《化工过程分析与合成》是从系统工程的角度对化工过程进行研究，分析过程是从系统整体出发自上而下获得系统整体特性，合成是在已知系统整体特性的前提下，自下而上获得构成系统的全部信息。本课程遵循由浅入深的原则，结合工业实际案例，全面介绍了化工过程分析与合成的方法。通过本课程教学，使学生了解系统工程在化工中的应用，掌握化工过程分析的常用方法，学会用系统工程方法完成化工系统模拟、分析、优化和综合， 培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。

本课程目标为：

(1）理解系统工程的“整体性”思想，基于数理知识、化学和化工基本原理分析化工过程问题，掌握单元模型、结构模型、目标函数模型的基本概念和建模方法，掌握过程优化的基本概念和方法，掌握反应及反应器（网络）、分离再循环系统、热集成网络与公用工程、节水网络与水公用工程的设计原理和方法，掌握守恒基本原理和夹点技术分析化工过程问题的方法，具备用数学语言定量准确转化复杂化工过程问题的能力，培养学生严谨求实的科学精神。

（2）运用数理知识、工程原理和方法，识别和判断化工过程主要特征和关键因素，能根据不同决策变量设计化工过程问题的不同解决方案，并对不同方案进行比较和综合分析，具备科学发展观和社会主义核心价值观。

（3） 初步掌握化工全流程分析、建模、设计、合成和优化的方法和技术，并以工程师视角对影响设计目标和技术方案的主要因素进行决策，具备对复杂化工问题提出有效解决方案的能力，并在有效解决问题的过程中发展创新思维和团队协作能力。

（4）在化工过程分析与合成理论和方法学习的基础上，能够根据化工工程项目的表述和技术指标，查阅图书和相关信息资源，辅助现代工具，综合运用工程理论和数理方法开展项目研究，具备对化工复杂工程问题进行综合和计算的能力，并在解决方案中充分考虑工程伦理和职业道德。

（5）能够针对非线性特征的化工过程复杂问题，选择和使用适宜的现代工具，如工程设计工具、信息加工与处理工具等进行模拟与预测，了解现代工具方法的局限性，能基于正确的数学分析方法对模拟结果做出合理分析和解释。

基于课程目标，培养学生的知识、能力和素养，强调采取启发性教学和使用现代化教学手段，引导学生自学与展开讨论，培养学生独立思考、分析问题、解决问题与创新的精神。通过优化教学内容和课程体系，运用数学、自然科学和工程基础知识，面向典型化工过程，培养学生处理实际工程问题的分析能力、计算能力和综合能力。

教学模式采用大班上课，小班讨论与辅导授课，课程评价则通过课堂参与（participation）、目标训练（two-minutes drill）、课后作业（homework）、研讨报告（group case study）、线上课程（online course）、考试（exam）环节评价课程目标达成度，并在此基础上指导课程内容与教学方式的持续改进，达成课程目标。

（1）理论教学：合理设计教学环节，增加课堂互动如提问、课堂小测，激发学生学习兴趣；本课程中包含60个案例分析，知识点的讲授中，运用系统工程思想和方法进行“案例”分析，突出实践性和综合性，并与本学科专业特色煤化工结合，突出系统工程方法的实际应用；引入现代化工系统方法和手段，如Aspen plus和MATLAB，强化现代模拟和计算技术在过程分析中的应用。

（2）课后作业：根据理论课程的进度合理安排，有目的性地布置课程作业，并设计题目的层次性，巩固课堂所学知识，并进行问题分析、过程表达、获取有效结论等方面的能力训练。

（3）习题课：根据学生的课堂互动和课后作业完成情况，针对重难点的知识点，进行重点进行问题分析，确保学生掌握所学知识。

（4）项目研讨：围绕课程的主干知识点，兼顾高阶性和创新性，设计多个具有一定挑战度的研讨专题，训练学生自我学习的能力和利用所学知识分析、解决化工工程问题的能力。本课程在教学中制定了七个研讨主题，已选用四个研讨主题，分别为：① 问题重新定义（问题本质分析）；② 煤制油反应与反应器（产品与过程）；③ 分离序列（以蒸馏为例的最优分离方案确定）；④ 热集成网络（基于Aspen Plus分析、计算与设计的热集成网络）。课题研讨以小组形式进行，规定的研讨主题学生有一周时间准备研讨稿，采用答辩形式由5人教师组进行问答，并提交书面设计报告；

（5）线上课程：本课程是校级双语课和示范研讨课，在校级课程平台上设立校内学习网址，包含理论课内容、资料库等板块，配合课堂理论教学，学生在线上课程完成基本概念和理论学习。

（6）课程设计：根据课程内容的三大模块，包括：过程建模、过程优化、过程合成，设计课程设计项目，让学生完成特定的课程设计内容，主要帮助学生延伸理解课堂教学内容，加深理解课程所涉及的基本原理及其表达方式，并运用所学知识完成具体化工产品的生产设计问题。

（7）期末考试：建立题型库，考试试卷严格按照教学知识点进行设计，做到主要知识点的全覆盖，全方位考查学生对所学知识的掌握程度。着重考察学生运用数学、自然科学和工程基础知识，面向典型化工过程，分析和解决实际问题的能力。

（8）考勤与课堂参与：学生课堂出勤率采用点名签到方式考核，三次课堂考勤不到者取消期末考试资格；课堂参与度，以工程案例为载体，进行课堂提问，采用启发式引导学生对知识点进行理解，理论联系实际，以学生回答问题的参与度进行考核。

高等数学、线性代数、物理化学、化工热力学、化工原理、化学反应工程

课程教材：

（1）Robin Smith. Chemical Process Design and Integration, Johnn Wiley & Sons Ltd, Second edition, 2016

（2）都健，刘琳琳；化工过程分析与综合（第二版），化学工业出版社，2021

（3）史彬；化工过程分析与综合，化学工业出版社，2020

推荐参考资料

（1）B. Linnhoff, D. W. Townsend, et.al.，Pinch Analysis and Process Integration，Elesevier Ltd., Second edition, 2007

（2）Jurgen Gemhling, et.al.，Chemical Thermodynamics for Process Simulation，Wiley-Vch Verlag GmBH & Co. KGaA, Third edition, 2013