化学工程与工艺专业实验
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作者乐清华 主编
出版社化学工业出版社
ISBN9787122300683
出版时间2018-01
装帧平装
开本16开
定价39元
货号1201631367
上书时间2024-09-04
商品详情
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作者简介
乐清华，华东理工大学教务处，教育部工程教育专业认证评估专家，原处长，教授，1978.2-1982.2在华东化工学院化学工程学习；1982.9-1985.2于华东化工学院化学工程系在职攻读硕士学位；1992.9-1994.2任华东理工大学化学工程研究所副所长；1994.2-2000.9任华东理工大学化学工程系副主任；2000.9-2004.9任华东理工大学化学工程系主任；2004.9-2016.3任华东理工大学教务处处长。主要从事化工分离技术的研究。
目录
绪论1
篇专业实验基础/5
1专业实验的组织与实施5
1.1实验方案的设计5
1.2实验方案的实施12
1.3实验数据的处理与评价21
1.4常用计算机辅助软件31
2专业实验的技术及设备43
2.1化工物性数据的测定43
2.2热力学数据测定技术49
2.3化学反应实验技术及设备58
2.4冷模实验技术及设备68
2.5分离实验技术及设备74
2.6超细超纯产品的制备技术81
2.7计算机在线或远程控制实验技术85
3化工实验安全知识93
3.1化工实验的特点93
3.2实验过程危害识别95
3.3实验过程风险分析102
3.4实验室危害控制措施105
第二篇专业实验实例/109
4基础数据测试实验109
4.1实验一化学吸收系统气液平衡数据的测定109
4.2实验二沸石催化剂的制备与成型113
4.3实验三多孔催化剂比表面积及孔径分布的测定116
4.4实验四液-液传质系数的测定121
4.5实验五双驱动搅拌器测定气-液传质系数125
4.6实验六圆盘塔中二氧化碳吸收的液膜传质系数测定131
4.7实验七多态气固相流传热系数的测定136
5化工热力学实验141
5.1实验八二元系统汽液平衡数据的测定141
5.2实验九三元液液平衡数据的测定145
5.3实验十氨-水系统气液吸收相平衡数据的测定149
5.4实验十一二氧化碳临界状态观测及p-V-T关系测定152
6反应工程实验158
6.1实验十二气固相催化反应宏观反应速率的测定158
6.2实验十三多釜串联反应器中返混状况的测定163
6.3实验十四连续循环管式反应器中返混状况的测定166
6.4实验十五鼓泡反应器中气泡比表面及气含率测定168
6.5实验十六流化床反应器的特性测定171
7化工分离技术实验174
7.1实验十七填料塔分离效率的测定174
7.2实验十八恒沸精馏176
7.3实验十九液膜分离法脱除废水中的污染物181
7.4实验二十结晶法分离提纯对二氯苯184
7.5实验二十一碳分子筛变压吸附提纯氮气188
8化工工艺实验193
8.1实验二十二一氧化碳中温-低温串联变换反应193
8.2实验二十三乙苯脱氢制苯乙烯197
8.3实验二十四催化反应精馏法制甲缩醛201
8.4实验二十五超细碳酸钙的制备204
9研究开发实验208
9.1实验二十六苯-乙醇烷基化制乙苯催化剂的开发研究208
9.2实验二十七一氧化碳净化催化剂的研制211
9.3实验二十八氧化钙基高温二氧化碳吸附剂性能研究215
9.4实验二十九集成膜分离实验开发219
9.5实验三十乳化-溶剂挥发法制备聚合物纳米微球223
内容摘要
