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（3）产品方案和拟建规模（产品型号、年产量）；

（4）工艺技术方案（原料路线、生产方法和技术来源）；

（5）资源、主要原材料、燃料和动力的供应；

（6）建厂条件和厂址初步方案（已具备条件等）；

（7）环境保护（“三废”处理及排放量等）；

（8）工厂组织和劳动定员估算；

（9）项目实施规划设想（进度：

一期完成还是分二期、三期工程等）（10）投资估算和资金筹措设想（资金来源，应有自筹资金等）（11）经济效益和社会效益的初步估计。

2、可行性研究

项目建议书批准后，既要对项目进行可行性研究，也就是对化工建设项目的技术、工程和经济进行深入细致的调查研究，对方案实施的可能性及潜在的效果进行分析、论证和评价，为投资决策提供依据。

其主要内容：

（1）总论：

包括项目名称，进行项目实施的单位，技术负责人，可行性研究的依据和主要内容及论据，评价的结果、存在的问题和建议，附主要技术经济指标表。

（2）需求预测（国内外市场情况及走势）；

（3）产品方案及生产规模；

（4）工艺技术方案（工艺技术方案的选择，物料平衡和消耗定额，主要设备的选择等）［国内外生产技术、设备的比较］；

（5）原材料、燃料和动力的供应情况（6）建厂条件和建厂方案；

（7）公用工程和辅助设施方案（总图运输、给排水、供电及电讯、供热、贮运、土建、人防、生活福利等）；

（8）环境保护及安全、工业卫生（“三废”处理、排放量等）；

（9）工厂组织、劳动定员和人员培训（工厂人员定编表、培训计划表）（10）项目实施计划（主办单位、协作单位分工、进度表等）；

（11）投资估算和资金筹措（投资总额及来源）；

（12）经济评价及社会效益评价（年利税等）；

（13）结论（综合评价和研究报告的内容）。

第四节计划任务书（设计任务书）

在可行性研究基础上，按照上级审定的建设方案，落实各项建设条件和协作条件，审核技术经济指标，比较和确定厂址，落实资金，再编写计划任务书，作为整个设计工作的依据，其主要内容如下：

1、建设目的和依据；

2、建设规模、产品方案、生产方法或工艺原则（主要产品的产量和品种等）；

3、矿产资源、水文地质资料、原材料、燃料、动力、供水、运输等协作条件（如矿产储量多少、可用多少年等）；

4、建设地点和占地面积；

5、环境保护、“三废”治理的要求；

6、防空、防震等要求；

7、建设工期（是否分期，规模及建设进度）；

8、投资控制数（各项工作投资额，如：

设备、安装、土建、设计等）；

9、劳动定员控制数（各工段人员情况）；

10．要求达到的经济效益（年利税多少、投资偿还期）。

设计人员接到任务书后要认真仔细地研究其内容，正确理解任务书的要求，设计过程中按任务书内容和要求做。

四、工艺设计主要包括哪几个方面的内容？

1.1设计准备1.2方案设计1.3化工计算1.4车间布置1.5化工管路设计1.6提供设计条件

第二章

一、化工厂址选择应考虑的主要因素是什么？

1、选厂址主要条件（所考虑的主要因素）

（1）节约用地，考虑发展（注：

地不能征多，但也应留有发展佘地）；

（2）利用城镇设施，节约投资（电、蒸汽、燃料等靠近电厂或水水电站，靠近燃料供应点，水靠近江、河、湖等）；

（3）满足环境卫生及交通运输要求（能妥善处理“三废”，优先使用水路、铁路运输，适当增加公路运输）；

（4）不旱不涝，地质可靠；

（5）少挖少填，有利于协作等，还要与城市规划协调。

具体选址时，由于产品特点及规模的不同，所考虑的主要因素也不同，有的取决于市场因素（该地或使用这种产品量占全国2/3以上）、有的取决于动力因素（尽量靠近热电厂）、有的取决于原料来源（原料储量大，尽量靠近该地点）。

