ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»
Согласовано | Утверждаю |
___________________ Руководитель ООП по направлению 240100 проф. | _______________________ Зав. кафедрой ПТПЭ проф. |
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
«ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПРИРОДНЫХ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ И УГЛЕРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ»
Направление подготовки: 240100 Химическая технология
Квалификация (степень) выпускника: бакалавр, специальное звание «бакалавр»
Форма обучения: очная
Составители: заведующий каф. ПТПЭ
ассистент каф. ПТПЭ
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
2012
1. Цели и задачи дисциплины:
Учебная дисциплина «Теоретические основы химической технологии природных энергоносителей и углеродных материалов» — обязательная дисциплина федеральных государственных образовательных стандартов всех направлений первого уровня высшего профессионального образования (бакалавриата) и специалитета.
Основной целью образования по дисциплине является формирование у студентов специальности 240100 - «Химическая технология» системы знаний о теоретических основах нефтехимического и основного химического синтеза.
Задачей изучения дисциплины является упрочнение знаний студентов о кинетике, термодинамике и механизме химических реакций, лежащих в основе промышленных процессов переработки органического сырья.
Основными обобщёнными задачами дисциплины (компетенциями) являются:
· овладение знаниями теоретических и научных основ в области химической технологии переработки энергоносителей и углеродсодержащих материалов.
· формирование профессиональных навыков расчетов различных технологических процессов: состава и свойств сырья, кинетики и термодинамики, материальных и тепловых потоков, оборудования и параметров оптимизации.
2. Место дисциплины в структуре ООП ВПО по направлению подготовки 240100 - «Химическая технология»
Дисциплина «Теоретические основы химической технологии природных энергоносителей и углеродных материалов» относится к профессиональному циклу основной образовательной программы.
Содержание дисциплины базируется на знаниях, полученных при изучении дисциплин естественнонаучного и профессионального циклов, а знания, умения и навыки, полученные при её изучении, будут использованы в процессе освоения специальных дисциплин, при курсовом и дипломном проектировании, в практической профессиональной деятельности.
3. Требования к результатам освоения дисциплины:
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих профессиональных компетенций (ПК) выпускника:
а) общекультурными (ОК)
- владеть культурой мышления, способен к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей её достижения (ОК–1);
- понимает роль охраны окружающей среды и рационального природопользования и для развития и сохранения цивилизации (ОК-13).
в) профессиональными (ПК):
общепрофессиональными:
- способен использовать знания о строении вещества, природе химической связи в различных классах химических соединений для понимания свойств материалов и механизма химических процессов, протекающих в окружающем мире (ПК-3 ).
научно-исследовательская деятельность:
- способен использовать знание свойств химических элементов, соединений и материалов на их основе для решения задач профессиональной деятельности (ПК-23).
В результате изучения дисциплины студент должен:
знать:
- состав, физические, физико-химические свойства природных энергоносителей; технологические процессы переработки;
уметь:
- составлять материальные балансы процессов переработки природных энергоносителей; оценивать термодинамическую вероятность различных направлений сложных реакций переработки природных энергоносителей;
- рассчитывать равновесный состав продуктов сложной реакции;
владеть:
- навыками технологических расчетов на основе знаний о кинетике, термодинамике и механизме химических реакций, лежащих в основе промышленных процессов переработки органического сырья.
