《化工过程分析与合成》课程教学大纲
制定人：吴淑晶 教学团队审核人：门勇 开课学院审核人：饶品华
课程名称：化工过程分析与合成/ Analysis and Synthesis of Chemical Engineering Process 课程代码：040323 适用层次（本/专科）：本科
学时：32 学分：2 讲课学时：30 上机/实验等学时：2 考核方式：考查 先修课程：高等数学、物理化学、化工原理、化学反应工程 适用专业：化学工程与工艺
教材：张卫东，孙巍，刘君腾．化工过程分析与合成(第二版)．国家精品课程教材，北京：化学化工出版社，2011． 主要参考书：
1. 姚平经．过程系统工程．上海：华东理工大学出版社，2009. 2. 王弘轼．化工过程系统工程．北京：清华大学出版社，2006. 3. 都健．化工过程分析与综合．大连：大连理工大学出版社，2009.
一、 本课程在课程体系中的定位
培养学生应用系统工程的观点和方法研究化工过程系统模拟、分析、优化和合成的基本能力。
二、 教学目标
1. 培养学生的工程意识。
2. 培养学生从系统工程的角度分析问题和解决问题的基本能力。 3. 培养学生应用系统工程的观点和方法研究化工过程系统模拟、分析、优化和合成的基
本能力。
三、 教学效果
通过本课程的学习，学生可具备：
1. 掌握化工工程分析和合成的基本概念和基本内容。 2. 掌握化工过程系统模拟与分析的基本原理和方法。 3. 掌握化工过程系统优化与合成的系统工程方法。
4. 了解理论知识与工程实际的联系，培养学生的工程意识。 5. 从系统工程的角度分析问题和解决问题的基本能力。
6. 应用系统工程的观点和方法研究化工过程系统模拟、分析、优化和合成的基本能力。
四、 教学内容与教学效果对照表
五、 教学内容和基本要求
第1章 绪论 教学内容：
化工过程；化工过程生产操作控制；化工过程的分析与合成；化工过程模拟系统；化工企业CIPS技术；人工智能技术在化工过程中的应用。 教学要求：
了解化工过程生产操作控制；
掌握化工过程分析与合成的基本概念及主要研究内容； 了解化工企业CIPS技术；
了解人工智能技术在化工过程中的应用。 重点难点：
【本章重点】化工过程分析与合成的基本概念及主要研究内容。 【本章难点】化工过程分析与合成的新型手段和方法。
第2章 化工过程系统稳态模拟与分析 教学内容：
过程系统模拟的三种基本方法；过程系统模拟的序贯模块法；过程系统模拟的面向方程法；过程系统模拟的联立模块法；氨合成工艺流程的模拟与分析。 教学要求：
掌握过程系统模拟的三种基本方法； 掌握序贯模块法的基本原理及基本方法； 掌握面向方程法的基本原理及基本方法； 掌握联立模块法的基本原理及基本方法； 了解氨合成工艺流程的模拟与分析方法； 熟练运用回路矩阵表示不可分隔子系统问题。 重点难点：
【本章重点】过程系统模拟的三种基本方法。
【本章难点】氨合成工艺流程的模拟与分析方法。
第3章 化工过程系统动态模拟与分析 教学内容：
化工过程系统的动态模型；连续搅拌罐反应器的动态特性；精馏塔的动态特性；变压吸附过程的模拟与分析。 教学要求：
掌握化工过程系统动态模型的分类； 了解确定性动态模型的数学处理；
了解连续搅拌罐反应器动态模型的推导过程； 掌握精馏塔动态模型的数学处理与应用； 了解变压吸附过程的模拟与分析方法；
熟练运用多级集中参数模型对精馏塔的动态特性进行模拟与分析。 重点难点：
【本章重点】精馏塔动态模型的数学处理与应用。 【本章难点】动态模型的数学处理与应用。
第4章 化工过程系统的优化 教学内容：
