министерство образования и науки российской федерации

2
1. Цели и задачи дисциплины
Дисциплина «Системный анализ процессов химической технологии»
неразрывно связана с технологией основного органического и
нефтехимического синтеза. Курс основан на знании общей химической
технологии и основных процессов и аппаратов химической технологии и
предназначен для изучения основ системного подхода производств основного
органического и нефтехимического синтеза.
Дисциплина рассчитана на 85 часов, из них 18 часов лекций и 18 часов
практических занятий и читается в 7 семестре. По дисциплине предусмотрен
зачет (7 семестр).
1.1. Цели дисциплины
Дисциплина «Системный анализ процессов химической технологии»
относится к циклу общепрофессиональных дисциплин и имеет своей целью:
рассмотреть основные принципы системного подхода применительно к
технологии производств отрасли и к аппаратам для их осуществления.
1.2. Задачи дисциплины
Основными задачами дисциплины являются:
- научиться разрабатывать и анализировать технологические схемы и
аппараты с позиций системного подхода и с учетом особенностей
осуществления процессов;
- обучение студентов квалифицированно подходить к выбору
оборудования для реализации процессов химической технологии с позиций
системного подхода и энерго- и ресурсосбережения;
- обучение студентов эффективно использовать полученные знания для
решения конкретных практических задач в области проектирования
производств и установок.
1.3. Результаты обучения
В результате освоения дисциплины студент должен:
Знать: свойства и характеристики систем, принципы системного
подхода и системные закономерности применительно к химической
технологии;
Уметь:
анализировать и разрабатывать технологические схемы
основных производств отрасли с позиций системного подхода;
Демонстрировать способность и готовность: применять полученные
знания при решении практических задач при разработке технологических
схем и выборе оборудования для реализации химико-технологических
процессов.
3
2. Место дисциплины в учебном процессе
Предусмотренный программой материал базируется на знаниях и навыках, полученных студентами при изучении таких дисциплин как «Процессы и
аппараты химических производств» и «Общая химическая технология».
Дисциплина является базой для освоения студентами ряда
специальных дисциплин: «Химическая технология нефти и органических
веществ», «Эксплуатация оборудования» и др.
3. Содержание дисциплины
Дисциплина рассчитана на 85 часов, из них 18 часов лекций и 18 часов
практических занятий и читается в 7 семестре. В 7 семестре предусмотрен
зачет.
3.1.Содержание лекционных занятий
№
недели
1-2
3-5
6-7
8-11
Наименование тем и их содержание
Введение. Структура курса, цели и задачи.
Литература по дисциплине, включая новинки
и электронные источники.
Особенности
технологии производств отрасли.
Технологическое оформление производства
основного
органического
и
нефтехимического синтеза (ОО и НХС).
Химическая
технология
как
наука.
Особенности технологии ОО и НХС.
Структура производства отрасли. Общие
принципы
создания
технологических
объектов.
Производство как сложная система. Система
и ее составные части. Свойства и
характеристики систем. Характеристические
свойства систем. Системное представление
производства.
Модели технологических установок и
комплексов
производств.
Виды
и
характеристики
моделей.
Варианты
соединения элементов систем и передаточные
функции. Системный подход к разработке
технологии. Методы синтеза и анализа
технологических схем.
Кол-во
часов
Методы
преподавания
См. примечание
2
См. примечание
3
См. примечание
2
См. примечание
4
4
12-15
16-18
Технологическое оформление реакторных
подсистем. Классификация химических
реакций,
химических
процессов
и
реакционных
аппаратов.
Выбор
реакционных
устройств,
пути
интенсификации работы реакторов.
См. примечание
4
См. примечание
Технологическое оформление подсистем
разделения. Подход к синтезу подсистем
разделения. Методы синтеза технологических
схем разделения. Совмещенные процессы и
их использование в химической технологии,
в частности в технологии ОО и НХС.
3
Итого:
18
 Примечание. Методы преподавания используемые при изучении дисциплины:
мультимедийные лекции, дискуссия, обучающий контроль, работа с печатными и
электронными источниками, наглядные методы (иллюстрация, демонстрация макетов,
элементов аппаратов, чертежей).