4. Объём дисциплины и виды учебной работы
Вид учебной работы | Всего часов | Семестры | |||
V | |||||
Аудиторные занятия (всего) | 102 | 102 | |||
В том числе: | |||||
Лекции | 51 | 51 | |||
Практические занятия (ПЗ) | 51 | 51 | |||
Семинары (С) | |||||
Лабораторные работы (ЛР) | |||||
Самостоятельная работа (всего) | 42 | 42 | |||
В том числе: | |||||
Курсовой проект (работа) | - | - | |||
Расчетно-графические работы | - | - | |||
Реферат | - | - | |||
Другие виды самостоятельной работы | - | - | |||
Вид промежуточной аттестации: экзамен | экз. | экз. | |||
Общая трудоемкость час зач. ед. | 180 | 180 | |||
5 | 5 |
5. Содержание дисциплины
5.1. Содержание разделов дисциплины
№ п/п | Наименование раздела дисциплины | Содержание раздела |
1. | Состав и физические свойства природных энергоносителей | Газа, нефти, углей. сланцев в соответствии со стадиями угле - и нефтеобразования. Состав и физико-химические свойства углерода и углеродных материалов. |
2. | Основы подготовки к переработке. | Сбор и подготовка нефти, газа к транспортировке. Методы физического разделения газообразного и твердого сырья |
3. | Физико-химические основы и классификация методов разделения. | Перегонка и ректификация. Азеотропная и экстрактивная ректификация, абсорбция и экстракция. Кристаллизация и экстрактивная кристаллизация. Адсорбция. Термическая диффузия, диффузия через мембраны. Стеклование. |
4. | Понятие о топливно-дисперсных системах | Структура дисперсная фаза – дисперсная частица. Термодинамика фазовых равновесий многокомпонентных смесей. Кинетика фазовых переходов, влияние на равновесие и свойства получаемых продуктов. |
5. | Научные основы процессов переработки. | Расчет стехиометрии, материальных балансов процессов переработки природных энергоносителей и получения углеродных материалов. Расчет термодинамической вероятности направления протекания сложных реакций переработки. Равновесный состав продуктов. |
6. | Кинетика гомогенных реакций | Простые и сложные реакции. Кинетика реакций в гетерогенных системах. Кинетика контактно-каталитических процессов. Кинетика топохимических реакций. |
7. | Теоретические основы термических процессов | Термодинамика. Кинетика и механизм процесса. Термические превращения углеводородов в газовой фазе. Особенности термических реакций в жидкой фазе. Нефтяной кокс, образование, свойства. Теория термодеструктивных превращений в твердой фазе при получении углеродных материалов. |
8. | Физико-химические свойства и структура наполнителей и связующих веществ | Межфазные явления на границе твердая фаза – связующее вещество. |
9. | Термоокислительные процессы переработки | Теоретические основы процессов окисления углеводородов молекулярным кислородом. Механизм гомогенного окисления. Особенности механизма гомогенного окисления в паровой и жидкой фазах. Гетерогенный катализ процессов окисления. Термоинамика и кинетика термоокислительных процессов в жидкой и твердой фазах. Диффузионно-кинетическая теория горения. |
10. | Каталитические превращения природных энергоносителей на поверхности твердых катализаторов | Термодинамика процесса, кинетика и механизм. Адсорбция как необходимая стадия каталитических процессов. Области протекания гетерогенных газофазных каталитических реакций. Общие сведения о катализе и катализаторах. Принцип подбора и оценки эффективности катализаторов. Каталитический крекинг. Каталитический риформинг. Синтез высокооктановых компонентов топлив. |
11. | Радикально-цепные превращения | Кинетика. Механизм. Основные стадии. Методы исследования. |
12. | Гидрогенизационные процессы | Классификация реакций гидрирования и дегидрирования. Физико-химические основы процессов гидрирования и дегидрирования: термодинамика, влияние температуры, давления; механизм реакций, кинетика и механизм реакций; характеристика катализаторов. Селективность реакций гидрирования и дегидрирования. Гидроочистка. Гидрокрекинг. |
13. | Синтез на основе оксида углерода | Термодинамика, кинетика, механизм каталитических методов синтеза из оксида углерода и водорода получение метанола и высших оксидов из СО и Н2. Оксосинтез. Химизм процесса, катализ. Строение образующихся альдегидов, побочные реакции. Синтез карбоновых кислот и их производных на основе СО. Оксосинтез из спиртов. Кислотнокаталитические реакции синтеза карбоновых кислот. |