因此，应抓住主要因素，结合其它因素综合考虑厂址的选择。

二、在化工厂总平面布置设计时，对于生产车间、辅助生产车间、行政办公楼、住宅及道路等有何具体要求。

1、关于生产车间的布置

生产车间的位置应按工艺过程的顺序进行布置，生产线路尽可能做到直线而无返回流动，但并不要求所有车间在一条直线上，应考虑辅助车间的配置距离及管理上的方便。

一般功能、工艺相似的车间、工段尽可能布置在一起（便于集中管理），车间之间的管道尽可能沿道路的铺设。

生产有害气体或粉尘车间要放置在下风或平行风侧。

2、关于辅助车间的布置

辅助车间包括：

锅炉房、配电房、水泵站、机修车间、中心试验室、仪表修理车间及仓库等。

（1）锅炉房尽可能布置在用蒸汽较多的地方（可成减少热损失，缩短管路），其附近不得有易燃、易爆的车间或仓库，应放置在下风位置；

（2）配电间应配置在用电大户附近，并置于上风位置；

（3）机修车间应放在与各生产车间联系方便而安全的位置上；

（4）中心试验室和仪表修理间应置于清洁卫生、噪音少、灰尘少的上冈位置；

（5）仓库设在与生产车间联系方便，并靠近运输干线的位置上。

3、关于行政管理部门及住宅区的位置

行政管理部门包括：

工厂各部门的管理机构、会议室、饭厅、礼堂、托儿所、医务所等，应建在工厂外，最好位于工厂的上风位置。

居民住宅应在厂区外面，并在上风位置。

4、关于厂内道路

厂内人行道，一般为1.8～2.0米宽（上、下班通过人数而定）；

厂内公路宽度不应小于5米，能允许两辆大卡车面对面通过，同时应考虑输送路线的循环性，避免交通阻塞。

总图的布置，还应考虑美化环境，改善劳动条件等，如植树、种花、种草以净化空气。

三、对已选定的二、三个厂址方案中如何进行分析比较，优选出一个合理的方案。

方案比较

对已选定的二、三个厂址方案进行技术经济比较，应根据工厂主要要求，抓住几个主要因素（即市场、动力、原料来源等主要因素），对其优缺点进行分析比较。

第三章

一、在进行化工工艺设计时，主要从哪几个方面来论证一条工艺路线的可行性。

工艺路线的选择就是选择生产方法，应符合技术上先进、经济上合理的要求。

一种产品往往有几种不同的生产方法生产，要对其逐个研究分析，进行多方面的比较，要做定性分析，也要做定量分析，找到一个相对优良的方法。

二、化工工艺流程图设计分哪三步进行？

这三种图在工艺流程设计中起到什么作用？

（1）生产工艺流程草图

只是定性地标出由原料转变为产品的路线，以及采用的各种化工过程及设备。

（2）物料流程图

是在完成了物料衡算和能量衡算基础上来绘制的，是用图形和表格相结合来反映设计计算某些结果的图样，是设计带控制点的工艺流程图的依据。

（3）带控制点的工艺流程图

是在物料流程图的基础上绘制的，设备计算结束、控制方案确定以后，即可着手绘制。

绘制过程中如某些设备的位置、形式和主要尺寸不当时，对流程图应做部分修改，得到正式带控制点的工艺流程图，编入设计阶段文件。

三、化工工艺流程设计的任务是什么？

生产工艺路线确定之后，即可进行流程设计，其主要任务：

（1）确定生产流程中各个生产过程的具体内容、顺序和组合方式，以达到加工原料制出产品的目的；

（2）绘制工艺流程图，就是与图解的形式表示物料所经过的工艺过程及设备、物料组成和能量所发生的变化及流向。

四、简述绘制化工工艺流程图的步骤，图中的主要设备、主要物料管线和辅助物料管线等线条如何表达？

工艺流程图的绘制

工作顺序：

先绘流程草图，再根据草图进行物料、能量衡算，然后绘制物料流程图，在设备设计计算后，绘制带控制点的工艺流程图。

②设备的表示方法

a）化工设备按比例用细实线（b/3）绘制，要显示出外形轮廓特征图；

b）设备的高低和楼面高低的相对位置，一般也按比例绘制，低于地平面的应画在地平线以下；

c）工艺流程中一般应绘出全部工艺设备及附件，两套以上相同设备只绘一套，其余的用又点划线绘成矩形框表示，在框内注明设备位号、名称，并要绘出与其相连的一段支管。

③管道的表示方法：

流程图中应画出所有工艺物料和辅助物料的管道。

a）图线规定：

工艺物料管道用粗实线绘制，辅助物料管线用中实线绘制，仪表管线用细实线或细虚线绘制；

b）管线应横平坚直，尽量避免穿过设备或管道交叉，管道转弯应画成直角；

c）管道上的取样口、放空口、排液管、液封管等均应全部画出；

d）每段管道上需相应标出管号：

•如：

S-ф57×

3.5

•S：

介质代号，表示水，可查,57×

3.5管径和壁厚（mm）

第四章

1、物料衡算的作用是什么？

在进行物料衡算时应遵守什么原则？

•1、物料衡算的作用

•在实际生产中，物料衡算可以揭示物料的浪费和生产过程的反常现象，从而帮助找出改进措施，提高成品率及减少附产品、杂质和“三废”排放量；

还可以检验生产过程的完善程度，对化工工艺设计也有着重要指导作用，通过计算，可以定出原料及辅助材料的消耗量，制订单耗指标，还可以标出中间产品、副产品、成品的产量和“三废”排放量等，是能量衡算、设备工艺计算的基础。

•2、物料衡算的方法和步骤

•2.1物料衡算的步骤

•

（1）画出物料衡算示意流程图

•绘制此图时，应着重考虑物料的来龙去脉，每一种物料都要表示在图上，并注明每种物料的重量或体积、组成、温度和压力数据、配比及流量等，不允许有差错和遗漏，要反复核对。

如果是待求项，需用字母、符号标写清楚。

•

（2）列出化学反应式

•列出各个过程的主副化学反应式，明确反应前后的物料组成和它们之间的定量关系。

应注意:

