化工过程开发与设计考试重点

一、名词解释(10分)

1、化学工艺（Chemical Techonlogy）：凡是运用化学方法改变物质组成、结构，合成新物质的生产过程和技术。

2、化学工业（Chemical Industry）：运用化学工艺生产化学品的产业部们。

3、化学工程（Chemical Engineering）：研究化学工业生产过程中的共同规律，解决规模放大、设计和生产操作的科学。包括传递过程、化工热力学、化学反应工程、分离工程、单元操作和过程系统工程等。

4、化工过程：是指若干相互关联的化工单元操作以及所用设备组成的一个整体和它所完成的工作，即化学品的变化。

5、化工过程开发：是指从一个有关新产品、新技术或新工艺概念的形成，到科研、设计、建设工厂，从实验室研究成功的过渡到第一套工业规模生产装置，付诸实施的全部过程。

6、工程设计：用文件化的语言将工艺技术转化为图纸的过程。

7|、工艺发表：工艺专业向项目内部有关专业发表工艺文件的一种行为。

8、折旧：将固定资产的损耗按一定方法逐步转移到生产成本之中，通过产品销售的收入加以补偿。

9、放大系数：放大后与放大前的规模之比为放大系数。

10、柱距和跨度：纵向定位轴线间距称为跨度，横向定位轴线间距称为柱距。

11、概念设计：依据小试提供的技术信息和收集的相关技术经济资料，对开发项目的工业化方案提出的一个初步设想。

12、返混：不同停留时间物料的混合称为返混。

13、增值税：纳税人在特定时期生产或销售产品及提供劳务等各环节所取得的收入，大于购进原料支付金额的差额，此部分为新增加值。对此增值部分形成的征税科目，即增值税。

14、开间与进深：开间指房间在建筑外立面上占的宽度；垂直于开间的房间深度尺寸叫进深

15、风玫瑰图：即风向频率玫瑰图。将风向分为8个或16个方位，按照个各方位风的出现频率以相应的比例长度点在8个或16个轴线图的轴线上，再将各相邻方向的线段用直线连接，即成为闭合折线，此闭合折线即风向玫瑰图。

五、问答题(60分)

（一）化工过程开发的基本内容：

根据实验室开发基础研究的成果和有关的工程资料，按照科学的方法，寻求技术可靠、经济合理的途径来制备该化学品，然后进行扩大实验，评价过程的可行性，设计工业装置，实现工业化。

（二）化工过程开发是研究概念的形成并涉及从化学实验室研究成果成功地过渡到大规模商品生产的一门工程技术研究。其核心是“放大”和“优化”

（三）化工过程开发的特点：

1、原料、生产方法和产品的多样性和化工开发的多方案性。

2、化工过程开发要十分重视能量和资源的充分利用

3、环境保护和过程安全是化工过程开发中必须重视的问题

4、在化工过程开发中技术经济观点十分重要

（四）数学模型方法用于过程开发和放大时的步骤：

①将过程分解成若干个子过程；

②分别研究各子过程的规律并建立数学模型；如反应动力学模型、流动模型、传热模型、传质模型等；

③过程综合，或称计算机模拟，即通过数值计算联立求解各子过程的数学模型，以预测不同

条件下大型装置的性能。

（五）数学模型方法的优点：

①可以实现高倍数的放大；

②用数学模型在计算机上进行“试验”可大量节省人力、物力和时间；

6、在化工过程开发中，在什么情况下最易产生放大效应，应如何克服放大效应？

答：因过程规模变大造成指标不能重复的现象称为“放大效应”；放大后设备内物料的流动和混合、传质和传热等情况与放大前不同，最易产生放大效应。

7、试述装置布置设计的特点和发展趋势。

答：露天化、流程化、集中化、定型化

8、简述正交设计法的优越性。

答：能较快地找到最佳条件，判断出主要因素，及因素间的交互作用。

9.一般人缺乏创造性的重要原因是存在各种思想障碍。你知道哪些典型的说法或想法是阻碍人们开动创新思维的？

答：水平低，脑子笨；过分迷信权威；想法不成熟不忙提出，免得人家笑话；女人头发长，见识短等。

10、化工过程开发中的“放大效应”指的是什么？在什么情况下最易产生放大效应？

答：放大效应是指化工过程放大以后，在相同工艺条件下进行同一过程的结果不同。放大后设备内物料的流动和混合、传质和传热等情况与放大前不同，最易产生放大效应，常采用冷模试验的办法，掌握产生放大效应的规律。