5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами
№ п/п | Наименование обеспе-чиваемых (последую-щих) дисциплин | № № разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин | ||||||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | ||
1. | Химическая технология ПЭ и УМ | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + |
2. | Высокотепературные процессы химической технологии | + | + | + | + | + | + | |||||||
3. | Оборудование высокотемпературных производств | + | + | + | + |
5.3. Разделы дисциплин и виды занятий
№ п/п | Наименование раздела дисциплины | Лек- ций | Практ. зан. | Лаб. зан. | Семи-наров | СРС | Всего часов |
1. | Состав и физические свойства природных энергоносителей | 6 | 4 | 10 | |||
2. | Основы подготовки к переработке. | 4 | 4 | 8 | |||
3. | Физико-химические основы и классификация методов разделения. | 6 | 4 | 10 | |||
4. | Понятие о топливно-дисперсных системах | 2 | 4 | 6 | |||
5. | Научные основы процессов переработки. | 4 | 20 | 24 | |||
6. | Кинетика гомогенных реакций. | 4 | 4 | 8 | |||
7. | Теоретические основы термических процессов. | 4 | 4 | 8 | |||
8. | Физико-химические свойства и структура наполнителей и связующих веществ. | 2 | 2 | ||||
9. | Термоокислительные процессы переработки. | 6 | 6 | ||||
10. | Каталитические превращения природных энергоносителей на поверхности твердых катализаторов. | 2 | 4 | 6 | |||
11. | Радикально-цепные превращения. | 4 | 4 | ||||
12. | Гидрогенизационные процессы. | 4 | 4 | ||||
13. | Синтез на основе оксида углерода. | 4 | 4 | 8 |
7. Практические работы
№ п/п | № раздела дисциплины | Тема практического занятия | Трудоемкость (час.) |
1. | 1, 2 | Расчет физико-химических свойств и состава нефти и нефтепродуктов (задачи) | 4 |
2. | 2, 3 | Расчет физико-химических свойств и состава углеводородных газов (задачи): | 4 |
3. | 4 | Расчет термодинамики фазовых равновесий многокомпонентных систем. | 4 |
4. | 4, 5 | Расчет ректификационных колонн установок первичной переработки нефти | 4 |
5. | 5 | Расчет материальных балансов процессов переработки природных энергоносителей. | 16 |
6. | 5 | Расчет термодинамической вероятности направления протекания реакций, определение ее равновесного состава и продуктов. | 4 |
7. | 6 | Расчет кинетики гомогенных и гетерогенных реакций | 4 |
8. | 7 | Расчет реакционных устройств термических процессов (задачи): | 4 |
9. | 10 | Расчет реакционных устройств каталитических процессов (задачи): | 4 |
10. | 13 | Расчет основных аппаратов установок по производству нефтяных масел (задачи): | 4 |
8. Примерная тематика курсовых проектов (работ)
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
а). Основная литература
1. , , Кауфман переработки нефти, газа и твердых горючих ископаемых. М.: «Недра», 2009 г.
2. , , Кузеев и оборудование процессов переработки нефти и газа. М.: «Недра», 2006 г.
3. Баннов переработки нефти. М.: «Химия», 2000 г.
4. Русьянова . М.: «Науки», 2000 г.
б). Дополнительная литература
1. Химия нефти и газа, под ред. Проскурякова В. А. Л.: «Химия». 1981 г.
2. Лебедев Н. Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. М.: «Химия». 1981г.
3. Технология коксохимического производства. М.: «Металлургия». 1982 г.
4. Специальные виды кокса. М.: «Металлургия», 1977 г.
5. Получение окускованного бездымного топлива и кокса. М.: «Недра», 1971 г.
6. Химия и технология угля. М.: «Недра», 1971г.
7. , Химия угля и комплексное использование минерального сырья. М.: МГИ, 1987г.
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Использование студентами для самостоятельной работы учебников и учебных пособий, разработанных на кафедре.
11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины
Примерная программа предусматривает возможность обучения в рамках традиционной поточно-групповой системы обучения. При этом обучение рекомендуется в течение одного семестра: для бакалавров — в V семестре.
12. Разработчики:
Национальный минерально-сырьевой университет «Горный» | Заведующий кафедрой печных технологий и переработки энергоносителей, профессор | |
Национальный минерально-сырьевой университет «Горный» | Ассистент кафедры печных технологий и переработки энергоносителей |
