化工设计复习题二讲解Word文档下载推荐.docx
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（10）工厂组织和劳动定员。
（11）项目实施规划。
包括建设周期的规划实施进度规划等内容。
（12）投资估算和资金筹措。
（13）财务、经济评价及社会效益评价。
（14）结论。
包括综合评价和研究报告的结论等内容。
4．设计任务书的内容主要包括哪些内容？
（1）项目设计的目的和依据；
（2）生产规模、产品方案、生产方法或工艺原则；
（3）矿产资源、水文地质、原材料、燃料、动力、供水、运输等协作条件；
（4）资源综合利用、环境保护、三废治理的要求；
（5）厂址与占地面积和城市规划的关系；
（6）防空、防震等的要求；
（7）建设工期与进度计划；
（8）投资控制数；
（9）劳动定员及组织管理制度；
（10）经济效益、资金来源、投资回收年限。
第二章
工艺流程设计
1．化工工艺设计包括哪些内容？
生产方法选择，工艺流程设计，工艺计算，设备的设计与选型，设备布置，管道设计，对非工艺设计提条件，设计说明书，概预算书。
2．在选择生产方法和工艺流程时，应该着重考虑的原则有哪些？
其步骤有哪些？
先进性、可靠性、合理性；
资料搜集与项目调研、生产设备类型与制造厂商调研、对调研结果进行全面分析对比。
3．工艺流程设计的步骤有哪些？
确定整个流程的组成，确定每个过程或工序的组成，确定工艺操作条件，确定控制方案，原料与能量的合理利用，制定“三废”处理方案，制定安全生产措施。
4．工艺流程图的种类有哪些？
工艺流程草图，工艺物料流程图，带控制点的工艺流程图，管道仪表流程图。
5．管道仪表流程图有哪些版式？
基础工程设计阶段有：
A版PI图（初版）、B版PI图（内审版）、C版PI图（用户版）及D版PI图（确认版）；
详细工程设计阶段有：
E版PI图（详1版）、F版PI图（详2版）、G版PI图（施工版）。
6．某管道标注为“PG1310-300A1A-H”，表示什么意思？
7．固定床反应器温度控制形式有哪些？
画出示意图。
（a）用进料浓度控制（b）用进料温度控制Ⅰ（c）用进料温度控制Ⅱ（d）用冷料量控制
8．PIDCAD软件具有哪些特点？
PIDCAD软件操作简单、方便易学，适合于工程技术、设计人员及高校师生从事化工工程设计、流程图绘制时使用；
结合工艺设备管理软件，可实现工厂工艺、设备信息化管理。
第三章物料衡算与热量衡算
习题1连续常压蒸馏塔进料为含苯质量分数（下同）38％（wt）和甲苯62％的混合溶液，要求馏出液中能回收原料中97％的苯，釜残液中含苯不低于2％。
进料流量为20000kg／h，求馏出液和釜残液的流量和组成。
解：
苯的相对分子质量为78，甲苯的相对分子质量为92。
以下标B代表苯。
进料中苯的摩尔分数
釜残液中苯的摩尔分数
进料平均相对分子质量
进塔原料的摩尔流量
依题意，馏出液中能回收原料中97%的苯，所以
作全塔苯的质量衡算得
作全塔总质量衡算得
将已知数据代人上述质量衡算方程得
解得
所以，
组分
塔进料
塔顶馏出物
釜残液
kg/h
%（wt）
kmol/h
%（mol）
苯
7600
38
97.43
41.96
7372.6
85.60
94.52
87.52
227.8
2.0
2.92
2.35
甲苯
12400
62
134.8
58.04
1240.2
14.40
13.48
12.48
11159.4
98.0
121.3
97.65
合计
20000
100
232.2
8612.8
108
11387.2
124.2
习题2丙烷充分燃烧时要使空气过量25％，燃烧反应方程式为：
试计算得到100摩尔燃烧产物（又称烟道气）需要加入的空气的摩尔量。
以1mol入口丙烷为计算基准
根据反应方程式，1mol丙烷需要5mol的氧气与之反应，因氧气过量25%，故需要加入的空气量为
其中
烟道气中各组分的量：
0mol
23.51mol
因此，以1mol入口丙烷为基准的物料衡算结果如下
入口
出口
C3H8
1
O2
6.25
1.25
N2
23.51
CO2
3
H2O
4
30.78
31.76
从计算结果可以看出，当空气加入量为29.76mol时，可产生烟道气31.76mol，所以，每产生100mol烟道气需加入的空气量为
习题3天然气蒸汽转化法制造合成氨原料气的示意流程图