11、试述管道布置设计的基本要求。

答：①保证安全，正常生产及便利操作、检修

②节约材料及投资

③尽可能整齐、美观

12、简述装置布置设计的一般要求。

答：①工艺设计要求

②主导风向

③安全要求

④操作要求

⑤设备的安装和检修

⑥经济要求

⑦用户要求

⑧外观

一、计算题(10分)

1、在燃烧炉中进行丙烷完全燃烧，化学反应方程式为：C

3H

8

+5O

2

=3CO

2

+4H

2

O。

空气加入量为理论量的125%(空气过剩系数为25%)，试计算得到100mol燃烧产物所需要的空气摩尔数。

解： C

3H

8

+ 5O

2

= 3CO

2

+ 4H

2

O

M 0.6M 0.8M

MmolO

2

由5mol空气提供

则需空气量 5M*125%=6.25Mmol

燃烧后剩余N

2、O

2

：6.25M-M=5.25Mmol

则5.25M+0.6M+0.8M=100

M=100/6.65

故M

空

=6.25M=6.25*100/6.65=94mol

2、液态己烷在25ºC,0.1MPa下，以每小时100mol的速率进入蒸发器，出蒸发器的己烷蒸汽为300ºC。设过程无热损失，试计算蒸发所需要的热量。已知己烷在正常沸点69ºC时的气化热为28.9kJ/mol。液体己烷的平均热容

Cp=215.6kJ/(kmol·ºC)(25ºC为基准)。气体己烷的真实热容方程式为：

Cp=137.44+0.4085T-2.39⨯10-4T2+5.77⨯10-8T3kJ/(kmol·ºC)

解：ΔH

1=ΔH

2

+ΔH

V

+ΔH

3

ΔH

2=C

P

ΔT=215(342-298)=9480J/mol

ΔH

3=C

P

dT=(137.44+0.4085T-2.39*104T2+5.77*10-8T3)dT

=47100 J/mol

ΔH

V

=28.90 kJ/mol

ΔH

1

=9.48+28.90+47.10=85.48 kJ/mol

Q=nΔH

1

=100*85.48=8548 kJ/h

二、填空题(10分)

1.将一种或多种化工原料经过一个特定的过程得到另一种或多种化工产品（或中间产品），这个特定的过程称为_工艺过程__。过程中包括的化学反应、反应的设备、管线和反应的控制等方面的技术称为__工艺技术______

2.工艺系统设计内容主要体现在___管道仪表流程图___的设计上。

3.在工艺流程图中一般用粗实线来表示_工艺物料____管线，细实线表示__其它

4.在单因素实验中的0.618法又称__黄金分割法_____

5.依据选用设备和管道基本识别色的原则，蒸汽管表面色为___银色_，污水管为______黑色__________。

1．1.数学模型放大法是在掌握研究对象规律的基础上，通过_合理简化___，形成能反映__过程本质___的模型。

2．2.项目建议书是基本建设程序中 ____最初阶段____________的工作，并且是开展__可行性研究

______________的依据。

3.在工艺系统设计中，除正常生产的主物料管线外，还要考虑非正常操作情

况(_开车、停车、催化剂再生、蒸汽吹扫、设备除垢等)下所需的管线和阀门。

4.工艺流程图的图纸一般均采用___1号___图纸，特殊情况下经设计经理批准可采用_小于1号__图纸。

5.将一种或多种化工原料经过一个特定的过程得到另一种或多种化工产品（或中间产品），这个特定的过程称为__工艺过程___。过程中包括的化学反应、反应的设备、管线和反应的控制等方面的技术称为___工艺技术________。