Рабочая программа по предмету теоретические основы химической технологии.
рабочая программа по химии на тему

Вид учебной работы

Объём часов

Максимальная учебная нагрузка (всего)

80

Обязательная аудиторная учебная нагрузка (всего)

54

       в том числе:

       практические занятия

30

       контрольные работы

2

Самостоятельная работа обучающегося (всего)

26

       в том числе:

       индивидуальные задания

10

       тематика внеаудиторной самостоятельной работы

12

Итоговая аттестация в форме зачёта.

Наименование

разделов и тем

Содержание учебного материала, лабораторные работы и практические занятия,

самостоятельная работа обучающихся.

Объём часов

Уровень освоения

1

2

3

4

Введение

Предмет теоретические основы химической технологии. Основные направления развития химической техники и технологии. Качество и себестоимость химической продукции. 

Самостоятельная работа обучающихся:

Теория химического строения веществ, основные положения теории.

Химическая промышленность, современные направления развития химической промышленности.

1

1

2

Раздел  1.

Теоретические основы  и аппаратурное оформление процессов химического превращения веществ

21

Тема 1.1

Химическое превращение веществ, его составляющие и их основные характеристики

5

Тема 1.1.1

Основные показатели ХТП

Понятие, структура, классификация, основные показатели химико-технологического процесса (ХТП). Стадии ХТП, основная стадия. Расходные коэффициенты, скорость, степень превращения, выход продукта, избирательность ХТП. Факторы, обеспечивающие выход целевого продукта.

Демонстрации:

Структурная схема ХТП.

Самостоятельная работа обучающихся:

Принцип Ле-Шателье. Определение оптимальных условий проведения ХТП

1

1

2

Тема 1.1.2

Расчёты материальных, энергетических и технологических показателей ХТП

Практическое занятие № 1

Составление материального и теплового балансов ХТП по реакции.

Определение расходных коэффициентов  ХТП по сырью и энергии, выход готового продукта, с учетом концентрации исходных веществ. Расчет констант химического равновесия, скорости и избирательность ХТП.

Демонстрации:

Информационный плакат с расчетными формулами.

Самостоятельная работа обучающихся:

Расчеты технологических показателей ХТП по заданиям.

2

1

2

Тема 1.1.3                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  

Расчеты термо-динамических характеристик ХТП

Практическое занятие № 2

Расчет энергии Гиббса, как критерия движущей силы химико-технологического процесса.

Демонстрации:

Схема изменения энергии Гиббса в химических процессах.

Самостоятельная работа обучающихся:                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  

Определение возможности самопроизвольного течения ХТП при заданных условиях

по заданиям.

2

2

1

Тема 1.2

Гомогенные и гетерогенные химико-технологические процессы (ХТП)

6

Тема 1.2.1

Катализ в химической технологии

Гомогенные и гетерогенные каталитические и некаталитические ХТП, механизм их течения. Стадии ХТП, основная стадия. Катализ. Механизм действия катализаторов. Новые направления в катализе.

Демонстрации:

Коллекция промышленных катализаторов.

Схемы изображающие механизм действия катализаторов гетерогенно-каталитических ХТП.

Самостоятельная работа обучающихся:

Применение катализа в промышленности для получения основных продуктов неорганического и органического синтеза. Основные требования предъявляемые к  промышленным катализаторам.

2

1

1

1

Тема 1.2.2

Расчет кинетических факторов, влияющих на выбор оптимального технологического режима

Практическое занятие  № 3

Выбор катализаторов для конкретного ХТП, обоснование выбора.

Расчёты активности, производительности, селективности, объема катализатора, норм расхода исходных веществ для обеспечения максимального выхода готового продукта.  

Самостоятельная  работа обучающихся:

Ответы на вопросы контроля знаний по теме 1.2. – Гомогенные и гетерогенные ХТП.  

2

1

2

Тема 1.2.3

Расчеты материальных и энергетических потоков ХТП

Практическое занятие № 4

Расчеты материального и теплового балансов ХТП.

Самостоятельная работа обучающихся:

Расчеты материальных и энергетических потоков ХТП по заданию.

Определение оптимальных условий проведения ХТП.

2

1

2

Тема 1.3

Реакционные аппараты и элементы их расчета

10

Тема 1.3.1

Реакторы гомогенных ХТП

Химические реакторы, их классификация. Основные показатели работы реакторов. Реакторы гомогенных ХТП. Классификация реакторов по характеру смешивания, вытеснения веществ, участвующих в процессе. Принцип организации теплообмена. Теплообменные аппараты. Конструкция, назначение. Основное уравнение теплопередачи.