《化学工程与工艺专业实验》(第三版)为普通高等教育“十一五”重量规划教材和面向21世纪课程教材。《化学工程与工艺专业实验》(第三版)教材既保留了原教材优选的教学理念和模块化的实验项目结构，又充分体现了“学习成果导向”(Outcome Based Education)的工程教育理念。教材新增“绪论”部分，根据《工程教育认证通用标准》(2015版)中提出的毕业要求，增加实验课程教学目标的描述，明确课程目标对毕业要求的支撑关系，并提出学习成果的评价依据和方法。教材分为“专业实验基础”与“专业实验实例”两大篇。“专业实验基础”介绍了专业实验的组织与实施、专业实验的技术及设备，本次修订增加了化工实验安全知识，强调开展实验过程风险分析、加强风险防范的必要性及具体方法，以强化学生的健康、安全、环保意识和社会责任。“专业实验实例”分为基础数据测试实验、化工热力学实验、反应工程实验、化工分离技术实验、化工工艺实验和研究开发实验六大模块，30个实验项目。此次修订增加了研究开发型实验，可供很好学生选做。《化学工程与工艺专业实验》(第三版)可作为高等学校化工及相关专业的本科生教材，也可供科研等相关人员参考。
精彩内容
第三版修订说明本教材2000年作为面向21世纪课程教材首次出版，2008年次修订，并相继被全国众多兄弟院校和科研院所选用。广大读者对本教材提出的“以化工过程研究与开发的方法论为主线，按化学工程学科发展方向重新构建专业实验教学”的总体思路，以及在实验内容选材上既充分考虑了教学内容的先进性、典型性和综合性，又切实考虑了教学实施的可行性的教材特点，一致表示认同，同时，也希望能够按照国际工程教育的标准要求，进一步强化学生解决复杂工程问题的能力，强化学生的安全、健康、环保（SHE）意识和社会责任，强化学生的团队合作和沟通能力，使化工专业实验不仅能反映学科发展和工业技术创新的前沿，为创新教育和实验教学改革提供支撑，而且能够引导学生在实验方案的设计和实施过程中综合考虑社会、健康、安全、环保、经济、法律及文化等因素，强化学生的工程思维和责任意识。根据读者在使用本教材中提出的意见和建议，结合编者们几年来在教学实践中发现的问题，此次对教材进行了进一步的修订与完善，使教材能够紧跟国际工程教育改革的步伐，在培养学生实践创新能力方面发挥更大的作用。 本次修订保留了原教材的指导思想和主体结构，即强调实验的方法论，注重实验选材的典型性、先进性和综合性，充分考虑实验教学的可操作性，以化学工程学科发展方向为主线构建专业实验教学的新框架。在此基础上，根据工程教育的理念和实验教学的特点，重点对教材的“绪论”和“专业实验基础”篇进行了修订，明确提出了本课程的教学目标和评价方法，加强了实验安全技术的介绍，同时，对“专业实验实例”篇进行了内容增删和修订，增加了研究开发性实验的内容。主要修订内容如下。1.为体现学习成果导向（OBE）的工程教育理念，本教材在“绪论”部分，根据我国《工程教育认证通用标准》(2015版)对工科毕业生提出了12条毕业要求（Outcomes），提出了本课程的教学目标，明确了课程教学目标对标准提出的相关毕业要求的支撑关系，并将教学目标细化且落实到具体的实验项目中，使教学目标可衡量、可教学、可评价，以落实本课程对学生相关毕业能力达成的贡献度。2.为强化学生的安全、健康、环保（SHE）意识和社会责任，在篇“专业实验基础”部分增加了“化工实验安全知识”的章节，系统分析了化工实验过程的危害因素，强调开展实验过程风险分析、加强风险防范的必要性及具体方法，以强化学生的健康、安全和环保的风险责任意识。3.为帮助学生正确地使用数据处理软件，提高实验数据的准确性和可靠性，在该篇的章增加了“常用计算机辅助软件”；随着分析技术高速发展，分析仪器越来越普及，学生有足够的渠道获取相关知识，因此，在“实验基础”部分删减“常用分析检测方法及仪器”章节。4.对第二篇“专业实验实例”中所有实验项目的“实验目的”都进行了重新表述，以体现实验项目对“课程目标”的支撑，并通过实验内容、教学方法和考核评价标准，将学生相关能力的培养落到实处。5.对第二篇“专业实验实例”中的部分实验内容进行了合并、更新和充实。