化工设计复习题及答案

第一章1、简述化工设计的概念、作用与分类。

答：（1）概念：化工设计是对拟建化工项目在技术和经济上进行全面详尽的安排，是化工基本建设的具体化，是把先进的技术和最新科研成果引入生产的渠道。

（2）作用：化工设计是生产技术中的第一道工序，是化工厂建设中的重要组成部分，设计工作的质量直接关系到工厂的经济效益和社会效益，化工设计是进行技术革新和技术改造的先导，是先进科学技术与生产实践相结合的中间环节，是科研成果实现工业化的桥梁。

分类：根据项目性质可分为：新建项目设计、重复建设项目设计、已有装置的改造设计。

根据化工过程开发程序化工设计可分为：概念设计、中式设计、基础设计和工程设计。

2、化工设计划分为哪三个阶段？并分别叙述其主要内容。

答：初步设计，扩大初步设计和施工设计三个阶段。

初步设计：是根据计划任务书，探求在技术上可能，经济上合理的最符合要求的设计方案，还应编写初步设计说明书。

扩大初步设计：根据已批准的初步设计，解决初步设计中的主要技术问题，使之进一步具体化、明确化，还应编写扩大初步设计说明书及工程概算书（允许误差较大）。

施工设计：根据已批准的扩大初步设计进行的，是施工的依据，为施工服务，应有详细的施工图纸和必要的文字说明书以及工程预算书（误差较小）。

3、写出化工设计程序，并对其主要内容作简单阐述。

答：化工设计程序前期准备工作→项目建议书→可行性研究→决策（评估）→计划任务书→初步设计→扩大初步设计→施工设计4、工艺设计主要包括哪几个方面的内容？设计准备、方案设计、化工计算、车间布置、化工管路设计、提供设计条件、编制概算书的设计文件第二章1、化工厂址选择应考虑的主要因素是什么？（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。

2、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。

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。

关于辅助车间的布置（1）锅炉房尽可能布置在用蒸汽较多的地方，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。

行政管理部门及住宅区的位置应建：在工厂外，最好位于工厂的上风位置。

3、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。

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，对其优缺点进行分析比较。

/1、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。

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。

2、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？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，流程草图一般由物料流程、图例、设备一览表三部组成。

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。

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。

化工工艺流程设计的任务是什么？（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，达到由原料制得所需产品的目的。

（2）绘制工艺流程图，要求以图解的形式表示生产过程中，当原料经过各个单元操作过程制得产品时，物料和能量发生的变化及其流向，（3）以及采用了哪些化工过程和设备，再进一步通过图解形式表示出化工管道流程和计量控制流程。

4、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？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。

①设备示意图：可按设备的大致形状画出（或用方块图表示），设备位置的相对高低不要求准确，但要标出设备的名称和位号。

②物流管线及流向箭头：包括全部物料管线和部分辅助管线，如：水、汽、压缩空气、真空等。

③必要的文字注释：设备名称、物料名称、来自何处、去向何方。

图例（只标管线图例）阀门、仪表可不标出。

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？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。

根据质量守恒定理：ΣG入＝ΣG出＋ΣG损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？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能量守恒定理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？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。

技术经济指标要求: 单位生产能力、消耗系数、设备价格、管理费用和产品总成本设备结构上的要求: 强度、刚度、耐久性、用材和制造、操作和检修、运输方便一反应分离系统，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。

解：(150+M×95%)×(1-80%)=M，所以M=37.037kmol/h N×2%+(150+M×95%)×80%=N，所以N=151.172kmol/h P 2 O 5 循环流率=M×95%=37.037×95%kmol/h=35.185kmol/h H 3 PO 4 循环流率=N×2%=151.172×2%kmol/h=3.023kmol/h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。

解：M×40％+N×98％=1000×90％M×60％+N×2％=1000×10％所以M=137.931Kg/h，N=862.069Kg/h 即进料中，40％硫酸的废液流率为137.931Kg/h，98％的浓硫酸流率为862.069Kg/h。

/1、简述车间布置的任务。

任务是根据生产规模和生产特点以及厂房面积、地形条件、气候等综合考虑厂房采用集中式还是分散式（如：大规模采用集中式；小规模采用分散式；易燃、易爆物品采用分散式等）；根据生产工艺的可能性和具体地理条件考虑设备露天化问题等（如大型反应釜、高大塔等）2、在进行厂房设计时，其平面、立面上有何具体要求？平面要求：（1）平面设计应力求简单，通常采用长方形，也可采用“L”型和“T”型厂房；（2）确定厂房柱网布置时，要根据设备的要求，又要满足建筑物模数（3的倍数）的要求。

一般情况下，单层、多层厂房采用6×6米的柱网，一定上要加大时，最好不超过12×12米；（3）多层厂房总宽度不超过24米，单层厂房总宽度不超过30米，常用厂房跨度有：6、9、12、14.4、15、18、24米等，一般有机化工厂生产车间宽度为12～18米；（4）厂房的长度应根据生产规模及工艺要求决定；（5）柱子的大小：有600×600和360×360（单层厂房）；柱子形式：墙中柱、墙外柱和墙内柱；（6）墙厚度：有360和240墙；（7）墙上开窗要求：南北向开窗，其大小有2.0×1.5米；（8）开门要求：①单门：一般宽度700~800mm，高度为2米；②双门：一般宽度2~3米，高度为2米。

•立面要求：（1）厂房立面布置的形式有单层、多层或单层与多层结合的形式，可根据工艺特点及安全来选择；（2）层高要求：厂房的每层高度取决于设备的高低、安装位置及条件。

一般情况下，每层厂房高度约4~6米，最底层不宜小于4.5米，一旁采用5.1米或6米，尽可能符合建筑模数；（3）楼板厚度：根据该层承重情况确定，一般为5~10cm厚；（4）屋顶形状：现代厂房均为平顶（水泥），应有排水渠道，简易厂房（一层）均采用人字顶。

3、试述换热器的布置形式及其特点。

换热器：（1）换热器的布置原则：顺应流程和缩短管道长度，故它的位置取决于与它密切联系的设备的位置。

如：塔的换热器应近塔布置，再沸器、冷凝器也应近塔布置，回流冷凝器除要靠近塔外，还要靠近回流槽和回流泵。

（2）布置空间受限制时，应考虑立、卧式的互换等。

如原设计的换热器太长，可换成一个粗短的换热器，以适应空间布置的要求，或者卧式的换成立式的，以节约占地面积；立式的换成卧式的，以降低高度，视具体情况而定。

（3）换热器常采用成组布置，水平的换热器可重叠布置，这样可以节约占地面积，合用上、下水管，但上层不能太高，一般管壳顶部高度不能大于3.6米。

4、试述反应釜的车间布置形式及其特点。

（1）室外布置：大型搅拌式反应釜，体积大、重量大，又有振动和噪音，应采用室外布置。

用支脚直接支承在地面上，要离开建筑物一定距离，并留有检修、安装空间。

（2）室内布置：中小型间歇式反应釜或操作频繁的反应釜，应布置在室内，用罐耳悬挂在搂板的设备孔中，呈单或双排布置，设备孔通常为方形，也可以为圆形。

5、试述塔设备的布置形式及其特点。

1）独立布置：单塔或特别重大的塔采用独立布置，利用塔身设计操作平台，供进出人孔、操作、维修用，塔的顶部设有吊杆。