Демонстрации:

Схемы реакторов: идеального смешивания, идеального вытеснения, противоточного и комбинированного типов.

Самостоятельная работа обучающихся:

Требования предъявляемые к реакторам.

2

1

2

Тема 1.3.2

Моделирование изображения реакторов гомогенных ХТП

Практическое занятие № 5 

Моделирование и изображение реакторов с указанием направления движения материальных и тепловых потоков по краткому описанию. Выбор реактора для конкретного ХТП, обоснование выбора. Определение необходимого времени проведения процесса.

Демонстрации:

Схемы реакторов гомогенных ХТП.

Самостоятельная работа обучающихся:

Выполнение эскизов реакторов с указанием направления движения материальных и тепловых потоков

2

     1

2

Тема 1.3.3

Реакторы гетерогенно-каталитических процессов

Реакторы гетерогенно-каталитических процессов. Типичные промышленные реакторы периодического и непрерывного действия. Классификация реакторов по подводу и отводу теплоты. Выпарные аппараты, их конструкция, применение. Основные расчетные уравнения для выпарных аппаратов.

Демонстрации:

Схемы:

Реакторы  взвешенного и стационарного состояния катализатора

Реакторы гетерогенно-каталитических процессов с подводом  или отводом теплоты.

.

Самостоятельная работа обучающихся:

Сравнительный анализ технологических режимов реакторов.

2

1

Тема 1.3.4

Моделирование и изображение реакторов гетерогенно-каталитических ХТП с элементами расчетов

Практическое занятие № 6

Моделирование и изображение реакторов с указанием движения материальных и тепловых потоков гетерогенных ХТП по краткому описанию. Расчеты основных размеров реакторов и процессов выпаривания.

Демонстрации:

Схемы реакторов гетерогенно-каталитических процессов.

Самостоятельная работа обучающихся:

Выполнение эскизов реакторов с указанием направления движения материальных и тепловых потоков по заданной спецификации.

2

1

2

2

Тема 1.3.5

Расчеты материальных и энергетических потоков реактора

Практическое занятие № 7

Расчеты материального и теплового баланса реактора.

Демонстрации:

Схемы реакторов с теплообменом через стенки реакционной зоны.

Схема выпарного аппарата.

Самостоятельная работа обучающихся:

Описание работы реактора по технологической схеме, с указанием направления движения материальных и тепловых потоков.

     2

1

       2

Раздел  2.

Химико-технологические системы (ХТС)

Тема 2.1

Типы химико-технологических систем

4

Тема 2.1.1

Характеристика химико-технологических систем и их анализ

Общая характеристика ХТС. Способы отображения, структуры ХТС.

Работа ХТС с различными типами технологических связей аппаратов.

Демонстрации:

 Схемы  ХТС с различными типами технологических связей аппаратов.

Самостоятельная работа обучающихся:

Энерго-технологическое комбинирование в ХТС. Использование вторичных энергетических ресурсов (ВЭР).

1

1

2

Тема 2.1.2

Контроль и обобщение знаний

Контрольная работа № 1

По темам: 1.1 Химическое превращение веществ, его составляющие и их основные             характеристики

 1.2 Гомогенные и гетерогенные химико-технологические процессы (ХТП)

 1.3 Реакционные аппараты и элементы их расчета

1

2

Тема 2.1.3

Моделирование, изображение и чтение технологических схем

Практическое занятие № 8

Описание предложенной аппаратурно-технологической схемы с обвязкой основных реакционных аппаратов. Обоснование направления движения материальных и тепловых потоков. Вычерчивание по краткому описанию технологической схемы с указанием движения материальных и тепловых потоков. Обоснование выбора конструкции реакционного аппарата.

Демонстрации:

Технологические схемы ХТС с различными технологическими связями аппаратов.

Самостоятельная работа обучающихся:

Составление технологической схемы по заданной спецификации оборудования с указанием движения материальных и тепловых потоков.

2

1

2

Тема 2.2

Производство основных продуктов неорганического и органического синтеза

28

2

Тема 2.2.1

Производство серной кислоты

Тема 2.2.2

Расчеты материальных

и энергетических потоков реактора

Общие сведения о серной кислоте. Теоретические основы ХТП производства серной кислоты для различного вида сырья по стадиям. Применение законов и методов физхимии в управлении окислительными и абсорбционными процессами в производстве серной кислоты из серы. Аппаратурное оформление ХТП производства серной кислоты.

Демонстрации:

Схемы:

1. Двухступенчатой печи получения высококонцентрированного оксида серы (IV)
2. Узла абсорбции оксида серы (VI)

Информационный плакат “Области применения серной кислоты”

Самостоятельная работа обучающихся:

Товарные сорта серной кислоты. Изображение и описание конструкции печи сжигания серы. Схема узла абсорбции оксида серы (VI).