概述化工过程系统优化问题基本概念；化工过程系统最优化问题的类型；化工过程中的线性规划问题；化工过程中的非线性规划问题；化工过程大系统的优化。 教学要求：
了解化工过程系统优化问题基本概念； 掌握最优化问题的建模方法；
掌握化工过程系统最优化问题的类型；
了解化工过程中的线性规划及非线性规划问题； 了解化工过程大系统的优化方法；
熟练运用有约束条件最优化问题的经典方法求解烃类催化反应器问题。 重点难点：
【本章重点】最优化问题的类型。
【本章难点】有约束条件最优化问题的经典求解方法的应用。
第5章 化工生产过程操作工况调优 教学内容：
化工生产过程操作工况调优的作用与意义；化工生产过程操作工况离线调优的方法；机理模型法—液体空气精馏塔的操作工况调优；统计模型法—苯酐生产过程的操作工况调优；智能模型法—乙苯脱氢反应过程的操作工况调优。 教学要求：
了解化工生产过程操作工况调优的作用与意义； 掌握三种调优方式及三种优化模型； 了解机理模型法及实际应用； 了解统计模型法及实际应用； 了解智能模型法及实际应用；
熟练运用物理化学及化工原理知识求解液体空气精馏塔的物性模型问题。 重点难点：
【本章重点】三种调优方式及三种优化模型。 【本章难点】三种工况离线调优的实际应用。
第6章 间歇化工过程 教学内容：
间歇过程与连续过程；过程动态模型及模拟；间歇过程的最优时间表；多产品间歇过程的设备设计与优化；间歇过程的控制模型。 教学要求：
掌握间歇过程与连续过程的区别； 掌握间歇过程的基本概念； 了解间歇过程最优时间表问题；
了解多产品间歇过程的设备设计与优化； 了解间歇过程的控制模型；
熟练运用设备优化原则解决优化设备的选择问题。 重点难点：
【本章重点】间歇过程的最优时间表。
【本章难点】多产品间歇过程的设备设计与优化。
第7章 换热网络合成 教学内容：
化工生产流程中换热网络的作用和意义；换热网络合成问题；换热网络合成—夹点技术；夹点法设计能量最优的换热网络；换热网络的调优；实际工程项目的换热网络合成。 教学要求：
了解化工生产流程中换热网络的作用和意义； 掌握换热网络合成问题的描述； 掌握夹点的概念及夹点的特性； 了解夹点匹配的可行性原则；
了解实际工程项目的换热网络合成；
熟练运用夹点匹配的可行性原则判断是否需要进行流股分割问题。 重点难点：
【本章重点】夹点的概念及夹点的特性。 【本章难点】夹点匹配的可行性原则。
第8章 分离塔序列的综合 教学内容：
精馏塔分离序列综合概况；分离序列综合的基本概念；动态规划法；分离度系数有序探试法；相对费用函数法；分离序列综合过程的评价；调优法；复杂塔的分离顺序。 教学要求：
了解精馏塔分离序列综合概况； 掌握分离序列综合的基本概念；
掌握动态规划法解决多阶段决策过程最优化问题的方法； 了解分离度系数有序探试法；
了解分离序列综合过程的评价方法；
熟练运用动态规划法解决多阶段决策过程最优化问题。 重点难点：
【本章重点】分离序列综合的基本概念。
【本章难点】动态规划法解决多阶段决策过程最优化问题。
六、 实验（习题、上机等）内容和基本要求
本课程除课堂讲授外，采取翻转课堂辅助教学形式。 1. 翻转课堂
课程教学内容完成后，课程内容总复习采取翻转课堂的教学方式进行。可以对自己感兴趣的课程内容或自认为重要的课程内容，亦或对所学课程内容的某个知识点进一步深入探究等等，学生通过查找资料、准备讲义、小组讨论等方式，在课堂上利用ppt自主讲授相关内容。教师主要负责讲评。
2. 不设单独的习题课，作业要求学生课后完成，由教师利用课堂碎片时间讲解。
七、 课时分配
八、 课程考核
1. 2. 3. 4. 5.
