化工设计复习题2.docx
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化工设计复习题2
2012化工设计复习题
第一章化工设计的内容与程序
1．化工设计的种类有哪些？
2．请画出化工厂设计的工作程序示意图。
3．可行性研究报告包含哪些内容？
4．设计任务书的内容主要包括哪些内容？
5.在化工设计中，厂址选择分几个阶段？
各个阶段的目的是什么？
6.化工厂总图布置中主要满足那几个方面的要求？
7.在化工设计的安全防火中，自燃点和闪点是什么意思？
8.在化工设计的防火防爆措施中，对易燃易爆车间，应如何设计？
9.在化工设计的防毒与环境保护方面应如何考虑？
10.在化工的排水设计中，污水水源分几类？
设计中如何排除？
11.化工厂车间设计中，如何对有毒气产生的车间进行设计？
12.化工设计中原料路线选择的原则是什么？
13.化工设计中工艺路线选择的原则是什么？
14.化工设计中产品成本的构成是什么？
15.什么是折旧？
其内容是指？
16.化工厂初步设计时所涉及的环境影响报告书，其主要内容是指？
第二章工艺流程设计
1．工艺流程设计的任务包括哪些内容？
其设计步骤是什么？
2.工艺流程设计的方法是什么？
3.对工艺流程设计主要考虑的问题予以简述？
4.在工艺设计中哪些流程图会编入设计文件？
5.在工艺流程图中，设备位号如何编写？
6.物料流程图的作用、构成内容是什么？
在该图绘制中对设备的画法有何要求？
该图中最关键的内容是什么？
7．带控制点的工艺流程图属于那个阶段的成品？
包括哪些内容？
8.管道仪表流程图有哪些版式？
是工艺设计中那个阶段的成品？
其特征是什么？
该图的主要作用是什么？
9.管道仪表流程图包括哪些内容？
10.某管道标注为“PG1310-300A1A-H”，表示什么意思？
11.管道仪表流程图中仪表控制点主要表示的内容有什么？
12.首页图的主要内容是什么？
13.压缩机的自控方案有几种，画出控制方案图并简述。
14.有相变的加热器控制方法有几种？
分别举例说明。
15.固定床反应器温度控制形式有哪些？
画出示意图。
16.蒸馏塔的控制方案主要从哪几个方面着手？
17.在化工工艺流程设计中，辅助生产流程主要包括哪些内容？
18.在辅助流程的氮气系统流程设计中，氮气流程设计的主要功效是什么？
19.在开停车流程设计中，设备与管道的吹扫作用是什么？
吹扫介质有哪些？
20.管道排液的目的是什么？
安装排液的位置有哪些？
21.根据工艺设计要求，化工工艺设备中那些设备不宜安装安全阀？
22.爆破片安装的目的是什么？
其特点是什么？
适用场合有哪些？
23.PIDCAD软件具有哪些特点？
24.工艺流程图计算机绘制软件主要有？
第三章物料与热量衡算
例3-1用双塔流程分离三组分混合物。
测得的数据如下：
第一塔进料流量N1=100mol/h，进料中组分A、B和C的摩尔分数分别为x1,1=0.543，x1,2=0.264，x1,3=0.193。
第一塔塔底产品流量N2=50mol/h，塔底产品中组分A、B和C的摩尔分数分别为x2,1=0.154，x2,2=0.465，x2,3=0.381。
第二塔塔底产品中组分A、B和C的摩尔分数分别为x4,1=0.020，x4,2=0.133，x4,3=0.847。
第二塔塔顶产品中组分A、B和C的摩尔分数分别为x5,1=0.210，x5,2=0.610，x5,3=0.180，流程如图4-9所示。
计算第一塔塔顶产品流量N3以及其组分A、B和C的摩尔分数x3,1，x3,2，x3,3。
并计算第二塔塔底产品流量N4和塔顶产品流量N5。
图3-1分离设备的串联装置
解：
首先对全过程自由度进行分析。
两个子系统，3个组分，6个独立物料衡算式。
5股物流，其中4股物流的组成已经确定，因此只有2个浓度限制关系式。
共有方程式7个。
未知变量6个。
方程式数大于未知变量数。
如果所给数据正确的话，可以少用一个方程，由6个方程式确定6个未知变量，用逐步算法解本题。