2

      1

Практическое занятие № 9

Расчет материального и теплового баланса контактного аппарата ХТП производства серной кислоты. Выполнение упрощенного чертежа реакционного аппарата с указанием направления движения материальных и тепловых потоков.

Демонстрации:

1. Образцы промышленных катализаторов ХТП производства окисления оксида серы (IV)
2. Схема контактного аппарата ХТП производства серной кислоты.
3. Схема механизма гетерогенно-каталитического процесса окисления                     оксида серы (IV) в оксид серы (VI)

Самостоятельная работа обучающихся:

Изображение и описание многополочного контактного аппарата с кипящим слоем катализатора (КС). Сырьевая база производства серной кислоты.

2

1

2

Тема 2.2.3

Моделирование, изображение, чтение технологической схемы производства серной кислоты

Практическое занятие № 10

Составление и описание технологической схемы ХТС производства серной кислоты из серы, с указанием направления движения материальных и тепловых потоков. Основные направления интенсификации серно-кислотных производств.

Демонстрации:

Технологическая схема производства серной кислоты из серы.

Самостоятельная работа обучающихся:

ХТС производства серной кислоты. Основные направления интенсификации сернокислотных производств.

2

1

2

Тема 2.2.4

Производство аммиака

Общие сведения об аммиаке. Сырьевая база. Теоретические основы ХТП производства азотно-водородной смеси (АВС). Аппаратурное оформление ХТП получения АВС .

Демонстрации:

Информационный плакат ”Области применения аммиака”.

Схемы реакторов конверсии природного газа и оксида углерода (II).

Самостоятельная работа обучающихся:

Товарные сорта аммиака.

Изображение и описание реакторов конверсии природного газа и оксида углерода (II) с указанием материальных и тепловых потоков.

2

1

2

2

Тема 2.2.5

Физико-химические основы ХТП синтеза аммиака

Теоретические основы ХТП синтеза аммиака. Промышленный реактор синтеза аммиака. Технологическая схема синтеза аммиака при среднем давлении.

Демонстрации:

1. Промышленные катализаторы получения аммиака
2. Схема реактора синтеза аммиака
3. Технологическая схема синтеза аммиака при среднем давлении

Самостоятельная работа обучающихся:

Изображение и описание промышленного реактора синтеза аммиака, с указанием движения материальных и энергетических потоков.

Механизм гетерогенно- каталитического процесса получения аммиака.

2

1

2

Тема 2.2.6

Расчеты материальных и энергетических потоков реактора

Практическое занятие № 11

Расчет материального и теплового балансов колонны синтеза аммиака.

Демонстрации:

Схема реактора синтеза аммиака.

Самостоятельная работа обучающихся:

Ресурсо и энергосберегающая технологии в производстве аммиака.

     2

1

       2

2

Тема 2.2.7

Описание, моделирование, изображение технологической схемы производства аммиака

Практическое занятие № 12

Описание предложенной аппаратурно-технологической схемы, обоснование направления движения материальных и тепловых потоков. Изображение технологической схемы по краткому описанию аппаратурной части схемы. Обоснование конструкции реакционного аппарата.

Демонстрации:

Технологические схемы:

1. Синтеза аммиака без спецификации
2. Синтеза аммиака без указания направления движения материальных и тепловых потоков

Самостоятельная работа обучающихся:

ХТС синтеза аммиака. Основные направления совершенствования производства аммиака.

2

1

2

2

Тема 2.2.8

Производство азотной кислоты

Общие сведения об азотной кислоте. Сырьевая база производства азотной кислоты. Теоретические основы производства азотной кислоты методом контактного окисления аммиака. Аппаратурное оформление ХТП.

Демонстрации:

Информационный плакат “Области применения азотной кислоты”.

Схема  промышленного контактного аппарата окисления аммиака ХТП получения азотной кислоты

.

Самостоятельная работа обучающихся:

Применение азотной кислоты.

Описание и изображение реактора получения азотной кислоты с указанием  направления движения материальных и энергетических потоков.

2

1

Тема 2.2.9

Физико-химические основы окислительных и абсорбционных процессов в производстве  азотной кислоты

Тема 2.2.10

Описание, моделирование, изображение технологической схемы производства азотной кислоты

Теоретические основы окислительных и абсорбционных процессов в производстве азотной кислоты. Технологическая схема ХТП производства концентрированной азотной кислоты. Аппаратурное оформление.