上课的基本要求（不迟到、早退、不无故缺课等）占10%。 平时作业占5%。
课堂互动表现占15%。 翻转课堂表现占10%。 期末考试占60%。
教学大纲专家评审表
年 月 日
教学大纲相关课程任课教师评审表
年 月 日
课程教学评价表（学生用表）
《化工过程分析与合成》课程教学大纲
制定人：吴淑晶 教学团队审核人：门勇 开课学院审核人：饶品华
课程名称：化工过程分析与合成/ Analysis and Synthesis of Chemical Engineering Process 课程代码：040323 适用层次（本/专科）：本科
学时：32 学分：2 讲课学时：30 上机/实验等学时：2 考核方式：考查 先修课程：高等数学、物理化学、化工原理、化学反应工程 适用专业：化学工程与工艺
教材：张卫东，孙巍，刘君腾．化工过程分析与合成(第二版)．国家精品课程教材，北京：化学化工出版社，2011． 主要参考书：
1. 姚平经．过程系统工程．上海：华东理工大学出版社，2009. 2. 王弘轼．化工过程系统工程．北京：清华大学出版社，2006. 3. 都健．化工过程分析与综合．大连：大连理工大学出版社，2009.
一、 本课程在课程体系中的定位
培养学生应用系统工程的观点和方法研究化工过程系统模拟、分析、优化和合成的基本能力。
二、 教学目标
1. 培养学生的工程意识。
2. 培养学生从系统工程的角度分析问题和解决问题的基本能力。 3. 培养学生应用系统工程的观点和方法研究化工过程系统模拟、分析、优化和合成的基
本能力。
三、 教学效果
通过本课程的学习，学生可具备：
1. 掌握化工工程分析和合成的基本概念和基本内容。 2. 掌握化工过程系统模拟与分析的基本原理和方法。 3. 掌握化工过程系统优化与合成的系统工程方法。
4. 了解理论知识与工程实际的联系，培养学生的工程意识。 5. 从系统工程的角度分析问题和解决问题的基本能力。
6. 应用系统工程的观点和方法研究化工过程系统模拟、分析、优化和合成的基本能力。
四、 教学内容与教学效果对照表
五、 教学内容和基本要求
第1章 绪论 教学内容：
化工过程；化工过程生产操作控制；化工过程的分析与合成；化工过程模拟系统；化工企业CIPS技术；人工智能技术在化工过程中的应用。 教学要求：
了解化工过程生产操作控制；
掌握化工过程分析与合成的基本概念及主要研究内容； 了解化工企业CIPS技术；
了解人工智能技术在化工过程中的应用。 重点难点：
【本章重点】化工过程分析与合成的基本概念及主要研究内容。 【本章难点】化工过程分析与合成的新型手段和方法。
第2章 化工过程系统稳态模拟与分析 教学内容：
过程系统模拟的三种基本方法；过程系统模拟的序贯模块法；过程系统模拟的面向方程法；过程系统模拟的联立模块法；氨合成工艺流程的模拟与分析。 教学要求：
掌握过程系统模拟的三种基本方法； 掌握序贯模块法的基本原理及基本方法； 掌握面向方程法的基本原理及基本方法； 掌握联立模块法的基本原理及基本方法； 了解氨合成工艺流程的模拟与分析方法； 熟练运用回路矩阵表示不可分隔子系统问题。 重点难点：
【本章重点】过程系统模拟的三种基本方法。
【本章难点】氨合成工艺流程的模拟与分析方法。
第3章 化工过程系统动态模拟与分析 教学内容：
化工过程系统的动态模型；连续搅拌罐反应器的动态特性；精馏塔的动态特性；变压吸附过程的模拟与分析。 教学要求：
掌握化工过程系统动态模型的分类； 了解确定性动态模型的数学处理；
了解连续搅拌罐反应器动态模型的推导过程； 掌握精馏塔动态模型的数学处理与应用； 了解变压吸附过程的模拟与分析方法；
熟练运用多级集中参数模型对精馏塔的动态特性进行模拟与分析。 重点难点：
【本章重点】精馏塔动态模型的数学处理与应用。 【本章难点】动态模型的数学处理与应用。
第4章 化工过程系统的优化 教学内容：