基准取第一塔进料流量N1=100mol/h。
第一步：
选精馏塔Ⅰ为体系，物料衡算式为：
总物料平衡式：
（1）
组分A的平衡式：
（2）
组分B的平衡式：
（3）
浓度限制关系式：
（4）
以上4个方程，4个未知变量，有确定解。
将式⑴带入式⑵和⑶分别得：
（5）
（6）
将式⑸和⑹代入式⑷可得：
（7）
第二步，选精馏塔为体系，其物料衡算式分别如下：
总物料平衡式：
（8）
组分A的平衡式：
（9）
组分B的平衡式：
（10）
以上3个方程，2个未知变量，多一个方程，可以用来进行校核所测数据的正确性。
由式⑻解出N5，代入式⑽，解得：
（11）
将N5代入式⑽可得：
（12）
将式⑾和⑿所得结果代入式⑼右端可得：
例3-2某工厂用烃类气体转化合成气生产甲醇，合成气体流量为2321m3·h-1，CO/H2=1/2.4（mol）。
但是，由于转化后的气体体积组成为CO43.12%、H254.2%，不符合要求。
为此需将部分转化气送去CO变换反应器，变换后气体体积组成为CO8.76%、H289.75%，此气体经脱CO2后体积减少2%。
用此变换气去调节转化气，使其达到合成甲醇原料气的要求，其原料气中CO和H2的含量为98%，试求转化气、变换气各应多少？
解：
根据题意，画出流程示意图，如下图4-14所示。
图3-2甲醇原料气配气图
本题中，V2从A点分流，V3在B点合并，合并时无化学变化和体积变化。
A、B两点称为结点。
对A、B进行结点衡算。
对B点进行物料衡算：
总平衡V1+V3=V4=2321（m3/h）
CO平衡0.4312V1+0.0889V3=2321nCO
H2平衡0.542V1+0.9111V3=2321nH2=2321×2.4nCO
因为：
解联立方程组，得
V1=1352m3·h-1；
V3=969m3·h-1；
V0=V1+V2=2341m3·h-1
脱除的CO2为CO2=V2-V3=20m3·h-1。
例3-3某化工厂计划利用废气的废热。
进入废热锅炉的废气温度为450℃，出口废气的温度为260℃，进入锅炉的水温为25℃，产生的饱和水蒸气温度为233.7℃，压力为3.0MPa（绝压），废气的平均热容为32.5KJ/（kmol·℃），试计算每100kmol的废气可产生的水蒸汽量？
解：
换热过程见图3-3。
图3-3换热流程示意图
计算基准：
100kmol的废气。
锅炉的能量平衡为：
废气的热量减少值=将水加热以产生水蒸气所需的热量
即：
式中：
Hg-表示水的汽化热焓，kJ/kg；HL-表示25℃水的焓值；
查资料知：
Hg=2798.9kJ/kg；HL=104.6kJ/kg；
代入数据：
即，所产生的水蒸气质量为229.2kg·（100kmol废气）-1。
例3-4一个蒸发器在常压下每小时蒸发1500kg四氯化碳（流程见图4-22所示）。
进料物流有两股，一股物流的流量为1000kg·h-1，温度为30℃；另一股物流流量为500kg·h-1，温度为70℃。
蒸发后为200℃的过热蒸汽。
计算蒸发器的热负荷。
图3-4蒸发器换热流程
解：
根据热量平衡方程式，在稳态条件下可写为：
输入热量=输出热量
所以：
设参考温度为Tr=30℃，由此计算每个物流的焓值。
物流1：
液体CCl4的温度为30℃，故H1=0；
物流2：
液体CCl4的热容在30℃到70℃的范围内变化不大，应用平均热容值进行计算。
以50℃时的热容作为平均值。
物流3：
物流3有相变化，所以为三部分焓变的总和。
（1）将液体由参考温度加热到正常沸点（Tb=76.7℃）的焓变
（2）在正常沸点下汽化液体的焓变
（3）将气体从76.7℃加热到200℃的焓变
有相关资料，可查得：
J·（mol·K）-1
所以
3）反应过程热量衡算
例3-5苯氯化反应最终混合物组成（质量%）为：
36%的氯化苯，1%的二氯苯和60%的苯。
只知生成热
：
苯-49.061，氯化苯-52.17，二氯苯-53.05，氯化氢-92.36。
试计算1吨苯在反应过程中所释放的热量?