转化炉内进行烃类蒸汽转化反应，以甲烷为例，烃类蒸汽转化的反应方程式为
天然气经一段转化炉转化后继续进入二段转化炉反应，在一段转化炉出口添加空气以配合合成氨原料气中所需的氮气，同时，一段转化气中的一部分氢气遇O2燃烧供给系统热量。
二段转化后再经一氧化碳变换工序使混合气中的CO大部分转化为CO2和H2，CO转化为CO2和H2的方程式为
，变换后的气体进入脱除CO2工序脱除CO2，再经甲烷化工序除去残存的微量CO和CO2后作为合成氨合格原料气。
已知某厂天然气的组成为：
CH4
C2H6
C4H10（正）
C4H10（异）
C5H12（正）
C5H12（异）
83.20
10.00
5.16
0.69
0.50
0.06
0.05
0.33
0.01
要求合成氨原料气的组成为：
H2
Ar
73.97
24.64
0.31
1.08
计算天然气的用量和空气的用量。
以100kmol合成氨原料气为计算基准。
设天然气用量为xkmol，添加空气量为ykmol。
（1）作系统N2平衡
因为在天然气蒸汽转化法制造合成氨原料气过程中，N2没有参加反应，它的数量在反应器的进口、出口物料中没有变化，作系统N2平衡得
0.0033x+0.79y=24.64（A）
（2）作系统氢平衡
甲烷转化制H2的计量关系推导如下：
甲烷蒸汽转化反应过程
变换反应过程
总过程
用同样的方法可推导出烃类蒸汽转化制
的计量关系通式为
因此，100kmol天然气可提供的理论H2为
烃量/kmol
可提供的理论烃量/kmol
4
83.20=332.80
7
10.00=70
10
5.16=51.60
13
0.69=8.97
0.50=6.50
16
0.06=0.96
0.05=0.80
471.63
因此，xkmol天然气进料可提供的理论H2为
氢气燃烧的反应过程
燃烧消耗的H2为
作系统H2平衡得
（B）
式中（
）是合成氨原料气的CH4折合为H2物质的量（mol）
（A）式合（B）式联解得到
因此，制造100kmol的合成氨原料气需加入天然气18.92kmol，一段转化炉出口需添加31.11kmol的空气。
习题4乙烯氧化为环氧乙烷的反应方程式如下：
试计算0.1013MPa、25℃下的反应热。
乙烯（g）的标准生成热为
环氧乙烷（g）的标准生成热为
因此，0.1013Mpa，25℃下的反应热计算如下：
习题5乙烯氧化制环氧乙烷的反应器中进行如下反应：
主反应
副反应
反应温度基本维持在250℃，该温度下主、副反应的反应的反应热分别为
乙烯
乙烯
乙烯的单程转化率为32％，反应的选择性为69％，反应器进口混合气的温度为210℃，流量45000
其组成如下：
C2H4
3.5
82.0
14.5
热损失按反应放出热量的5%考虑，求热载体移出的热量。
查得有关气体的热容数据如下：
水蒸气
C2H4O
210℃
64.43
31.38
30.04
250℃
66.94
31.67
45.56
35.35
103.8
30.17
假设如下热力学途径：
210℃下反应器入口混合气体热容
250℃下反应器入口混合气体热容
因此，反应器入口混合气体在210℃～250℃的平均热容为
由热载体移走的热量为
第四章设备的工艺设计及化工设备图
1.简述泵的选用与设计程序
a.确定泵型；
b.确定泵的流量与扬程；
c.确定泵的安装高度；
d.确定泵的台数和备用率按泵的操作台数；
e.校核泵的轴功率；
f.确定冷却水或驱动蒸汽的耗用量；
g.选用电动机；
h.填写选泵规格表。
2.简述换热器的设计原则
a.换热器设计要满足工艺操作条件，长期运转，安全可靠，不泄漏，维修清洗方便，较高的传热效率，流体阻力尽量小，安装尺寸符合要求；
b.确定介质流程；
c.确定终端温差；
d.确定流速、流向和压力降；
e.确定传热系数和污垢系数；
f.选用标准系列化的换热。
3.填料塔设计程序
a.汇总设计参数和物性数据；
b.选用填料；
c.确定塔径；
d.计算填料塔压降；
e.验算塔内喷淋密度；
f.计算填料层高度Z；
g.计算塔的总高度H；
h.塔的其它附件设计和选定。
4.化工设备施工图的组成
a.装配图表示设备的全貌、组成和特性的图样，它表达设备各主要部分的结构特征、装配和连接关系、特征尺寸、外形尺寸、安装
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