3.2.Содержание практических занятий
Тематика практических занятий разработана в соответствии с
лекционным курсом и требованиями государственного образовательного
стандарта. Подготовка к практическим занятиям включает проработку
лекционного материала, а также самостоятельное изучение отдельных
вопросов по заданным темам.
№
недели
1
2-3
4-6
7-8
9-12
13-15
Наименование тем и их содержание
Знакомство с литературой для изучения
дисциплины. Рекомендации по организации
самостоятельной
работы
студента
при
подготовке к практическим занятиям, при
выполнении домашних заданий. Знакомство с
графиком СРС, рейтинговой системой оценки
знаний.
Составные части системы (подсистемы,
элементы)
Свойства и характеристика систем на примере
конкретных производств
Варианты
соединения
элементов
и
передаточные функции
Синтез и анализ технологических схем на
примере конкретных производств
Подсистемы разделения. Примеры, методы
Кол-во
часов
Методы
преподавания
См. примечание
1
2
3
См. примечание
См. примечание
2
4
3
См. примечание
См. примечание
5
анализа и синтеза.
16-18
Реакторные подсистемы. Выбор реакционных
устройств и вспомогательного оборудования.
3
Итого:
18
См. примечание
 Примечание. Методы преподавания, используемые при изучении дисциплины:
обучающий контроль, работа с печатными и электронными источниками, наглядные
методы (иллюстрация, демонстрация макетов, элементов оборудования, чертежей).
3.3. Задания к контрольным мероприятиям (примерные тесты,
вопросы и т.д.)
Тема 1. «Свойства и характеристики систем»
Задание.
Рассмотреть типовое производство химической технологии с позиций
системного подхода.
-Выбрать систему, выделить ее подсистемы и элементы; указать входы,
выходы; взаимодействие данной системы с другими (среда).
-Показать характер соединения элементов (последовательное,
параллельное, с обратной связью).
-Рассмотреть структуру системы и специфические связи; проследить
иерархичность (например: завод → установка→ аппарат).
Варианты типовых производств.
1. Установка подготовки нефти
2. Дожимная насосная станция
3. Установка предварительного сброса воды
4. Нефтеперерабатывающий завод (установки АТ, АВТ, ЭЛОУ-АВТ)
5. Установки подготовки попутного нефтяного (природного) газа
6. Газоперерабатывающие комплексы
7. Газофракционирующая установка
8. Производство бутадиена
9. Производство изобутилена
10.Производство метилтретбутилового эфира (МТБЭ)
Тема 2. «Синтез и анализ технологических схем»
Задание.
А) Провести анализ известной типовой технологической схемы
предприятий нефте-(газо-)переработки и нефтехимии с позиций системного
6
подхода и энергоресурсосбережения. Отметить наличие
подсистем, подсистем разделения, совмещенных процессов.
реакторных
Варианты типовых производств.
-Установка подготовки нефти
-Атмосферная перегонка нефти
-Установка ЭЛОУ-АВТ
-Каталитический риформинг
-Абсорбционная (адсорбционная) осушка попутного нефтяного
(природного) газа
-Газоперерабатывающие комплексы
-Центральная газофракционирующая установка (ЦГФУ ТНХК)
-Производство бутадиена (ДБО-2,3 ТНХК)
-Производство изобутилена (БК-2 ТНХК)
-Производство МТБЭ
Б) Синтезировать технологическую схему, включающую реакторные
подсистемы, подсистемы разделения или совмещенные процессы. Отметить
основное и вспомогательное оборудование. Представить систему в виде
блочной или иконографической модели. Учесть многовариантность и
многомаршрутность.
Варианты подсистем разделения:
-ректификация бинарной смеси
-ректификация многокомпонентной смеси
-абсорбционно-десорбционные установки
-адсорбция
-разделение водонефтяных эмульсий
-очистка запыленных газов
-разделение смеси газов (ШФЛУ)
Варианты реакторных подсистем
-жидкофазные реакции
-газожидкостные реакции
-реакции полимеризации
-реакции на твердом катализаторе (неподвижный слой)
- процессы гидроочистки, риформинга, дегидрирования и др.
