化工设计复习资料(2015)

第一章化工设计的内容与程序1、化工设计的种类。

(红字)（1）根据项目性质分类：新建项目设计，重复建设项目设计，已有装置的改造设计。

（2）根据化工过程开发程序分类：概念设计、中试设计、基础设计和工程设计。

（3）工程设计按初步设计、扩大初步设计和施工图设计三个阶段进行。

2、概念设计的作用、主要内容。

概念设计是以过程研究中间结果（或最终结果）为基础，从工程角度出发按照工业化时的最佳规模进行的一种假想设计。

概念设计的作用是暴露和提出基础研究中存在的工艺流程、主要单元操作、设备结构及材质、过程控制方案及环保安全等方面存在的问题，并为解决这些问题提供途径或方案。

概念设计主要内容：过程合成、分析和优化，设计工艺流程；进行全系统的物料衡算、热量衡算和设备工艺计算；确定工艺操作条件及主要设备的型式和材质；生产安全性分析，确定三废治理措施；计算基建投资、产品成本等主要技术经济指标。

3、中试设计的目的。

验证模型和数据，即概念设计中的一些结果和设计思想通过中试来验证。

4、简述基础设计。

基础设计是新技术开发的最终成果，是工程设计的依据。

基础设计包括工艺条件，化学工程数据，设计计算结果。

运用系统工程的理论和计算机模拟技术对工艺流程和工艺参数进行优化。

基础设计中对关键技术有详尽的技术说明和数据。

5、简述工程设计。

根据工程的重要性、技术的复杂性和技术的成熟程度及计划任务书的规定，工程设计可分为三段设计、两段设计和一段设计。

重大工程项目：按初步设计、扩大初步设计、施工图设计三个阶段进行。

技术成熟的大中型工厂：按扩大初步设计、施工图设计两个阶段进行。

技术简单、规模较小的工厂：可直接进行施工图设计。

6、初步设计的主要任务：根据已批准的可行性研究报告，确定全厂性的设计原则、设计标准、设计方案和重大技术问题，编制出初步设计文件和概算书。

工艺专业初步设计文件内容：1）设计说明书2）表格3）图纸4）概算书7、简述施工图设计。

施工图设计的任务：解决扩大初步设计阶段待定的各项问题，并以它作为施工单位编制施工组织设计、编制施工预算和进行施工的依据。

施工图设计的工作内容：在扩大初步设计的基础上，完善流程图设计和车间布置设计，进而完成管道配置设计和设备、管路的保温及防腐设计。

8、简述可行性研究的主要内容。

可行性研究是对拟建项目进行全面分析及多方面比较，对其是否应该建设及如何建设作出论证和评价，为上级机关投资决策和编制、审批设计任务书提供可靠的依据。

可行性研究的内容：市场营销情况研究，原料和技术路线研究，工程条件研究，劳动力来源和费用、人员培训、项目实施计划研究，资金使用和成本核算研究等。

9、比较可行性研究报告与设计任务书的区别。

(红字)答：从三个方面进行比较，时间上：可行性研究报告在先，设计任务书在后；内容上：可行性研究报告只提供依据，设计任务书是结论；性质上：可行性研究报告是给上级提供决策的文件，设计任务书是给设计人员的指令。

10、简述化工设计的工作程序。

以基础设计为依据提出项目建议书；上级主管部门认可后写出可行性研究报告；上级批准后，编写设计任务书；进行初步设计、扩大初步设计，再经上级主管部门认可后进行施工图设计。

11、化工车间（装置）工艺设计的程序及内容：答：1）设计准备工作：a.熟悉设计任务书b.收集资料；2）方案设计：确定生产方法和生产流程；3）工艺计算：物料衡算、热量衡算、设备选型和设计计算；4）车间布置设计；5）化工管道设计；6）提供设计条件；7）编制概（预）算书及设计文件。