解：
化学反应方程式如下：
（1）
（2）
分子量各自为：
苯78，氯化苯112.5，二氯苯147。
计算基准：
物料衡算，以100kg反应混合物；
热量衡算，1000kg苯。
①物料衡算
在100kg反应混合物中，C6H6为60kg，C6H5Cl为36kg，C8H4Cl2为1kg。
生产氯化苯消耗的苯量：
m1=36×78/112.5=24.96kg
生产二氯苯消耗的苯量：
m2=1×78/147=0.53kg
未反应的苯量：
m0=60kg
因此，生产100kg混合物，所消耗的苯总量为：
m=24.96+0.53+60=85.49kg
1吨苯可得反应混合物为：
1000×100/85.49=1169.7kg
其中，生成的氯化苯为1169.7×0.36=421.1kg
生成的二氯苯为1169.7×0.01=11.7kg
未反应的苯量为1169.7×0.6=701.8kg
②反应的热效应
化学反应
（1）的热效应为：
化学反应
（2）的热效应为：
所以，1吨苯氯化时所释放的热量为：
第四章化工设备的设计与设备图
1．简述泵的选用与设计程序
2．简述换热器的设计原则
3．填料塔设计程序
4．化工设备施工图的组成
5．化工设备图的绘制方法及步骤
6．化工设备图阅读的基本要求
第五章车间布置设计
一、填空题
1．设备布置图是在厂房建筑图的基础上增加设备布置的内容，用粗实线表示设备，厂房建筑用细实线画出。
2．设备布置图主要包括反映设备水平布置情况的平面图和反映某处立面布置情况的剖面图。
二、选择题
1．厂房建筑的承重柱在平面中排列所形成的网格称为柱网，沿厂房长度方向的各承重柱自左向右用（A）依次编号。
A．、、B．、、C．A或B
2．在化工设备图中，设备的轮廓，一般按比例用（A）绘制。
A．粗实线（b）B．中实线（2b/3）C．细实线（b/3）D．点划线
3．在布置（A）时，应遵循缩短管长和顺应流程的原则。
A．换热器B．塔C．泵D．搅拌器
4．设备布置图中的标高用（A）表示。
A．mB．cmC．mmD．都可以
5．在设备平面布置图中，设备标注为T-101b，其中T表示（B）。
A．一种设备等级B．一种设备代号
C．设备一种材质D．一种设备保温等级
6．在对塔进行布置时，对于（C）需采用独立布置方案。
A．将高度相近的塔B．数量不多、结构与大小相似的塔
C．单塔或特别高大的塔D．较小的塔
7．以下有关工程设计阶段及PID版次的叙述错误的是（B）。
A．工程设计阶段分基础设计和详细工程设计两个阶段
B．在基础设计阶段，PID应完成初步设计条件版（A）版，内部审核版（B
版）和用户批准版（C）版三个版次的设计
C．在详细工程设计阶段，PID应完成1版（详细设计1版），2版（详细设计2版），3版（施工版）三个版次的设计
D．对于小型或成熟工艺装置的PID设计，至少应完成初步条件版，设计版和施工版三个版次
8．设备布置设计不包括的内容是（B）。
A．确定各个工艺设备在车间平面和立面的位置
B．确定车间中各个设备的管口方法
C．确定某些在工艺流程图中一般不予表达的辅助设备或公用设备的位置
D．确定供安装、操作与维修所用的通道系统的位置与尺寸
解答：
B．正确答案。
车间设备布置设计主要包括：
①确定各个工艺设备在车间平面和立面的具体位置；
②确定某些在工艺流程图中一般不予表达的辅助设备或公用设备的位置；
③确定供安装、操作与维修所使用的通道系统的位置与尺寸；
④确定场地与建筑物、构筑物的尺寸；
⑤确定管道、电气代表管线、采暖通风管道的走向和位置。
