影响。（四）化学反应平衡原理及应用（重点）识记：（1）可逆反应与不可逆反应的总反应速率（净反应速率）；（2）反应达平衡时的总速率及系统中各组分浓度与时间的关系。理解：（掌握）：（1）平衡常数概念及其表达式；（2）平衡常数的应用。应用：分析操作变量对化学平衡的影响。（五）相平衡有关概念及定律（次重点）识记：物质的三态；相的定义；相平衡的定义。理解：（1）气-液相平衡的特点；（2）饱和蒸汽压的定义及其与温度的关系；（3）理想情况下多组分系统的气相饱和蒸汽压计算公式（拉乌尔定律）；（4）固体在液体中的溶解度定义；（5）气体在液体中的溶解度定义；（6）亨利定律公式及式中各项的含义。应用：（1）运用拉乌尔定律计算饱和蒸汽压；（2）运用亨利定律估算气体的溶解度。（六）化工生产过程的基本组成（次重点）识记：（1）化工生产过程三大步骤的名称及各步骤的作用；（2）化工生产中物理过程（化工单元操作）的主要类别、名称和功能。（七）流体输送设备（一般）识记：（1）液体输送的主要机械名称和功能；（2）气体输送与增压的主要机械名称和功能。理解：（1）离心泵、往复泵工作原理、适用范围和使用要求；（2）鼓风机、压缩机工作原理、使用范围。（八）换热设备（一般）识记：换热设备的种类。理解：各类换热设备的基本结构及其优缺点。（九）传质设备（一般）识记：主要传质设备的名称和功能。理解：（1）传质设备的特点；（2）填料塔和板式塔的基本结构和特点。第二章 硫酸工业一、学习的目的与要求 通过本章学习，了解以硫铁矿为原料生产硫酸的主要生产过程和工艺流程。正确理解硫铁矿焙烧、二氧化硫氧化和三氧化硫吸收三个反应过程中的反应特点、化学原理及有关概念。掌握各反应过程工艺条件的确定原则；掌握气-固相反应的速度控制步骤概念，分析沸腾焙烧技术的优缺点；掌握最适宜反应温度概念和多段固定床催化反应器的结构和适用对象。二、考核知识点与考核目标（一）硫酸产品的规格和用途（一般）识记：硫酸的两种规格及硫酸在国民经济各部门的应用。（二）生产硫酸的原料和硫铁矿生产硫酸的工艺过程（次重点）识记：（1）工业上生产硫酸的几种原料及其主要含硫成分；（2）硫酸生产的原则流程。理解：硫铁矿生产硫酸的四个工艺过程的作用及各化学反应过程的主要反应。（三）二氧化硫炉气的制备原理、工艺及设备（重点）识记：（1）硫铁矿焙烧过程的主反应和副反应；（2）固定床、流化床和气力输送床的概念。理解：（1）硫铁矿焙烧主反应的特点；（2）气-固非均相反应总速度的控制步骤概念；（3）提高化学反应速度的措施；（4）提高扩散速度的措施；（5）沸腾焙烧炉的主要结构及各部分的作用；（6）确定温度、矿料粒度、风速等沸腾焙烧炉操作条件的原则；（7）炉气中SO2含量存在极限值的原因。应用：（1）根据沸腾焙烧炉的工作原理及操作条件，阐明沸腾焙烧技术的优缺点；（2）根据空气焙烧硫铁矿炉气理论组成计算方法，计算过量空气焙烧的炉气组成。（四）二氧化硫炉气的净化方法和设备（一般）识记：二氧化硫炉气的成分及炉气中各种杂质的危害性。理解：（1）旋风除尘、文氏管水洗涤、泡沫塔水洗涤、电除尘除雾、浓硫酸干燥等方法的原理；（2）各种净化方法脱除对象及各法特点的比较。（五）二氧化硫氧化反应的理论基础和工艺条件（重点）识记：目前普遍采用的二氧化硫氧化反应催化剂的名称和主要组成。理解：（1）二氧化硫氧化反应的特点，该反应的平衡常数KP和平衡转化率Xe的定义，温度、压力、组成对KP和Xe的影响；（2）催化剂的作用，催化剂起燃温度和耐热极限温度的概念；（3）最适宜反应温度的概念，最适宜温度线和平衡线的含义。应用：（1）根据化学平衡和反应速率原理、能量消耗、投资和生产费用等原则，阐述二氧化硫氧化反应过程温度、压力、SO2起始浓度、最终转化率等工艺条件的选定；（2）解释硫酸生产的“两转两吸”工艺流程可提高最终转化率的原因。（六）二氧化硫转化器的型式和结构（重点）识记：二氧化硫转化器的型式多段式固定床反应器。理解：（1）二氧化硫氧化催化剂床层分多段的原因；（2）多段间接换热式转化器的结构、换热方式，它的温度-转化率操作线形状及含义；（3）多段冷激式转化器的结构、换热方式；（4）炉气冷激式转化器的温度-转化率操作线形状及含义。