当副反应较多时，对那些次要的，且所占比重很小的副反应可以略去不考虑；

而对那些产生有毒物或明显影响产品质量的副反应，其量虽小，却不能忽略，因为这是以后进行某些精制分离设备设计和“三废”治理设计的依据。

•（3）确定计算项目

•根据流程示意图和化学反应式，分析物料在每天一台设备中的数量、成份和品种发生了那些变化，明确已知项和待求项，寻找简捷计算法。

•（4）收集数据

•计算项目确定后，要收集的数据和资料也就明确了。

所需收集的数据包括：

生产规模、生产时间（年工作天数）、有关收率和转化率等；

原料、辅助材料、中间产品、产品的规格，有关的物理化学常数，在查找数据时，应注意数据资料的正确性，可靠性和适用范围。

•（5）选定计算基准

•应选择适当的计算基准，这样可以简化计算手续。

按不同情况可选吨、千克、米3等作为计算单位（气体均m3）。

间歇式生产一般以每批产量作为计算基准，而连续过程是以每小时产量为计算基准。

在计算中应注意单位的统一，并保持前后一致。

•（6）进行物料衡算

•根据质量守恒定理：

•ΣG入＝ΣG出＋ΣG损（5-1）

•该式适用于整个生产过程，也适用于任一中间过程和每一台设备。

根据上述计算式和待求项的数目列出数学关系式，当条件不够（即列关联式数目比待求项少）时，要采用试差法求解。

•（7）整理和校核计算结果

•计算时，每一步都要校核，避免大量返工，待全部计算结束后，整理结果，列成表格。

表中要列出进入和离开的物料名称、数量、成份及百分数，再全面校核一次。

•（8）绘制物料流程图

•把计算结果绘成物料流程图，它能清楚地表示出物料在流程或设备中的变化情况，该图作为设计成果，编入设计文件，其绘法见生产工艺流程设计一章。

•

2、能量衡算的作用是什么？

在进行能量衡算时应遵守什么原则？

•1、能量衡算的作用

•通过热平衡计算，分析系统的热量利用程度，尽量做到热量利用经济合理，如发现不经济合理，要考虑改进设备或工艺，重新进行计算，直到合理为止，其主要任务：

（1）计算加热剂或冷却剂的用量，为其它工程提供设计依据（如供水、汽等）；

•

（2）计算由设备传递的热量，为改进设备和设备设计提供依据；

•（3）通过计算，分析工程设计和操作中热量利用是否合理，以提高利用热量的水平。

•2、单元设备的热量计算

•原理：

能量守恒定理。

对一个设备进行热量计算，可算出设备的有效热负荷，由热负荷确定加热剂或冷却剂的用量，设备的传热面积、加热面积、干燥面积等。

•2.1热量计算的方法与步骤

•

（1）写出热量衡算式：

•∑Q入=∑Q出+∑Q损（5-2）

•展开式：

Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6+

•Q7+Q8（5-3）

•Q1：

物料带入设备的热量KJ

•Q2：

传热剂传给或传出设备或物料的热量（冷却=传出；

加热=传给）KJ

•Q3：

过程的热效应KJ

•Q4：

各种反应物带出的热量KJ

•Q5：

加热设备需要的热量KJ

•Q6：

由设备损失的热量KJ

•Q7：

加热物料需要的热量KJ

•Q8：

气体或蒸汽带出的热量KJ

•就一个单元设备而言，上述各项不一定都存在，要根据热量传递的实际情况列出衡算式。

•

（2）搜集数据

•物料量、工艺条件、有关物性数据（如显热、潜热、反应热等）。

•数据来源：

•设计任务书、化工工艺设计手册或其他相关手册、工具书及期刊等；

