最新化工设计复习题

《化工设计》期末考试卷（A）

1. 化工厂按生产方式可分为连续操作和间歇

操作，一般大、中型化工厂多是前者。

2. 新技术开发过程中有几个重要的环节，即概念设

计、中试设计和基础设计等，这类设计主要由研究单位的工程开发部门负责进行。3. 流程设计一般由浅入深，根据先后程序大体上可分为流程框

图、流程示意图、流程草图和工艺流程图等四种。

4. 化工设备从设计角度可分为两类：标准设备和

非标准设备。

5. 管壳式换热器管子的直径：碳钢与合金钢为ᴪ19*2 和ᴪ25*2.5；不锈钢为ᴪ19*2和ᴪ25*2 。管子一般按正三角形

或正方形的形式排列。

6. 初步设计的最终成果主要包括：说明书、图纸、概算书和附表等。

7. 真空度是衡量真空泵性能的主要技术参数之一，可以用绝对压力

或者真空度表示。

8. 取样流程有直接取样流程和压差式取样流程。压差式取样流程又有压差式循环流程和压差式非循环

流程。

9. 化工管路设计包括管路计算和管路分布设计

两大部分。

10. 管道的地下敷设可以分为直接挖地铺设

和管沟建设两种。

11. 在化工设计过程中，化工工艺专业人员给设备设计人员提供的设计设备条件单应包括设备简图、技术性指标、管口

表。

二、简述题〖共计10分〗

1. 在工程设计中化工工艺专业的主要设计内容有哪些？〖7分〗

物料衡算和能量衡算

物料流程图

工艺管道及仪表流程图

工艺设备设计

设备布置图

管道布置图

材料统计

3. 化工设计中主要的非工艺专业设计有哪些？〖3分〗

土建设计

设备设计

电气设计

自控设计

给水排水设计

采暖通风设计

三、计算题〖共计20分〗

1. 一种废酸，组成为23％(质量分数)HNO3，57％H2SO4和20％H2O，加入93％的浓H2SO4及90％的浓HNO3，要求混合成27％HNO3及60％H2SO4的混合酸，计算要合成100kg混合酸所需废酸及加入浓酸的数量。〖6分〗

解：设 x——废酸量，kg；

y——浓H2SO4量，kg；

z——浓HNO3量； kg

总物料衡算式 x + y +

z=100 (1)

H2SO4的衡算式 0.57x + 0.93y=100×

0.6=60 (2)

HNO3的衡算式 0.23x + 0.90z=100×0.27=27 (3) 解(1)，(2)，(3)方程，得x = 41.8kg废酸

y = 39kg浓H2SO4

z = 19.2kg浓HNO3

即由41.8kg废酸、39kg浓H2SO4和19.2kg浓HNO3可以混合成100kg混合酸。

根据水平衡，可以核对以上结果：

加入的水量 = 41.8× 0.2 + 39 × 0.07 + 19.2 × 0.10 = 13kg

混合后的酸，含13％H2O

2. 已知合成气组成为0.4%CH4，52.8%H2，38.3%CO，5.5%CO2，0.1% O2和2.9%N2。若用10%过量空气燃烧，设燃烧气中不含CO，试计算燃烧气的组成。(以上均为体积分数，空气中只计算氮气和氧气，分别为79%和21%) 〖14分〗

解：基准：1000mol/h合成气

C： 4 （CH4）＋ 383 （CO）＋ 55 （CO2）＝442mol

H：4 ×4 （CH4 ）＋528 ×2 （H2）＝1072mol

O： 383 （CO）＋55 ×2 （CO2）＋ 1 ×2 （O2）＝ 495mol

理论需用氧气量：

O2＝442 （C）＋ 1072/4 （H）— 495/2 （O）＝462.5mol

理论空气量实际空气量

462.5/0.21＝2202.4 mol 2202.4 ×1.1 ＝2422.6 mol

N2:2422.6*0.79=1914mol,O2:2422.6*0.71=508.8mol

对各物质进行衡算

N2 ：29 （原有）＋ 1914 （空气）＝1943mol （氮气）

C： 4 （CH4 ）＋ 383 （CO）＋ 55 （CO）＝442 mol （CO2）

H2：4 ×2 （CH4 ）＋ 528 （H2）＝536 mol （H2O）

O2：383 ×0.5 （CO）＋ 55 （CO2）＋ 1 （O2 ）＋ 508.8

＝ 442 （CO2 ）＋0.5 ×536 （H2O ）＋F （O2 ）

F （O2 ）＝ 46.3mol

燃料气组成： CO2： H2O ： O2 ： N2 ＝0.149：0.1806：0.0156：0.6548 四、流程题〖共计20分〗

1. 采用蒸汽冷凝供热的加热器 (相当于一侧有相变的管壳式换热器) 加热物料，对被加热物料的温度控制通常采用两种方法：一为调节蒸汽压力，二为改变传热面积。请画出其原理图。〖10分〗

2. 请用粗实线单线和中粗线双线两种画法画出管道90°向上弯和90°向下弯的表示法。〖10分〗

五、问答题〖计20分〗

根据化学工业部的规定初步设计说明书应包含哪些内容？

1 总论

2 技术经济：基础经济数据、经济分析、附表

3 总图运输：厂址选择、总平面布置、竖向布置、工厂运输、工厂防护设施、排渣场、绿化

4化工工艺：原材料及产品的主要规格、装置危险性物料表、生产流程叙述、原材料、动力消耗定额及消耗量、成本估算、车间定员、管道材料等（附表：设备一览表、综合材料表；图纸：带控制点的工艺流程图、物料流程图、设备布置图）

5空压站、氧氮站、冷冻站

6外部工艺、供热管线

7设备（含工业炉）：设备技术特征、主要设备总图

8自动控制：自动化水平、信号及联锁、环境特征及仪表选型、复杂控制系统、动力供应等9供电：电源状况、负荷等级及供电要求、主要用电设备材料选择、总变电所及高压配电所、照明、地、接零及防静电、车间配电、防雷

10电信

11土建：气象、地质、地震等自然条件资料、地方材料、施工安装条件等、建筑设计、结构设计、对地区性特殊问题的设计考虑、对施工的特殊要求、对建筑物内高、大、重的设备安装要求的说明等

12给水排水：自然条件资料、供水水源及输水管道、供水处理、厂区供水、排水、污水处理场、定员等

13供热

14采暖通风及空气调节

15维修（机修、仪修、电修、建修）

16中央化验室

17消防

18环境保护及综合利用：设计采用的环保标准、主要污染源及主要污染物、环保措施及简要处理流程、绿化概况、其他环保措施、环境监测体制、环保投资概算、环保管理机构及定员等

19劳动安全与工业卫生：生产中的危险因素及控制措施、劳动安全与工业卫生设施及投资、预期效果及防范评价

20节能：主要耗能装置能耗情况、主要节能措施、节能效益等

21概算