应用：根据多段间接换热式转化器和多段冷激式转化器的结构、换热方式，比较它们的优缺点。（七）二氧化硫催化氧化的工艺流程（重点）理解：（1）四段转化间接换热流程中各设备的作用和配置顺序；（2）反应热的排除方式和利用方式。应用：画出四段转化间接换热流程示意图（只画出主要设备及它们之间的物流联系，转化器可再简化，不必画调节分路），分析该流程中热量利用的方式和合理性。（八）三氧化硫的吸收过程（一般）识记：三氧化硫的吸收流程。理解：（1）三氧化硫吸收反应及其特点；（2）选定三氧化硫吸收剂种类和浓度的依据；（3）吸收温度、吸收剂出塔浓度对三氧化硫吸收率的影响。（九）硫酸生产中三个主要反应过程的特点（次重点）识记：三个主要反应过程的名称。理解：（1）硫铁矿焙烧过程的特点，氧的扩散和温度对反应速率的影响；（2）二氧化硫氧化过程的特点，多孔固体催化剂内表面利用率概念及其重要性；（3）最适宜反应温度线与多段式固定床反应器结构的关系；（4）三氧化硫吸收过程的特点，防止酸雾形成的关键。（十）硫酸生产流程的基本特点和“三废”的治理（一般）识记：（1）硫铁矿生产硫酸总流程的特点；（2）反应热利用在硫酸生产总流程中的体现；（3）硫酸生产中废气、废液、废渣的来源和治理方法。第三章 纯碱工业一、学习的目的与要求通过本章学习，了解工业上生产纯碱的两个主要方法和过程。正确理解氨碱法的每个加工过程（步骤）的方法原理、主要反应的特点和各工艺条件的影响和选定依据。掌握钠利用率、固定氨和游离氨等基本概念，以及碳化塔和蒸氨塔的结构及操作要点。学会石灰石煅烧窑窑气组成的计算方法。二、考核知识点与考核目标（一）纯碱的主要工业生产方法和过程（一般）识记：（1）氨碱法（苏尔维法）制纯碱的主要生产过程，该法存在的问题；（2）联合制碱法的原则流程，该法存在的问题。（二）石灰石煅烧过程的特点、设备结构和窑气的理论组成（次重点）识记：煅烧石灰石的目的。理解：（1）石灰石煅烧主要反应的特点，温度对石灰石煅烧过程的影响；（2）配焦比定义，窑气的成分及其理论组成的计算方法；（3）石灰窑的基本结构、窑内温度分布情况及各温度区段的作用。（三）盐水精制方法及原理（一般）识记：盐水中杂质的危害性。理解：盐水精制的主要方法及该法的原理和步骤。（四）盐水吸氨过程的特点、影响因素和设备结构（重点）识记：盐水吸氨的目的。理解：（1）溶液中游离氨和固定氨的概念；（2）盐水吸氨过程的特点及主要反应；（3）吸氨塔的基本结构及各部分的功能；（4）冷却对盐水吸氨过程的重要性。应用：根据吸氨塔结构和吸氨流程，指出保证氨盐水良好冷却的措施。（五）氨盐水碳酸化过程的特点及工艺条件分析（重点）识记：氨盐水碳酸化过程的原料和产品。理解：（1）氨盐水碳酸化的主要反应、过程特点；（2）钠利用率的概念；各种操作参数对系统相平衡的影响；（3）各因素对重碱（NaHCO3）结晶质量的影响。应用：（1）根据氨盐水碳酸化过程特点和相平衡影响因素分析，指出提高钠利用率 的措施；（2）指出在碳酸化过程中制得粒度较大的NaHCO3结晶的工艺措施。（六）碳酸化工艺流程、碳化塔结构及操作要点（重点）识记：碳酸化工艺流程示意图。理解：（1）碳化塔基本结构；（2）碳化塔全塔温度分布的控制及其目的；（3）“倒塔”操作的目的和安排。（七）重碱过滤目的和设备工作原理（一般）识记：（1）过滤的功能和重碱过滤目的；（2）回转真空过滤机基本结构及各滤段的作用。（八）重碱煅烧过程的特点和设备（一般）理解：（1）重碱煅烧反应和过程特点；（2）重碱煅烧炉的炉型和结构特点。（九）氨回收的方法、设备和主要操作条件（重点）理解：（1）制纯碱过程中氨的作用，氨的循环方式；（2）游离氨和固定氨的回收方法（蒸氨原理）；（3）蒸氨塔的基本结构，低压水蒸气作为蒸氨过程热源的优点；（4）蒸氨塔的操作条件及其对蒸氨过程的影响。应用：根据蒸氨原理、蒸氨塔结构和操作条件分析，指出如何保证最大限度地回收氨。（十）氨碱法制纯碱生产总流程的基本特点（次重点）识记：氨碱法制纯碱生产总流程。理解：总流程的基本特点。第四章 合成氨工业一