Демонстрации:

Информационный плакат “Технико-экономические показатели различных установок производства азотной кислоты”.

Технологическая схема производства концентрированной азотной кислоты.

Самостоятельная работа обучающихся:

ХТС производства азотной кислоты и основные направления совершенствования производства.

2

1

2

Практическое занятие № 13

Изображение технологической схемы производства азотной кислоты с указанием направления движения материальных и тепловых потоков. Краткое описание технологической схемы.

Расчет материального баланса реактора по заданию.

Демонстрации:

Технологические схемы производств: разбавленной и концентрированной азотной кислоты.

Самостоятельная работа обучающихся:

Описание предложенной аппаратурно-технологической схемы производства концентрированной азотной кислоты с обоснованием направления движения материальных и тепловых потоков по заданию.

2

Тема 2.2.11

Производство метанола

Общие сведения о метаноле. Сырье для синтеза. Физико-химические основы ХТП синтеза метанола из оксида углерода и водорода. Технологическая схема, аппаратурное оформление ХТП синтеза метанола.

Демонстрации:

Технологическая схема получения метанола из синтез-газа.          

Самостоятельная работа обучающихся:

Применение продуктов органического синтеза. Характеристика сырья и основных процессов получения органических веществ.

Производство других продуктов на основе синтез-газа.

       1

1

       2

Тема 2.2.12

Контроль и обобщение знаний

Контрольная работа № 2

По теме: 2.2 Производство основных продуктов неорганического синтеза.

1

Тема 2.2.13

Расчеты тепловых потоков реактора

Практическое занятие № 14

Описание предложенной аппаратурно-технологической схемы, с обоснованием направления движения материальных и тепловых потоков (по заданию). 

Расчет теплового баланса реактора синтеза метанола.

Демонстрации:

Схема реактора синтеза метанола.

Самостоятельная работа обучающихся:

Изображение технологической схемы ХТП синтеза метанола с указанием направления  движения материальных и тепловых потоков. Обоснование конструкции реакционного аппарата.

2

1

2

Тема 2.2.14

Производство этанола гидратацией этилена

Общие сведения об этаноле. Сырье для синтеза. Физико-химические основы ХТП синтеза этанола гидратацией этилена. Технологическая схема, аппаратурное оформление ХТП синтеза этанола.

Демонстрации:

Технологическая схема получения этанола гидратацией этилена.

Самостоятельная работа обучающихся:

Составление технологической схемы по заданной спецификации оборудования

по заданию.

2

1

2

2

Контроль знаний

Дифференцированный зачет

2

Результаты обучения

(освоенные умения, усвоенные знания)

Формы и методы контроля

     и оценки результатов

               обучения

Знания:

 -теоретические основы физических, физико-

  химических  процессов;

 -основные положения теории химического

  строения веществ;

 -основные понятия и законы физической химии

  и химической  термодинамики;

 -основные типы, конструктивные особенности

  и принцип работы   технологического

  оборудования производства;

 -основы теплотехники, теплопередачи,

  выпаривания;

 -технологические системы основных

  химических производств и их  аппаратурное

  оформление;

 -принципы создания малоотходных

  технологических процессов.

практические занятия, тестирование,

контрольные работы,

устные опросы,

внеаудиторная и

 аудиторная

 самостоятельная

работа;

Индивидуальные

творческие задания

    Умения:

-выполнять материальные и энергетические

расчеты  технологических показателей

химических производств, материального и теплового баланса по реакции;

-вести расчёты материального и теплового баланса реактора

-определять оптимальные условия проведения

химико-технологических процессов;

-обосновывать целесообразность выбранной

технологической   схемы и конструкции оборудования;

-составлять и делать описания

технологических схем химических процессов;

- проводить самостоятельный поиск научной

информации о своей  профессиональной деятельности с применением источников научно-популярных изданий, компьютерных технологий, для обработки и   передачи химической информации в различных формах.

 -использовать приобретенные знания и умения

  в практической   деятельности и повседневной

  жизни, для объяснения химических явлений,

происходящих в природе, быту и на

  производстве;

  -экологически грамотного поведения в

окружающей среде;

 -понимания глобальных проблем, стоящих

  перед человечеством:

  экологических, энергетических и сырьевых;

 -определения возможности течения физико –

  химических  превращений в различных

  условиях и оценки их последствий.

практические занятия, тестирование,

контрольные работы,

устные опросы,

внеаудиторная и

аудиторная

самостоятельная

работа;

Индивидуальные

творческие задания

практические занятия, тестирование,

контрольные работы,

устные опросы,

внеаудиторная и

аудиторная

самостоятельная

работа;

Индивидуальные

творческие задания