9．在以下四条关于几种常见设备的布置设计的意见中考虑欠妥当的是（A）。
A．对于原料和成品贮罐，一般集中布置在贮罐区，同时为缩短流程、节省管长，原料和成品贮罐均应靠近与之有关的厂房布置
B．对于大型换热器独立布置时应尽量安排在室外以节约厂房
C．泵的布置应尽量靠近供料设备，以保证有良好的吸入条件
D．反应器安装在室内或框架内，其基础与建筑物分开，以免将振动和噪声传递给建筑物
10．设备布置时设备间、设备与墙之间、运送设备的通道和人行道的宽度都有一定规范供设备布置设计时参照执行。
工艺设备与道路间的距离不应小于（B）。
A．0.5mB．1.0mC．1.5mD．2.0m
11．请指出下列有关安全距离数据中（A）是不正确的。
A．回转机械彼此间距离为不小于1.5m
B．贮槽之间的距离不小于0.4～0.6m
C．换热器之间的距离不小于1.0m
D．塔与塔之间的距离1.0～2.0m
解答：
A．正确答案。
依据“车间布置设计有关尺寸和设备之间的安全距离”，回转机械彼此间距离为不小于0.8～1.2m。
12“泵的布置设计时应尽量集中布置，排成一条线，电机端对齐，正对道路。
以下关于泵的布置正确的是（C）。
A．泵与泵之间的距离视泵的大小而定，一般不小于1.0m
B．双排泵之间的距离一般不小于1.5m
C．泵与墙之间的距离一般不小于1.2m，以便通行
D．泵的基础一般比地面高④400～500mm
解答：
C．正确答案。
泵与泵之间一般不小于0.7m，双排泵之间一般不小于2.0m，泵基础一般高出地面100～200mm。
13某工厂车间设备布置时，为节省投资，减少厂房面积，工艺设备与道路间的距离定为0.6m；操作设备时设备到墙的距离为0.8m；操作平台梯子的坡度为65°；通道通行部分的最小净空为2.1m。
请问上述设计中数据正确的是（D）。
A．①B．②C．③D．④
解答：
D．正确答案。
依据“车间布置设计有关尺寸和设备之间的安全距离”，工艺设备与道路间的距离为不小于1.0m，工人操作时设备与墙面的距离不小于1.0m，操作平台梯子的坡度一般不超过45°，特殊可达到60°。
14．工艺专业提供的建议的设备平面布置图的用途是（A）。
A.装置布置专业、总图专业开展工作的依据，也是机泵计算、询价订货的依据。
B.因制造周期长，需提前询价订货的机泵计算依据。
C.指导供销人员采购设备的依据。
D.指导设备安装施工的依据。
15．在化工工艺设计中，其核心内容是（C）。
A．工艺流程设计和生产方法的选择
B．车间布置设计和管道布置设计
C．工艺流程设计和车间布置设计
D．化工工艺计算和车间布置设计
16．车间平面布置图每层平面应以其标高命名，对于一层内地面，表示方法（D）正确。
A．EL100.0平面B．EL0.0平面
C．EL0.000平面D．EL100.000平面
17．考虑厂房的柱网布置时，在满足工艺操作需要，满足设备安装、运转及维修需要的前提下，应选择符合建筑模数的柱网。
中国统一规定以（B）m的倍数为优先选用的柱网。
A．2B．3C．4D．5
18．下面为某一换热设备的设备位号，表示方法正确的为（A）。
A．E0113BB．E-113BC．E113BD．E-0113B
19．考虑厂房立面布置时，厂房的高度主要取决于（D）。
A．设备的高低B．安装的位置
C．安装条件D．综合考虑上面三方面因素
20．在化工厂厂房建筑设计时，单层厂房的宽度不应大于（A）。
A．30mB．22mC．24mD．18m
21．在车间布置平面图绘制中，下列标高标注正确的是（D）。
A.B.C.D.