-реакции на твердом катализаторе (псевдоожиженный слой)
- каталитический крекинг, производство изобутилена
7
3.4. Рейтинговая оценка знаний студентов
Рейтинговая система оценки по дисциплине «Системный анализ процессов
химической технологии» для студентов очной формы обучения 4 курса
специальности «Машины и аппараты химических производств» (МХП)
на 7 семестр (зачёт)
Таблица 1
1 аттестация
2 аттестация
3 аттестация
Итого
15
35
40
100
Виды контрольных испытаний в баллах за одну текущую аттестацию
Таблица 2
№
Виды контрольных мероприятий
Баллы
№
недели
1 аттестация
1
Практическое занятие №1 по теме «Составные
5
2
части системы»
2
Практическое занятие №2 по теме «Свойства и
5
4
характеристика систем»
3
Практическое занятие №3 по теме «Варианты
5
6
соединения аппаратов и передаточные функции»
Итого
15
2 аттестация
4
Практическое занятие №4 по теме «Синтез и
2
8
анализ технологических схем»
5
Контрольная работа по теме «Синтез и анализ
3
10
технологических схем»
6
Тестирование по теме: «Системный анализ. 0-30 12
Основные понятия»
Итого
35
3 аттестация
7
Практическое занятие №5 по теме «Подсистемы
5
14
разделения»
16 Практическое занятие №6 по теме «Реакторные
5
16
подсистемы»
18 Тестирование
по
темам:
«Подсистемы 0-30 18
разделения» и «Реакторные подсистемы»
Итого
40
Поощрения:
19 Активность на занятиях и внеаудиторная
10
самостоятельная работа
Итого
10
ВСЕГО
100
20 Итоговое тестирование для задолжников
90
8
4. Содержание самостоятельной работы студентов
Самостоятельная работа студентов организуется в соответствии с
Положением о СРС и составляет 49 час.
Самостоятельная работа студента с преподавателем составляет 2,0 ч. и
включает в себя индивидуальные консультации студентов в течение
семестра.
Самостоятельная работа с группой составляет 2,9 ч. и включает
проведение текущих консультаций перед семестровым контролем, зачетами
или экзаменами.
Самостоятельная работа студента без преподавателя составляет 44,1 ч. и
включает в себя подготовку к различным видам контрольных испытаний,
подготовку и написание самостоятельных видов работ.
2
Технологическое оформление
производства ОО и НХС.
Химическая технология как
наука. Особенности технологии
ОО и НХС. Структура
производства отрасли. Общие
принципы создания
технологических объектов.
Производство как сложная
система. Система и ее составные
части. Свойства и
характеристики систем.
Характеристические свойства
систем. Системное
представление производства.
3
4
Виды
контроля
Литература
(номер из списка)
1
Самостоятельна
я работа
без
преподавателя
с
преподавателе
м
с группой
Виды самостоятельной работы
(темы СРС)
Количество часов
Неделя
4.1. Календарный график самостоятельной работы студентов по
дисциплине
5
6
7
8
1
1,5
Опрос, тест
1,3
Тест,
практические
занятия,
письменная
работа
1,2
9
Модели технологических
установок и комплексов
производств. Виды и
характеристики моделей.
Варианты соединения элементов
систем и передаточные функции.
Системный подход к разработке
технологии. Методы синтеза и
анализа технологических схем.
Технологическое оформление
реакторных
подсистем.
Классификация
химических
реакций, химических процессов
и
реакционных
аппаратов.
Выбор реакционных устройств,
пути интенсификации работы
реакторов.
Технологическое оформление
подсистем разделения. Подход к
синтезу подсистем разделения.
Методы синтеза
технологических схем
разделения. Совмещенные
процессы и их использование в
химической технологии, в
частности в технологии ОО и
НХС.
Всего:
133
119,7
тест, практ.
занятие
1-3
тест, практ.
занятие
1,3
тест, практ.
