化工过程设计 文档

1、 化工过程设计的内容：

① 化工厂整体设计，具体包括：A ，厂址的选择；B ，总图布置；C ，安全放火与环境保护；D ，公用工程；E ，自动控制；F ，技术经济等

② 工艺过程设计，设计强度，包括：计划任务书→绘制工艺流程草图→物料衡算→能量衡算→设备工艺计算及选型→工艺流程图设计→车间布置设计→概算→编写设计说明书

③ 另外，化工过程的核心内容是工艺过程设计和化工厂整体设计的基本原理、基本程序与基本方法。

2、计算机辅助软件：ASPEN PLUS 、PROCESS Ⅱ、CHEMCAD

3、本书的目的是经济、环境、安全、能源；及找出设计方案的最优化

4、化工过程工程发展的方向是绿色过程工程，以及实现过程工程与产品工程的结合。

5、过程设计工作的指导方针是（法则）：资源、能源节约法则、环境友好法则和经济法则。

6、过程工程包括：过程开发、过程设计、过程改善。

7、绿色化学科学与工程被定义为减少与消除有害物质对人类健康与环境的威胁所做的化学过程和产品的设计、开发和生产。

8、理想的化学反应要具备下列特点：操作简便，安全，高收率和高选择性，节能，使用可再生和可循环利用的试剂与原料。

9、过程设计的核心目标是：确定出一个综合优化的设计方案。

10、投资决策前时期:我国分为项目建议书、可行性研究、编制计划任务书及扩大初步设计等阶段。

11、工艺流程图包括（按工艺流程图深度的不同来分）：工艺流程框图、工艺物料流程图、带控制点工艺流程图、施工图。

12、我国现行的基本建设程序：

施工图设计初步设计计划任务书最终决策工程评估初步决策详细可行性研究初步可行性研究项目建议书建设前期各项准备工作万元以上项目投资→→⎭⎬⎫⎩⎨⎧→→−−

−−−−→−−→−→

→→→3000 13、化工工艺设计包括：计划任务书、绘制工艺流程草图、物料衡算、能量衡算、设备工艺计算及选型、工艺流程图设计、车间布置设计、概算、编写设计说明书。

14、设计的两个阶段包括：初步设计（基础工程设计）和施工图设计（详细工程设计）

15、描述化学反应程度的变量（反应速率、反应转化率、反应选择性）作为反应器的单元变量。一个流程或一个反应器带有几种独立的化学反应，就应该相应引入几个反应单元变量。

16、几个重要知识：

① 化工工艺设计的“龙头”——流程组织；

② 流程组织的核心——反应途径的合成与挑选

③ 化工厂设计的核心——化工工艺设计

④ 化工工艺设计的核心——MB 方程和HB 方程

14、流程组织与合成包含的内容：（简答）

A 原料的预处理

B 反应的合成

C 产物的分离

D 热交换网络

15、流程组织的具体任务

A 原料的预处理

B 反应途径的合成与挑选

C 分离技术的选择

D 分离顺序的选择

E 专用地址的分配

F 能量集成与管理（热交换网络）

16、流程组织的三个阶段：

16、原料预处理的几种方式：

1.原料的预热、预冷，加压处理2、原料纯度处理3、几种反应原料的预混合处理4、原料的相转换处理5、固体原料颗粒粒度处理。

17、反应自由能的选择

① △G<0，即△G 为负，这反应是可能的

② △G<40KJ ∕mol ，即△G 为较小的正值，这反应还值得考虑

③ △G>40KJ ∕mol ，这反应只有在特定的情况下才值得考虑

18、分离方法的初选原则：

1、优先使用常规精馏

2、在其他条件同等的情况下，优先选用不用质量分离剂仅耗能量的分离方法，如常规精馏法（如关键组分分离因子或相对挥发度时，—.0105.1<-HK LK α则不再推荐使用常规精馏法。）

3、如果选用了质量分离剂，则应在使用后立即移除它

4、避免使用利用真空机冷冻的方法

5、如果可能，应尽量避免过程中有含固体的物流出现，因为它比气、液流更耗费能量

6、如果可能，应尽量避免使用质量分离剂（MSA ）

7、比较不同的分离过程，选用经济上合适的方案

18、分离顺序的选择

① 尽早移出导致副反应或特别有害的物质组

② 尽早移出特殊需要高压（＞75×105

Pa ），低压的组分及特殊物质等异常分离条件的组分

③ 留下最难分离的物质，最后分离

④ 较早分离出混合物中的大组分

⑤ 首先进行最容易的分离

⑥ 高附加值的组分优先分离

⑦ 相分离要优先分离

⑧ 有毒、有腐蚀组分要先分离

19、化工过程分析与评价的主要内容：

⑤ 从经济角度考虑：系统的可靠性与可靠度分析

⑥ 从安全角度考虑：安全性分析及风险性分析与评估

⑦ 从能源角度考虑：化工过程的能耗分析与评价

⑧ 从环境角度考虑：产品生命周期分析与评价

20、可靠度：指在规定的条件和规定的时间内，系统完成规定功能的概率和程度，用R 表示，0

21、科学家认为对于一个工作者所面临的FAFR （死亡频率）值应小于0.35

22、有效能（火用）：指该物质所共有的能够转化为有用功的那部分能量。

23、风险性=f(危险性、暴露性)

24、风险性表征是已知的危害性和暴露性信息以及评估的各项主要问题（包括各方面分析的不确定性）

25、生命周期分析的定义：是指评价一种产品系统生命周期整个阶段的环境影响的工具。整个阶段是从原材料的提取和加工，到产品生产、包装。包括市场营销、使用、再使用和产品维护，直至再循环和最终废弃物处理。

26、生命周期评价的步骤（组成）：（简答）

① 确定产品要评价的内容范围

② 列出整个生命周期中输入与输出清单

③ 评估清单中所列的输出物料对环境的影响

④ 阐述评估结果，给出建议

27、潜能因子的表征方法——根据将排放物稀释到法规允许的浓度所需的空气和水的体积。

28、工艺管路设计原则：（简答）

① 经济管径的选择：公称管径DN

② 允许压力降对管路设计的要求：△P/△Pe=0.33——1.0

③ 工艺控制条件对管路设计的要求：调节阀压降应占整个控制系统总压力降的30%左右

④ 腐蚀性、安全规定及管路规格的要求

29、化工工艺管路设计应在满足工艺要求的前提下既要经济又要符合有关安全设计规定。

30、管径选择的依据是流速和压力降

31、流体力学基本问题及计算步骤：

I 、已知管径、流率，求阻力降

II 、已知压力、流率，求管径

① 计算雷诺数Re 以确定流型

② 选管壁的绝对粗糙度，计算相对粗糙度ε/d ，求得摩擦系数

③ 求单位管路长度的压力降

④ 确定直管长度和管件、阀门等的当量长度

⑤ 求管路的总阻力降

31、水锺问题

① 定义：是在液体输送和控制系统中经常发生的问题。

② 产生原因：是管路中流动的非黏性液体由于突然改变速度或流动方向，流体所带动能被转变成压能，使系统中的压力突然升高而引起管路发生剧烈震动。

P320和P322页 大题P99 3-3 3-2

P180 4-9

填空30分

简述6个30分

计算2个40分