22．车间设备布置时，一些高大设备多采用（A）。
A．露天布置，以减少建筑物的费用，降低毒物的积累。
B．室内布置，以保护设备，使设备不受冷、热的影响。
23．车间设备布置时，为使管路尽量短和便于操作，通常设备多采用（B）。
A．按流程图出现的顺序布置。
B．按相似的设备布置在一起的分组布置。
24．在车间设备布置时有许多要求，如下几项要求中（C）项不合理。
A．高大的设备尽量放在露天，以降低厂房造价。
B．设备布置时应留一定的间隙，有利于操作及检修。
C．设备布置时尽量使设备布局与其在流程图上出现的顺序一样。
D．设备布置时应充分利用高位差布置有压差的设备。
三、简答题
1、简述车间布置设计的内容：
2、简述车间设备布置的要求
答：
（一）满足生产工艺要求
（二）满足安装和检修要求
（三）满足土建要求
（四）满足安全、卫生和环保要求
3、工艺对设备布置有哪些要求？
（1）满足工艺流程顺序，要保证水平和垂直方向的连续性。
（2）相同类型设备尽可能布置在一起。
（3）设备与设备之间按规定留足间距、留有操作空间，便于操作、维修。
（4）考虑设备互换使用的可能性。
（5）设备安排要考虑管路走向，走直线，少弯路。
要有堆放原料，中间产物，产品的空地。
（6）注意劳动保护，传动设备要有足够的安全距离。
（7）留有扩建或扩产余地。
4、简述车间布置设计的原则
5、简述车间平面布置的内容和要求
6、简述车间设备布置的内容
7、简述车间设备布置图的内容
第六章管道布置设计
1.管道布置设计的内容有什么？
2．管道布置设计应符合的标准有哪些？
3.真空管线布置设计时应注意什么？
4．管道布置时管道焊缝的设置，应符合哪些要求？
5．管道穿过建筑物的楼板、屋顶或墙面时应如何处理？
6.玻璃管等脆性材料管道应如何处理？
7．管架已有哪些标准设计？
8．管道支架按其作用分哪几种？
9．立式容器的管口方位划分为哪两部分？
10.卧式容器的人孔如何布置？
11.换热器的配管要求是什么？
12.塔的管道固定与热补偿要注意什么？
13．管道布置图的设计依据？
14.管道支架的编号含义是什么？
15.管道的标注分几部分？
16.管道布置图的比例和图幅如何定的？
17．管道布置图的分区原则和方法是什么？
18．管道布置图的阅读步骤？
19.管道轴测图的内容有哪些？
20.管口方位图的视图如何画？
21．管口方位图中管口表包含哪些内容？
22．管架图的图幅、比例和主要内容有什么？
23．非标准的特殊管件按什么标准绘图并且主要内容有什么？
24．管道三维模型设计软件的主要功能有哪些？
25.管道建模的主要过程包括哪些？
总复习
补充内容一：
1.一般按工程的重要性、技术的复杂性并根据计划任务书的规定，化工设计可分为三段设计、二段设计或一段设计。
2.化工设计根据项目性质可分为新建项目设计、重复建设项目设计和已有装置的改造设计。
3.在选择生产方法和工艺流程时应着重考虑先进性、可靠性、合理性和经济性。
4.工艺流程设计是在确定原料路线和工艺技术路线的基础上进行的。
5.固定床催化反应器的类型有单段绝热式、多段绝热式、自热式和外热式4种固定床反应器。
6.化工设备图需要标注的尺寸主要有规格性能尺寸、装配尺寸、外形尺寸、安装尺寸和其他尺寸。
7.管道支架按其作用分固定支架、滑动支架、导向支架和弹簧吊架4种。
8.管架由五个部分组成，分别是管架类型、管架生根部位的结构、区号、管道布置图的尾号和管架序号。
9.化工厂设计中的公用工程设计包括供热、给水和排水、采暖和通风等。
10.我国工程设计中，概算编制可分为单位工程概算、综合概算、其他工程与费用概算及总概算四部分。
11.化工设计中应用到的流程模拟软件主要有AspenPlus、VMGSim、ChemCAD和化工之星等。
补充内容二：
教学各章的ppt课件。
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