занятие
13
5,3 8,0
 Виды контроля:
устный (опрос, доклад, коллоквиум, семинар, сообщение, презентация, оппонирование и
др.);
письменный (тест, коллоквиум, отчет по лабораторной работе, план, опорный конспект,
деловое письмо, реферат, рецензия, аннотация, эссе, и др.).
5. Методическое обеспечение
5.1. Основная литература
1. Волкова, В. Н. Теория систем [Текст]: учебное пособие для студентов
вузов / В. Н. Волкова, А. А. Денисов. - М.: Высшая школа, 2006.
2. Тюрин, О.Г. Управление потенциально опасными технологиями
[Текст]: учебное пособие / О. Г. Тюрин, В. С. Кальницкий, Е. Ф.
Жегров;, Федеральный центр двойных технологий Союз. - М.: ИнфраИнженерия. 2011.
10
1.
2.
3.
4.
5.
1.
2.
3.
4.
5.2. Дополнительная литература
Ахметов С.А, Технология глубокой переработки нефти и газа [Текст] :
учебное пособие для студентов вузов / С. А. Ахметов. - Уфа : Гилем,
2002. - 672 с.
Волкова, В. Н.. Основы теории систем и системного анализа [Текст] :
учебник для студентов вузов, / В. Н. Волкова, А. А. Денисов ;
СПбГПУ. - 3-е изд., перераб. и доп. - СПб. : СПбГПУ, 2003. - 521 с.
Колесов Ю.Б. Моделирование систем. Динамические и гибридные
системы [Текст] : учебное пособие для студентов вузов, обучающихся
по направлениям 220100 - "Системный анализ и управление" / Ю. Б.
Колесов, Ю. Б. Сениченков. - СПб. : БХВ-Петербург, 2006. - 224 с.
Таранова Л.В. Машины и аппараты химических производств/ учебное
пособие/ Тюмень: ТюмГНГУ, 2012.- 240с.
Тимофеев В.С., Серафимов Л.А. Принципы и технологии основного
органического и нефтехимического синтеза: учебное пособие для
вузов/ В.С.Тимофеев, Л.А. Серафимов-М.:Высшая школа, 2003.-536с.
5.3. Методические указания
Таранова Л.В, Оборудование для разделения неоднородных систем.
Методические указания по дисциплине «Машины и аппараты
химических производств». - Тюмень: ТюмГНГУ, 2010. – 32с.
Таранова, Л.В. Методические указания к самостоятельной работе по
дисциплине «Системный анализ процессов химической технологии» /
Л.В. Таранова. – Тюмень: Издательский центр БИК ТюмГНГУ. 2012.
Таранова, Л.В. Реакторные подсистемы и подсистемы разделения
[Текст]: методические указания для практических занятий по
дисциплине «Системный анализ процессов химической технологии»
для студентов / Л.В. Таранова. - Тюмень: Издательский центр БИК
ТюмГНГУ, 2012. – 11 с.
Таранова, Л.В. Системный анализ процессов химической технологии
[Текст]: методические указания для выполнения контрольных работ по
дисциплине «Системный анализ процессов химической технологии» /
Л.В. Таранова. - Тюмень: Издательский центр БИК ТюмГНГУ, 2012. –
11 с.
5.4. Мультимедийные и технические средства обучения
Мультимедийные лекции по всем разделам дисциплины; для чтения
лекций используется мультимедийная аудитория, оснащенная в полном
объеме.
Электронное тестирование в компьютерном классе (в системе Educon)
по всем разделам дисциплины.
11
5.5. Иллюстративные материалы
1. Планшеты с технологическими схемами типовых производств и
чертежами общего вида основных аппаратов (теплообменное
оборудования, колонные аппараты, печи, реакционные аппараты,
оборудование УПН).
2. Макеты оборудования; фрагменты внутренних элементов аппаратов.
ДП.4.2.3-09-2013
Лист регистрации изменений
Номера листов (страниц)
№
изм.
измененных
замененных
аннулиновых рованных
Всего
листов в
документе
№
документа
Вход.
№
сопров.
док.
и дата
Подпись
Дата
12