12、设计文件初步（扩初）设计阶段与施工图设计阶段的设计工作完成后都要编制设计文件。

它是设计成果的汇总，是进行下一步工作的依据，内容包括设计说明书、附图（流程图、布置图、设备图等）和附表（设备一览表、材料汇总表等）。

13、一个化工项目从设想到建成投产，分三个阶段：即可行性研究决策阶段、设计阶段、建设阶段。

第二章生产方法和工艺流程设计1、工艺流程设计：生产工艺路线选定后，即可进行工艺流程设计；是化工设计中非常重要的环节；是工艺设计的核心。

工艺流程设计是通过图解的形式，表示出某个化工生产装置由原料到制得成品的全过程中物料和能量发生的变化及流向，以及生产中采用的化工过程及设备（包括化学过程和物理—化学过程及设备），还要表示出全部管道、所有阀门和管件及控制点。

2、生产方法和工艺流程选择的原则：先进性可靠性合理性先进性主要指技术上的先进和经济上的合理可行。

可靠性是指所选择的生产方法和工艺流程是否成熟可靠。

3、生产方法和工艺流程确定的步骤：(1) 资料搜集与项目调研；(2) 生产设备类型与制造厂商调研；(3) 对调研结果进行全面分析对比。

4、工艺流程设计分为四个重要部分：即原料预处理过程、反应过程、产物的后处理（分离净化）、三废处理过程。

5、工艺流程图：是工艺设计的关键文件，它以形象的图形、符号、代号，表示出工艺过程选用的化工设备、管路、附件及仪表自控等的排列及连接，借以表达在化工生产中物料和能量的变化过程。

工艺流程图的种类：方框流程图、工艺流程简（草）图、工艺物料流程图、带控制点工艺流程图、工艺管道仪表流程图。

总工艺流程图是在化工厂设计中，为总说明部分提供的全厂流程图样。

工艺流程简（草）图亦称方案流程图、流程示意图，是用来表达整个工厂或车间生产流程的图样。

工艺物料流程图简称PFD，是在全厂总工艺流程图基础上，分别表达各车间内部工艺物料流程的图样。

它表达一个生产工艺过程中的关键设备或主要设备，或一些关键节点的物料性质如温度、压力、流量和组成。

工艺管道仪表流程图又称施工流程图，简称PID，用图示方法把建立化工厂工艺装置所需的全部设备、仪表、管道及主要管件组合起来，起到描述工艺装置结构和功能的作用。

与之相配套的有辅助管道和公用系统管道仪表流程图。

工艺流程图有哪些类型？分别在哪一设计阶段出现？(红字)答：①方框流程图：根据选定工艺路线，对工艺流程进行概念设计时完成的流程图，不编入设计文件，多用于项目建议书、可行性研究报告等；②工艺流程简图：设计初始阶段用来表达整个工厂或车间生产流程的图样，不编入设计文件，定性标出由原料转化成产品的变化、流向以及所采用的各种化工单元及设备，供设计开始时工艺方案讨论；③工艺物料流程图（PFD）：完成物料衡算和热量衡算后，以图形与表格的形式反映物料衡算和热量衡算的结果，即绘制工艺物料流程图。

工艺物料流程图列入初步设计阶段的设计文件，为设计审查提供资料，也作为生产操作和技术改造的参考资料——设计档案资料；④带控制点工艺流程图：完成设备设计计算，确定控制方案，即可绘制初步设计阶段带控制点工艺流程图，并作为设计成果编入初设阶段的设计文件中；⑤工艺管道仪表流程图（PID）：也称工艺施工流程图，是设计、绘制设备布置图和管道布置图的基础；也是施工、安装和生产操作时的主要参考依据。

6、为什么说工艺流程设计是工艺设计的核心？工艺流程设计是化工设计中非常重要的环节，它通过工艺流程图的形式，形象地反映了化工生产由原料进入到产品输出的过程，其中包括物料和能量的变化，物料的流向以及生产中所经历的工艺过程和使用的设备、仪表等。

