资源环境化学与工程  081702M05001H

学期:2020—2021学年(春)第二学期 | 课程属性:专业普及课 | 任课教师:李建强,公旭中
授课时间: 星期二,第5、6、7 节
授课地点: 教二楼329
授课周次: 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17
课程编号: 081702M05001H 课时: 50 学分: 3.00
课程属性: 专业普及课 主讲教师:李建强,公旭中 助教:
英文名称: Chemical Engineering in Resources and Environment 召集人:

教学目的、要求

    本课程为化学工艺专业硕士研究生的专业基础课。本课程涉及与化工、冶金、能源、材料和环境资源等相关的过程工程领域,是一门多学科综合交叉渗透而形成的新兴学科。通过课程的学习,要求学生了解矿产资源综合利用与优化、能源和资源清洁化、资源回收利用环集成技术等绿色过程工程对治理环境污染、实现可持续发展战略的重要意义。本课程为工艺、新过程、新技术、新产品和新装备的研究、开发、放大、设计和优化提供专业理论基础。

预修课程

物理化学,化工原理,冶金原理,煤化学,环境化学,电化学

教 材

主要内容

第一章 过程工业与过程科学
    从化学工程到过程工程的学科发展;化工等过程工业可持续发展中的资源、能源和环境问题概述。重点讲述过程工业特点及发展趋势,讲解过程科学的基本特征与研究方法,让学生认识到过程工业在国民经济中的重要作用和地位。
第二章 自然资源与矿产资源
    我国矿产资源的情况和分布,包括燃料矿产、金属矿产、非金属矿产资源;化工原料、燃料、有色金属、黑色金属、非金属、稀有贵金属和稀土等矿产资源的综合利用技术等。重点突出海洋资源和海洋矿产现状与技术难点,详细讲解锂资源分布特点,介绍锂资源利用及提取工艺。
第三章 钢铁工业与节能减排技术
    钢铁工业流程及行业特点,钢铁行业中的过程工程问题,及相关节能与减排技术,重点论述钢铁工业的存在的技术问题及对环境的冲击。
第四章 氧化铝-电解铝与过程节能
    氧化铝生产工艺流程,包括拜耳法和烧结法,以及氧化铝行业存在的基本技术问题,重点分析电解铝工艺对氧化铝品质的基本要求,以及能耗高的原因与环节,介绍目前典型的电解铝过程的节能减排技术。
第五章 煤化学与煤化工
    煤炭形成机制与煤炭分类,煤质分析,煤化工分类等,重点介绍我国煤炭特点及煤质分布特征,煤化工技术研究重点分析,及煤化工技术的布局与关键技术,论述我国煤化工技术的问题与特点,分析未来发展趋势与关键技术。重点讲授煤气化技术对煤化工清洁技术的贡献。
第六章 能源利用与清洁能源
    能源的基本概念及分类、主要可再生能源太阳能、生物质能等的开发和利用现状,化学、冶金等典型高能耗过程工业的主要节能技术。主要介绍页岩气、可燃冰,氢气等清洁能源的储存特点与开采技术等。
第七章 大气环境与雾霾
    大气污染原理,温室效应和全球气候变化,CO2的回收、分离和贮存技术,化学工业中的CO2减排技术;大气污染物的收集、粉尘治理与除尘技术、二氧化硫防治技术、氮氧化物的污染与净化技术等。重点介绍雾霾的成因与治理对策。
第八章 水资源与水污染控制
    各种过程工业导致的水污染及污水的治理技术,分析废水处理单元技术的功能、特点、处理标准。各类工业污水的排放标准以及处理废水技术的最新进展。
第九章 固体废弃物及利用技术
    固体废弃物的来源、分类、危害以及处理利用的方法,典型大宗化工固体废弃物污染原理及处理与资源化利用技术,生活垃圾、电子废弃物的处理与回收技术等。
第十章 新能源与新材料
通过对各类新能源、新材料结构和特性的认识、理解,全面解析和认识电池化学、化学电源技术的关键科学问题,让学生加深新能源电池技术和新材料技术的发展方向和趋势,初步掌握锂离子、锂金属、金属空气电池技术优缺点。通过各类电池结构的介绍,掌握各类电池的应用范围和领域。
课程参观内容:
    课程每年组织2-3次参观,通过北京市周边大型国企、民企示范工程、工业示范项目,让学生了解化工过程中的工程应用问题,及化工过程放大过程的基本特征,让学生加快对中科院三个面向重大战略地位的了解,即面向国际科学前沿、面向国民经济主战场、面向国家重大战略需求。目前课程已经建立北京神华低碳研究院、北京神雾能源环保科技公司、中科院电工所延庆热电基地等三家大型能源化工、能源环保、热电联产清洁能源等教学实践基地。
课堂报告:
课程选择50%的选课学生进行相关研究方向的课程报告,通过课堂讨论和讲解,通过问题讲解与讨论,建立问题导向式教学模式,每个学生针对自己的学科背景进行提问和分享认知、分享理解。

教学重点与难点 
清洁生产技术的基本原理;过程强化对过程工业节能减排的强化机制;清洁能源开发技术与原理;污染物的来源分析与形成过程机制解析,及区域联防与监控。新能源、新材料、海洋资源、锂资源是课程的亮点也是难点,缺少相关数据和教材,完全是由最新文献和论文整理而来,能够反映当下学科发展的趋势与方向。

学时分配与进度计划
第一章3学时,第二章 6学时,第三章3学时,第四章 3学时,第五章3学时,第六章3学时,第七章4学时,第八章3学时,第九章3学时,第十章4学时。讲解内容合计35学时。实地参观:6学时,神华低碳研究院、中科院热电基地、神雾集团公司。课堂讨论:7学时,大型设备仪器、新能源新材料、环境能源问题。考试:2学时,开卷。课程合计50学时。

参考文献

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