增设了“化工热力学实验”模块，设置了四种不同类型的热力学实验。在“基础数据测试实验”模块中，增设了“多孔催化剂比表面积及孔径分布的测定”实验项目；在“研究开发实验”模块中增设了“苯乙醇烷基化制乙苯催化剂的开发研究”“氧化钙基高温二氧化碳吸附剂性能研究”等特色实验项目。6.加强了教材的统稿工作，对书中的内容细节、文字表述，以及附图、附表等作了全面修订，使文字风格尽量保持一致。本教材修订后，既保留了原教材先进的教学理念和模块化的实验项目结构，又充分体现了“学习成果导向”（OBE）的工程教育理念，建立了“专业毕业要求课程教学目标教学内容和方法考核评价标准”之间的关系，在实验内容的设计中，更加强调工程知识的运用，强调实验过程的研究性，强调现代工具的使用，强调安全、健康、环保意识，强调团队合作和沟通交流能力的培养，形成了由教学目标、实验方法、装备技术、分析手段、应用实践构成的完整专业实验教学体系。参加本书修订工作的人员有乐清华（绪论）、魏永明（1.4、实验二十九）、宁雷（实验七）、李秀军（实验二十八）、徐菊美（3.1～3.4、实验三十）、李平（实验三、实验二十七）、钱炜鑫（实验六）、彭阳峰（实验八）、赵红亮（实验十一）、朱贻安（实验十二）、孙志仁（实验十七）、纪利俊（实验十八）、薛为岚（实验二十三）、朱志华（实验二十六）、雷明（实验附图、附表），全书由乐清华统稿整理。本教材修订过程中，得到了华东理工大学化学工程与工艺专业教师的大力支持，房鼎业教授对教材的修订给予了悉心指导，在此一并表示衷心的感谢。修订者于华东理工大学，上海2017.4版导言一化学工程与工艺专业是由原化学工程、无机化工、有机化工、煤化工、石油加工、高分子化工、工业催化、电化学工程等专业归并而成的宽口径专业。工程实践能力的培养是本专业教学计划的重要内容和主要任务之一。作为一门重要的专业实践性课程，本课程的目的是培养学生掌握化学工程与工艺专业的专业实验技术与实验研究方法。具体地说，本课程应达到以下6个方面的教学要求。(1)使学生掌握专业实验的基本技术和操作技能。(2)使学生学会专业实验主要仪器和装备的使用。(3)使学生了解本专业实验研究的基本方法。(4)培养学生分析问题和解决问题的能力。(5)培养学生理论联系实际、实事求是的学风。(6)提高学生的自学能力，独立思考能力与创新能力。二本书在编写过程中精选了华东理工大学原化学工程、无机化工、有机化工等专业多年来专业实验的教学实例，也反映了我校化学工程学科部分科研成果。全书分“实验基础”与“实验实例”两篇。“实验基础”介绍了专业实验的组织与实施、专业实验的基本技术与装备。“实验实例”包括基础数据测试实验、反应工程实验、分离技术实验、化工工艺实验和研究开发实验等类型，共34个实例，供各校根据条件和教学要求选用。实验实例中有些实例侧重于验证专业理论，使学生加深对理论的理解；有些实验着眼于模拟生产实际过程,以提高学生对工程和工艺问题的认识。为了将现代化教育手段引入实验教学，还介绍了几个计算机仿真实验。研究开发型实验，需由学生按要求提出方案，进行实验设计并自己搭建或改造实验流程，采集和处理数据，以及对结果进行分析，这类实验可供有科研兴趣的学生选做。化学工程与工艺专业实验不同于理论教学，也有别于基础课程的实验。它具有更强的化学工程与工艺背景，实验流程较长，规模较大，学生需通过较为系统的实验室工作来培养自己的动手能力、分析问题的能力与创新思维，训练自己参加科学研究的能力。化学工程与工艺专业实验课程安排在基础与技术基础课程学完以后，与其他专业课程同时进行。它要求学生有数理化和化工原理的理论基础，有物理、化学、电工、仪表等基本实验技能，通过本课程加强以化学工程与工艺为背景的综合型实验训练。三在选择实验实例时，充分考虑了工程学与工艺学实验的适当平衡，并特别注意实验内容的典型性与先进性。