在整个设计中，设备选型和设计、工艺计算、设备布置等工作都与工艺流程有直接关系。

只有流程确定后，其他各项工作才能开展，工艺流程设计涉及各个方面。

7、工艺流程设计的主要任务是什么？(红字)工艺流程设计的主要任务包括两个方面：（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；（2）绘制工艺流程图。

8、为使设计出的工艺流程达到优质、高产、低耗和安全生产的要求，应注意解决好哪几个方面的问题？(红字)(1) 确定整个流程的组成；(2) 确定每个生产过程或工序的组成；(3) 确定工艺操作条件；(4) 确定控制方案；(5) 合理利用原料及能量；(6) 制定“三废”处理方案；(7) 制定安全生产措施。

9、化工工艺设计包括哪些内容？(红字)答：生产方法选择，工艺流程设计，工艺计算，设备的设计与选型，设备布置，管道设计，对非工艺设计提供条件，设计说明书，概（预）算书。

10、简述带控制点的工艺流程图。

画出所有工艺设备、工艺物料管线、辅助物料管线、阀门、管件及工艺参数测量点（温度、压力、流量、液位、物料组成、浓度等）。

在绘制带控制点工艺流程图时，遇到管路穿过设备或交叉时应遵循“辅断主不断”原则，遇到管路拐弯时应成90度直角。

工艺管道仪表流程图上，管道的标注内容应包括三个组成部分：即管道号、管径和管道等级。

试比较初步设计阶段带控制点工艺流程图与施工图设计阶段工艺管道仪表流程图的不同点：可从设备表达、主辅管道表达、仪表控制表达三个方面进行分析比较。

第三章化工计算1、化工基础数据的来源：查手册或文献资料、估算、用实验直接测定、计算机检索等2、化工基础数据的分类：基本物性数据、热力学物性数据、化学反应和热化学数据、传递参数3、相变热：在恒定温度和压力下，单位物质发生相的变化时的焓变称为相变热。

4、化工计算包括那些内容？化工计算包括工艺设计中的物料衡算、能量衡算以及设备选型和设计计算。

在此基础上，绘制物料流程图、主要设备图和带控制点工艺流程图。

5、物料衡算的目的有哪些？(红字)答：确定原材料的消耗定额，判断是否达到设计要求；确定各设备的输入及输出的物流量、摩尔分率组成及其他组成表示方法，在此基础上进行设备的选型及设计，并确定三废排放位置、数量及组成；作为热量衡算的依据；根据计算结果绘出物流图，可进行管路设计及材质选择，仪表及自控设计等。

6、热量衡算的目的是什么？(红字)答：热量衡算的目的如下：（1）通过计算传入或传出的热量，确定加热剂或冷却剂的消耗量以及其他能量的消耗；（2）计算传热面积以确定换热设备的工艺尺寸；（3）确定合理利用热量的方案以提高热量综合利用的效率。

第四章设备的工艺设计及化工设备图1、化工设备：设备是完成生产过程的重要条件，是确定技术路线和工艺流程时必然涉及到的因素。

在工艺流程图及设备布置图中的所有设备，均需标出设备名称与位号。

化工设备从设计角度分为以下两类：标准设备（或定型设备）：是成批成系列生产的设备，可以现成买到。

非标准设备（或非定型设备）：是化工过程中需要专门设计的特殊设备。

2、一份完整的化工设备图，除绘有设备本身的各种视图外，应具有以下基本内容：1.标题栏2.明细表3.管口表4.设计数据表5.技术要求6.签署栏7.注8.其他3、化工设备图的比例：缩小比例1:1.5、1:2.5、1:3、1:4、1:6和放大比例2.5:1、4:1。

4、化工设备图分类：装配图部件图零件图管口方位图标准图表格图装配图：表示设备全貌、组成和特性的图样，表达设备各个主要部件的结构特征、装配连接关系、特征尺寸、外形尺寸、安装尺寸及对外连接尺寸、技术要求等。