概述化工过程系统优化问题基本概念；化工过程系统最优化问题的类型；化工过程中的线性规划问题；化工过程中的非线性规划问题；化工过程大系统的优化。 教学要求：
了解化工过程系统优化问题基本概念； 掌握最优化问题的建模方法；
掌握化工过程系统最优化问题的类型；
了解化工过程中的线性规划及非线性规划问题； 了解化工过程大系统的优化方法；
熟练运用有约束条件最优化问题的经典方法求解烃类催化反应器问题。 重点难点：
【本章重点】最优化问题的类型。
【本章难点】有约束条件最优化问题的经典求解方法的应用。
第5章 化工生产过程操作工况调优 教学内容：
化工生产过程操作工况调优的作用与意义；化工生产过程操作工况离线调优的方法；机理模型法—液体空气精馏塔的操作工况调优；统计模型法—苯酐生产过程的操作工况调优；智能模型法—乙苯脱氢反应过程的操作工况调优。 教学要求：
了解化工生产过程操作工况调优的作用与意义； 掌握三种调优方式及三种优化模型； 了解机理模型法及实际应用； 了解统计模型法及实际应用； 了解智能模型法及实际应用；
熟练运用物理化学及化工原理知识求解液体空气精馏塔的物性模型问题。 重点难点：
【本章重点】三种调优方式及三种优化模型。 【本章难点】三种工况离线调优的实际应用。
第6章 间歇化工过程 教学内容：
间歇过程与连续过程；过程动态模型及模拟；间歇过程的最优时间表；多产品间歇过程的设备设计与优化；间歇过程的控制模型。 教学要求：
掌握间歇过程与连续过程的区别； 掌握间歇过程的基本概念； 了解间歇过程最优时间表问题；
了解多产品间歇过程的设备设计与优化； 了解间歇过程的控制模型；
熟练运用设备优化原则解决优化设备的选择问题。 重点难点：
【本章重点】间歇过程的最优时间表。
【本章难点】多产品间歇过程的设备设计与优化。
第7章 换热网络合成 教学内容：
化工生产流程中换热网络的作用和意义；换热网络合成问题；换热网络合成—夹点技术；夹点法设计能量最优的换热网络；换热网络的调优；实际工程项目的换热网络合成。 教学要求：
了解化工生产流程中换热网络的作用和意义； 掌握换热网络合成问题的描述； 掌握夹点的概念及夹点的特性； 了解夹点匹配的可行性原则；
了解实际工程项目的换热网络合成；
熟练运用夹点匹配的可行性原则判断是否需要进行流股分割问题。 重点难点：
【本章重点】夹点的概念及夹点的特性。 【本章难点】夹点匹配的可行性原则。
第8章 分离塔序列的综合 教学内容：
精馏塔分离序列综合概况；分离序列综合的基本概念；动态规划法；分离度系数有序探试法；相对费用函数法；分离序列综合过程的评价；调优法；复杂塔的分离顺序。 教学要求：
了解精馏塔分离序列综合概况； 掌握分离序列综合的基本概念；
掌握动态规划法解决多阶段决策过程最优化问题的方法； 了解分离度系数有序探试法；
了解分离序列综合过程的评价方法；
熟练运用动态规划法解决多阶段决策过程最优化问题。 重点难点：
【本章重点】分离序列综合的基本概念。
【本章难点】动态规划法解决多阶段决策过程最优化问题。
六、 实验（习题、上机等）内容和基本要求
本课程除课堂讲授外，采取翻转课堂辅助教学形式。 1. 翻转课堂
课程教学内容完成后，课程内容总复习采取翻转课堂的教学方式进行。可以对自己感兴趣的课程内容或自认为重要的课程内容，亦或对所学课程内容的某个知识点进一步深入探究等等，学生通过查找资料、准备讲义、小组讨论等方式，在课堂上利用ppt自主讲授相关内容。教师主要负责讲评。
2. 不设单独的习题课，作业要求学生课后完成，由教师利用课堂碎片时间讲解。
七、 课时分配
八、 课程考核
1. 2. 3. 4. 5.
上课的基本要求（不迟到、早退、不无故缺课等）占10%。 平时作业占5%。
课堂互动表现占15%。 翻转课堂表现占10%。 期末考试占60%。
教学大纲专家评审表
年 月 日
教学大纲相关课程任课教师评审表
年 月 日
课程教学评价表（学生用表）