化工设计Word格式文档下载.docx

1、（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

2、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

3、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

4、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

5、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

6、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

7、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1.82.0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

8、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

9、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

10、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。 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

11、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。 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-573.5 S ：介质代号，表示水，可查, 573.5管径和壁厚（mm）第

12、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

13、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

14、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： G入G出G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

15、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

16、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） Q

17、1：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

18、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 = GCT （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

19、 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=FT（TW2T2） （KJ） （5-7） F：设备散热面积m2； ：过程的连续时间（小时h） T：散热表面向周围介质的传热系 数KJ/m2h 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50350之间，则： T = 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 = GC（t + r） kJ （5-9）离开设备的气态物

20、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；

21、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150 kmol/h的P2O5转化成H3PO4，每一单程有80的P2O5被转化成H3PO4 ，在分

22、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： 混合和分离的物料衡算（无化学反应，仅是物理过程）； 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）； 吸收过程的物料衡算（如H2O吸收SO3成H2SO4）； 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%

23、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： 画出简化流程图，并把物料情况注明 分析各部分组成（进、出情况） 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Y Kmol/h，则： Y96% = 40 Kmol/h 得：Y = 41.67Kmol/h 其中惰性气体

24、组分40Kmol/h，CO2和H2O的流率为：1.67 Kmol/h CO2的流率：41.671% = 0.042Kmol/h H2O的流率为： 41.673% = 1.25Kmol/h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=2

25、4.38kmol/h （2）作B组分的衡算： （100 + XA）80% + XB1%=XBA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2：10 kg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 -

26、 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： （7201000）/（30024）= 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： 1

27、001.08=108kg/批 （4） 醋酸和丁酯每批地加料量：设分别为X、Y kg， 列反应式： CH3COOH + C4H9OH CH3COOC4H9 + H2O 60 74 116 X Y 108X=60108/116=55.9kg Y=（74108）/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：111.84.972=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： 667.70.75=890 升（0.89 m） （6） 反应器体积：取=0.75，则 V=0.890.75=1.19 m 体积适当放大510，1.31 m （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