在工程学方面，分别考虑到反应工程、分离工程、传递过程等化学工程学科的需要，安排了连续反应器中的返混、气固相催化反应宏观速率测定、流化床反应器特性测定；超临界萃取提取、液膜与固膜分离；二元汽液平衡数据、三元液液平衡数据测定；液液传质系数、气液传质系数测定等实验。在工艺学方面，为使学生通过实验了解有关工艺中的单元过程，本书所安排的合成气中一氧化碳的中、低温变换、有机化工中乙苯脱氢制苯乙烯、精细化工中表面活性剂合成等都有强烈的工艺背景。即使是工程类的实验，也有相当数量以工艺过程为依托，如热钾碱法吸收二氧化碳的吸收速率在无机与煤化工工艺中广泛使用，径向固定床中的流体均布在有机化工与石油化工反应器中都有使用。所谓“典型性”，即本书所选编的实验反映了不同的工程特征与工艺特性，分离工程领域所包含的精馏、吸收、萃取、膜分离、泡沫分离等内容，在本书中均有代表性实验。反应工程领域中粒内扩散、宏观速率、返混现象、气液相反应过程也都设置有代表性实验，这就可使学生熟悉各类典型单元过程的实验方法。所谓“先进性”，即实验内容与实验装备要先进。在实验内容上有些实验涉及本专业科研的新进展，如超临界分离技术、径向流动反应器中流体均布等，使学生了解本专业生产与科研发展的前沿。先进性还应体现在装备的先进，实验流程与装备具有较高的水平。四本书的使用对象是化学工程与工艺专业的本科生与专科生，建议教学时数50～60学时。本书的篇“实验基础”，课内可安排4～6个学时，有些内容可让学生自学。第二篇“实验实例”不可能都做，可根据各校的条件与教学计划的学时数决定，选做其中的一部分。对“实验实例”，建议抓好以下教学环节。(1)实验预习学生应根据实验所列预习思考题，了解每个实验的目的、原理、流程、装备与控制，并对实验步骤、实验数据采集与处理方法有所了解。教师应在动手实验前通过多种方式检查学生的预习情况，并记录在案，作为评分依据之一。(2)实验过程在安排实验方案的基础上，精心调节实验条件，细心观察实验现象，正确记录实验数据。教师在指导时，有责任指导学生正确使用实验仪器，并督促学生严格采集实验数据，养成优良的实事求是的学风。要教育学生不得涂改记录，不得伪造数据。实验过程中教师应重视培养学生根据实验现象提出问题、分析问题的能力。(3)实验报告实验完成后，学生应认真独立撰写报告。实验报告应做到层次分明、数据完整、计算正确、结论明确、图表规范、讨论深入。要重视实验讨论环节，实验讨论是对学生创新思维的训练。一个完整的专业实验过程相当于一个小型的科学研究过程，预习大体上相当于查阅文献和开题论证，实验操作相当于试验数据的测定，实验报告就是一篇小型论文。参加一次实验，要视为参加科学研究的初步训练，学生应认真对待和参与专业实验的全过程。五本书由华东理工大学化学工程与工艺实验中心的教师共同编写，房鼎业、乐清华、李福清主编，制定编写大纲和要求。各章节的编写人员如下：篇：1—乐清华；2.1～2.6—李福清；2.7—宁雷。第二篇：实验2，24，29，30，31，33—乐清华；6，18，19，32—唐小琪；13，14，16，17—许志美；10，11，12—朱志华；3，4—张秋华；21，23—韩伟；20—孙杏元；15—徐志刚；34—蔡水洪；7—雷坚；8—曹砚君；28—薛为岚；22—许振良；26—陈鸿雁；27—刘殿华；5—张岩；9—孙志仁；1—宋道云；25—蔡建国。附录：曹砚君。全书由房鼎业、乐清华统稿，张岩为本书的编著做了大量的资料整理工作。本书主审人为北京化工大学李成岳教授、四川大学朱家骅教授，两位主审人还分别组织两校实验教学经验丰富的罗澄源教授、古大田教授等审稿，对本书的内容提出了许多修改意见，对提高本书质量有很大帮助。由于作者的水平和我校实验设备所限，本书定有不少欠缺之处，欢迎读者批评指正。 编者2000年8月第二版修订说明本书2000年作为面向21世纪课程教材首次出版，并相继被全国众多兄弟院校和科研院所选用。