工厂生产的实际数据，中间试验的数据以及科研数据等。

•（3）选准计算基准

•一般热量衡算中，选择0℃为基准温度。

•（4）拟订计算程序：

•在计算之前，先拟好计算程序，便于计算顺利，减少差错。

•（5）各种热量计算：

•a）物料带入热量Q1和反应物（液体或固体）带出热量Q4的计算：

•Q=∑G×

C×

T（KJ）（5-4）

•G：

物料重量Kg；

•C：

物料比热KJ/kg·

℃；

•T：

物料进入或离开设备的温度℃。

•b）过程热效应Q3的计算：

•化工过程发生的热效应有化学反应热、溶解热、稀释热等。

•Q3=QP+QN（5-5）

•QP：

化学反应热KJ；

•QN：

状态热KJ；

•QP、QN可由有关手册查出，或由物化公式计算得出

•c）加热设备用热量Q5

•Q5=∑G×

（twk-twh）（KJ）（5-6）

设备重量Kg（由设备总装置

•图得知）

制造设备材料的比热KJ/kg·

℃

•（查手册）

•twk：

设备加热前的平均温度℃

•twh：

设备加热后的平均温度℃

•d）设备损失质量Q6

•Q4=FαT（TW2–T2）×

τ（KJ）（5-7）

•F：

设备散热面积m2；

•τ：

过程的连续时间（小时h）

•αT：

散热表面向周围介质的传热系

•数KJ/m2·

℃·

h

•TW2：

设备壁的表面温度℃；

•T2：

周围介质温度℃。

•当周围介质为自然对流的空气，且壁温在50~350℃之间，则：

•αT=8+0.05TW2（5-8）

•同时，Q6也可估算，按总热量的10%计算。

•e）气体或蒸汽带出热量Q7

•Q7=∑G×

C（t+r）kJ（5-9）

离开设备的气态物料量Kg；

•C：

液态物料由0℃升到蒸发温度时

•的平均比热KJ/kg·

气态物料温度℃；

•r：

蒸发潜热KJ/kg。

•若过程在装有冷凝器的密封设备中进行，因蒸汽冷凝液返回设备，所以从设备引出的热量仅为蒸发潜热即：

•Q7=∑r

•f）加热物料消耗热量Q8

•Q8=∑G×

（TK–TH）kJ（5-10）

物料比热KJ/kg·

•TK：

物料加热后的温度℃；

•TH：

物料加热前的温度℃。

•g）传热剂传入或传出热量Q2

•Q2是衡算式中的待求项，也叫有效热负荷，Q2求出后就可确定传热剂的种

•3、化工设备计算设计的主要任务是什么？

对所选择的设备有何要求？

•设备工艺设计计算：

主要任务：

•采用定型（标准）设备要选好规格和型号；

•采用非定型（非标）设备要通过计算，确定其主要尺寸，给设备设计人员提供设计条件，及编写设备一览表。

•1、选择设备的基本要求

•要全面贯彻“先进、适用、高效、安全、可靠、省材和节资”等原则。

•1.1技术经济指标要求

•化工设备的主要技术经济指标有：

单位生产能力、消耗系数、设备价格、管理费用和产品总成本。

•1.2设备结构上的要求

除满足技术经济指标外，还要满足下述各项结构要求：

（1）强度：

（2）刚度：

（3）耐久性：

（4）密封性：

（5）用材和制造：

（6）操作和检修：

（7）运输方便：

4、一反应分离系统，将150kmol/h的P2O5转化成H3PO4，每一单程有80％的P2O5被转化成H3PO4，在分离器内没有物质变化，分离后有95％的P2O5和2％H3PO4再循环，求P2O5和H3PO4的循环流率。

