化工设计复习题二

《化工设计》习题及解答

第一章? 化工设计概论

1．化工设计的种类有哪些？

根据项目性质化工设计可分为：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、中试设计、基础设计和工程设计；其中工程设计又包括：初步设计、扩大初步设计和施工图设计。

2．请画出化工厂设计的工作程序示意图。

3．可行性研究报告包含哪些内容？

（1）总论。包括项目名称、可行性研究的主办单位和负责人，可行性研究编制的依据和原则，可行性研究的依据，项目提出的背景、投资必要性和经济意义，研究的范围和主要过程；研究的简要综合结论，存在的主要问题和建议。

（2）市场预测。包括国内外市场情况预测和产品的价格分析。

（3）产品方案及生产规模。对于老厂改、扩建和技术改造项目要结合企业现有内部和外部条件，对产品方案和生产规模要作方案比较，进行优选。

（4）工艺技术方案。包括工艺技术方案的选择、工艺流程和消耗定额、自控技术方案、主要设备的选择和标准化等内容。

（5）原料、原料、辅助材料及燃料的供应。

（6）建厂条件和厂址方案。

（7）公用工程和辅助设施方案。

（8）节能。包括能耗指标及分析、节能措施综述、单项节能工程等内容。

（9）环境保护与劳动安全。

（10）工厂组织和劳动定员。

（11）项目实施规划。包括建设周期的规划实施进度规划等内容。

（12）投资估算和资金筹措。

（13）财务、经济评价及社会效益评价。

（14）结论。包括综合评价和研究报告的结论等内容。

4．设计任务书的内容主要包括哪些内容？

（1）项目设计的目的和依据；

（2）生产规模、产品方案、生产方法或工艺原则；

（3）矿产资源、水文地质、原材料、燃料、动力、供水、运输等协作条件；

（4）资源综合利用、环境保护、三废治理的要求；

（5）厂址与占地面积和城市规划的关系；

（6）防空、防震等的要求；

（7）建设工期与进度计划；

（8）投资控制数；

（9）劳动定员及组织管理制度；

（10）经济效益、资金来源、投资回收年限。

第二章? 工艺流程设计

1．化工工艺设计包括哪些内容？

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，对非工艺设计提条件，设计说明书，概预算书。

2．在选择生产方法和工艺流程时，应该着重考虑的原则有哪些？其步骤有哪些？

先进性、可靠性、合理性；

资料搜集与项目调研、生产设备类型与制造厂商调研、对调研结果进行全面分析对比。

3．工艺流程设计的步骤有哪些？

确定整个流程的组成，确定每个过程或工序的组成，确定工艺操作条件，确定控制方案，原料与能量的合理利用，制定“三废”处理方案，制定安全生产措施。

4．工艺流程图的种类有哪些？

工艺流程草图，工艺物料流程图，带控制点的工艺流程图，管道仪表流程图。

5．管道仪表流程图有哪些版式？

基础工程设计阶段有：A 版PI 图(初版)、B 版PI 图(内审版)、C 版PI 图(用户版)及D 版PI 图(确认版)； 详细工程设计阶段有：E 版PI 图(详1版)、F 版PI 图(详2版)、G 版PI 图(施工版)。

6．某管道标注为“PG1310-300 A1A-H ”，表示什么意思？ 7．固定床反应器温度控制形式有哪些？画出示意图。

(a)用进料浓度控制 (b)用进料温度控制Ⅰ (c) 用进料温度控制Ⅱ (d)用冷料量控制

8．PIDCAD 软件具有哪些特点？

PIDCAD 软件操作简单、方便易学，适合于工程技术、设计人员及高校师生从事化工工程设计、流程图绘制时使用；结合工艺设备管理软件，可实现工厂工艺、设备信息化管理。

第三章 物料衡算与热量衡算

习题1连续常压蒸馏塔进料为含苯质量分数(下同)38％(wt)和甲苯62％的混合溶液，要求馏出液中能回收原料

中97％的苯，釜残液中含苯不低于2％。进料流量为20000kg ／h ，求馏出液和釜残液的流量和组成。 解：苯的相对分子质量为78，甲苯的相对分子质量为92。以下标B 代表苯。

进料中苯的摩尔分数 38

780.419638627892

FB x =

=+ 釜残液中苯的摩尔分数 2

780.023*********

WB x =

=+ 进料平均相对分子质量 0.419678(10.4196)9286.13M =⨯+-⨯= 进塔原料的摩尔流量

2000

232.2/86.13

F kmol h =

=

依题意，馏出液中能回收原料中97%的苯，所以 作全塔苯的质量衡算得 FB DB WB Fx Dx Wx =+ 作全塔总质量衡算得

F W D =+

将已知数据代人上述质量衡算方程得 解得 124.2/,108/W kmol h D kmol h == 所以，94.5194.51

0.8752

DB x =

==

习题2 丙烷充分燃烧时要使空气过量25％，燃烧反应方程式为：

试计算得到100摩尔燃烧产物（又称烟道气）需要加入的空气的摩尔量。 解：以1mol 入口丙烷为计算基准

根据反应方程式，1mol 丙烷需要5mol 的氧气与之反应，因氧气过量25%，故需要加入的空气量为

1.255

29.760.21

mol ⨯= 其中 226.25,23.51O mol N mol

烟道气中各组分的量：

38C

H 0 mol 2N mol

因此，以1mol 入口丙烷为基准的物料衡算结果如下

从计算结果可以看出，当空气加入量为时，可产生烟道气，所以，每产生100mol 烟道气需加入的空气量为

习题3天然气蒸汽转化法制造合成氨原料气的示意流程图

转化炉内进行烃类蒸汽转化反应，以甲烷为例，烃类蒸汽转化的反应方程式为

天然气经一段转化炉转化后继续进入二段转化炉反应，在一段转化炉出口添加空气以配合合成氨原料气中所需的氮气，同时，一段转化气中的一部分氢气遇O 2燃烧供给系统热量。二段转化后再经一氧化碳变换工序使混合

气中的CO 大部分转化为CO 2和H 2，CO 转化为CO 2和H 2的方程式为222CO+H O CO +3H 垐?噲?

，变换后的气

体进入脱除CO 2工序脱除CO 2，再经甲烷化工序除去残存的微量CO 和CO 2后作为合成氨合格原料气。

已知某厂天然气的组成为： 要求合成氨原料气的组成为：

计算天然气的用量和空气的用量。