广大读者对本书提出的“以化工过程研究与开发的方法论为主线，按化学工程学科发展方向重新构建专业实验教学”的总体思路，以及在实验内容选材上既充分考虑了教学内容的先进性、典型性和综合性，又切实考虑了教学实施的可行性的教材特点，一致认同，同时，也希望能够进一步充实和完善实验的配套技术，介绍实验装备的先进控制方法，使化工专业实验能够反映学科发展和工业技术创新的前沿，为创新教育和实验教学改革提供支撑。根据读者在使用本书中提出的意见和建议，结合编者们几年来在自身教学实践中发现的问题，进行了修订与完善，使本书能够紧跟学科发展和教学改革的步伐，在培养学生实践创新能力方面发挥更大的作用。本次修订保持了版教材的指导思想和主体结构，即强调实验的方法论，注重实验选材的典型性、先进性和综合性，充分考虑实验教学的可操作性，以化学工程学科发展方向为主线构建专业实验教学的新框架。在此基础上，根据专业技术发展的趋势和实验教学的特点，重点对“专业实验基础”篇进行了修订，加强了实验技术的介绍，同时，对“专业实验实例”篇进行了内容增删和修订。主要修订内容如下。1.为帮助学生了解和掌握化工专业实验常用的分析检测方法和仪器设备，正确地选用分析仪器，提高实验数据的准确性和可靠性，在篇中新增了一个章节，即第3章：专业实验常用分析检测方法与仪器。分别介绍了气相色谱法、高效液相色谱法、紫外-可见分光光度法、比表面积与孔径分布测定法，以及旋光分析法的原理与仪器使用方法。2.为帮助学生了解和掌握计算机控制技术在化工实验和生产装备上的应用原理和设计思想，在篇的第2章中增加了“计算机在线(或远程)控制实验技术”的章节，分别介绍了计算机在线控制技术和网络远程控制技术在实验装备和实验教学中的应用原理和实例。3.对篇第2章中的专业实验技术进行了补充。在2.2节中，增加了气液吸收相平衡数据的测定技术；在2.3节中，增加了气液反应动力学测定的实验技术。在2.5节中，增加了吸收实验技术。4.对第二篇“专业实验实例”中的部分实验内容进行了合并、更新和充实。如将知识点相近的原实验七和实验二十合并为新实验七“双驱动搅拌器测定气液传质系数”；在原实验十三中补充了乙醇脱水制乙烯反应宏观动力学的测定方法；更新了原实验二十四“结晶法分离提纯对二氯苯”的内容，并将实验名称改为“降膜熔融结晶法分离提纯对二氯苯”等。5.在第二篇“专业实验实例”中删除和新增了部分实验项目。如在该篇第5章中增加了实验十五“连续循环管式反应器中返混状况的测定”；在第6章中删除了原实验二十六“活性炭吸附法脱除气体中的有机蒸气”，增设了“碳分子筛变压吸附制取氮气”的新技术；在第8章中，增设了研究开发型实验三十五“组合膜分离浓缩大豆乳清蛋白”等。6.加强了统稿工作，对书中的内容细节、文字表述，以及附图、附表等作了全面修订，使文字风格尽量保持一致。同时，修订了部分实验项目的名称，使之与实验内容更加吻合，如将原实验九“固体小球对流传热系数的测定”改为“多态气固相传热系统的测定”；将原实验十四“连续流动反应器中的返混测定”改为“多釜串联反应器中返混状况的测定”等。本书修订后，既保持了原教材先进的教学理念和模块化的实验项目结构，又紧跟学科发展，充实和引进了现代先进的实验技术和装备技术。在实验内容的设计中，更加注重知识点的综合性，强调实验过程的研究性，将创新思维和科研实践能力的培养贯穿于实验教学之中，形成了由实验方法、装备技术、分析手段、应用实践构成的完整专业实验教学体系。参加本书修订工作的人员有乐清华(篇，第二篇实验三、七、十三、二十、二十四、二十六)、薛为岚(实验二十八)、刘殿华(实验二十七)、唐小琪(实验二十三)、徐菊美(实验二、三十五)、宁雷(实验十五)、雷明(实验附图、附表)，全书由乐清华统稿整理。本书修订过程中，得到了华东理工大学化工专业实验中心教师的大力支持，房鼎业教授对教材的修订给予了悉心指导，在此一并表示衷心的感谢。修订者于华东理工大学，上海2007年12月
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