5、将含有40％（质量百分率，下同）硫酸的废液与98％的浓硫酸混合生成90％的硫酸，产量为1000Kg/h，各液体的第2组分为水，试完成其物料衡算。

习题课1、计算实例

物料衡算时，根据工艺特点及要求，可分成多种形式，其主要有：

⑴混合和分离的物料衡算（无化学反应，仅是物理过程）；

⑵具有化学反应的物料衡算（列出化学反应式，找出已知项和待求项）；

⑶吸收过程的物料衡算（如H2O吸收SO3成H2SO4）；

⑷带有循环的物料衡算（较复杂）。

•例1、有一股流率为50Kmol/h，含有15%CO2（摩尔百分率）、5%H2O的气流送入吸收塔，用新鲜水吸收CO2，吸收后的气体中含有1%CO2、3%H2O。

新鲜水流率是500Kmol/h，试求出口流股的组成与流率。

•解：

⑴画出简化流程图，并把物料情况注明

•⑵分析各部分组成（进、出情况）

•⑶从给出条件中得知：

•进入吸收塔的气体中含有惰性气体组分为：

•100%-15%-5%=80%

•其流率为：

•500Kmol/h×

80%=40Kmol/h

•引出气体中惰性组分：

•100%-1%-3%=96%

•其流率为40Kmol/h（因该成份进塔后无损失）

•设引出气体的流率为YKmol/h，则：

•Y×

96%=40Kmol/h

•得：

Y=41.67Kmol/h

•其中惰性气体组分40Kmol/h，CO2和H2O的流率为：

1.67Kmol/h

•CO2的流率：

41.67×

1%=0.042Kmol/h

•H2O的流率为：

•41.67×

3%=1.25Kmol/h

⑸用图表画出计算结果

•例2、有一反应/分离器系统，将100kmol/h的组分A转化为等摩尔的B，每一单程有80%的A被转化，在分离器内没有物质变化，分离后98%的A和1%的B再循环，求循环统率。

按题意画出流程图，设计循环流率：

•A组分为XA、B组分为XB：

•

（1）围绕流程作A组分的衡算得：

•（100+XA）×

（1-80%）×

98%=XA

进反应器的A组分量；

未转化的A组分；

分离后的循环量

•解得：

XA=24.38kmol/h

•

（2）作B组分的衡算：

•[（100+XA）×

80%+XB]×

1%=XB

A等摩尔转化成B，若不是等摩尔应乘系数（由方程式确定）

XB=1.01kmol/h

•习题课2：

10kg水从25℃升到120℃时，计算所需热量。

•用比热法计算：

•a）求出10kg水从25℃到100℃的显热（水的比值）；

•b）以水的气化热求10kg水汽化的潜热；

•c）求出100℃水蒸汽升华到120℃的显热（水蒸汽的比热）；

•d）三项相加，即为所求热量。

•用焓值计算法：

a）选定0℃，水的焓值为0

•b）查25℃，1大气压下，水的焓值H1和120℃、1.2大气压下，水蒸汽的焓值H2；

•c）所需热量Q=10×

（H2-H1）。

•（3）计算结果是否正确适用，关键在于计算数据的正确性和可靠性，故要细心查找，广泛收集筛选。

习题课3：

年产720吨醋酸丁酯车间，计算所需反应器的体积。

已知：

（1）反应物料的配比：

醋酸1kg，丁醇4.972kg；

（2）醋酸转化率为50%；

（3）反应时间为34.5分钟；

（4）生产辅助时间30分钟；

（5）反应物料的密度不变，为0.75kg/L。

•计算如下：

•

（1）小时产量：

设年工作300天，三班制生产，则每小时产量为：

•（720×

1000）/（300×

24）=100kg

•

（2）每批生产时间：

•t+t′=34.5+30=60.5分=1.08h

•（3）每批生产醋酸丁酯的量：

•100×

1.08=108kg/批

•（4）醋酸和丁酯每批地加料量：

设分别为X、Ykg，

•列反应式：

•CH3COOH+C4H9OH—>

CH3COOC4H9+H2O

•6074116

•XY108

X=60×

108/116=55.9kg

•Y=（74×

108）/116=68.9kg

•因酸的转化率为50%，故实际应加醋酸：

•55.9/50%=111.8kg

•丁醇实际加入量为：

111.8×

4.972=555.9kg

•则每批加料量为：

111.8+555.9=667.7kg

•（5）反应釜混合物的体积：

•667.7÷

0.75=890升（0.89m³

）

•（6）反应器体积：

取φ=0.75，则

•V=0.89÷

0.75=1.19m³

•体积适当放大5％～10％，1.31m³

•（7）查产品目录，选用1500升带搅拌器的反应釜一台即可。

第五章

1、简述车间布置的任务。

（1）厂房的平面布置满足应力要求，建筑物模数