化工设计复习题

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
1.化工设计是一个将系统（如一个工厂、一个车间或一套装置）全部用
的方式，描
绘成图纸、表格及必要的文字说明，也就是把工艺流程、技术装备转化成
的过程。
2.根据化工过程开发程序分类，化工设计可分为四种设计类型，分别是 概念设计 、 中试
设计 、 基础设计 、
和 工程设计 。
3.选择生产方法和工艺流程是应着重考虑
、
、和
三
原则。
4.工厂的三废治理工程要‘三同时’，即
、
、
。
5.工艺计算的主要内容包括
、
、
等
6.在生产工艺流程图中，设备轮廓线用
画出，物料管线用
（6）中试:介于小试和生产之间的试验 （7）第二次可行性研究:方案论证 （8）第三次可行性研究:有时称为初步设计或扩初设计的审定 2.什么是化工设计？ 答：化工设计是化工工程基本建设中的一环,是将化学工程、化工工艺和开发性实验的研究 成果，用工程语言（图纸等）表达出来，使之建设成为一个工业化的生产装备。其本质是把 化学反应变成一个装置工程的设计。 3.在什么情况下采用三阶段设计、两阶段设计或一阶段设计？ 答：（1）重要的大型企业和使用较复杂的技术时,可按初步设计、扩大初步设计（扩初设计） 及施工图设计三个阶段进行。 （2）技术较成熟的大中型工厂或车间的设计,可按扩大初步设计和施工图设计两阶段设计。 （3）技术上比较简单、规模较小的工厂或车间的设计，可直接进行施工图设计，即一个阶 段的设计。 4.初步设计、扩大初步设计、施工图设计的主要任务和成品是什么？ 答：（1）初步设计主要是根据设计任务书,对设计对象进行全面的研究,寻求在技术上可能、 经济上合理的最符合要求的设计方案。主要确定全厂性的设计原则、标准和方案,水、电、 汽的供应方式和用量,关键设备的选型及产品成本、项目投资等重大技术经济问题。其成品 是初步设计说明书 （2）扩大初步设计是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 步明确并具体化。其设计成品是扩大初步设计说明书及工程概算书。 （3）施工图设计是根据已批准的扩大初步设计，结合建厂地区条件，在满足安全、进度及 控制投资等前提下开展施工图设计，其成品是详细的施工图纸和必要的文字说明及工程预算 书 5.化工工艺设计程序和内容是什么？
填空题
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
画出，动力
管线用
画出。
7.设备的标注由
、
及设备标注线组成。
1.化工厂设计同其他行业基建设计一样，也有三种设计类型： 新建工厂设计 、 原有工厂
的改建和扩建设计 以及 车间、厂房的局部修建设计 。
2.每种化工设计通常又分为以工厂为单位和以车间为单位的两种设计。化工工艺设计内容主
要有：生产方法的选择、 生产工艺流程设计 、工艺计算、 设备选型 、车间布置设计
和管道布置设计， 向非工艺专业提供设计条件 ，设计文件以及概算的编制等项设计工
作。
3.当化工工艺计算即物料衡算和能量衡算完成后，应绘制 工艺物料流程图 。它表达了一
个生产工艺过程中的 关键设备或主要设备 ，关键节点的 物料性质 （如温度、压力）、
流量及组成。
4.教材图 2.29c 中表示为 集中仪表盘面 安装仪表，TIC 表示 温度指示控制 ，108 表示
1.化工工艺开发和过程开发的程序和主要内容 化工开发的主要内容 首先决定原料路线 研究工艺反应条件和反应特征 研究主要反应 装置的特征 确定工艺流程 确定工艺质量控制过程、原料消耗、转化率、利用率等指标和 中间控制分析方法 研究催化剂的特征和筛选、制造、再生等特点 研究相关溶剂和原材料 的循环使用、回收的可能性 研究物料的理化性质 安全操作规范 研究和掌握化工热力 学、动力学测定的相关数据 必要时 反应装置要进行冷模实验 某些传递过程要进行冷漠
宜，C 与 E 之间能形成难分离的共沸物。试进行这个过程的流程组织（要求考虑反应器的形
式），写出简要说明，并画出流程草图(按连续流程考虑)。
B
E 精 A、D、E 馏 塔
AD
B
B
混合器
产品 C
混合器
B、C
精 馏
塔
精 馏 塔
A、D
分流器
A、D
A、D
1、为了保证 C 产品的纯度，减轻反应结束后后续分离的压力，应该在原料准备阶段先将易 与 C 形成共沸物的 E 先从原料 A 中分离去除； 2、从反应的角度出发，应该选择多釜串联的釜式反应器（非均相反应），而且为了减少副反 应，应该减少 A 原料的返混，所以 A 原料应该采用多釜滴加的方式； 3、原料 B 较贵，应该将其与 C 分离后全部返回使用； 4、要求生产高纯 C 产品，C 组份应该从精馏塔塔顶馏出； 5、D 与 A 可以不分，通过分流器少量放空（A，D）混合物。
研究 对制备的样品进行性能测试表征 确定初步的质量标准 对样品进行应用研究。 过 程开发的主要内容 验证工艺开发试验中的工艺条件、工艺操作条件 验证工艺流程的概念 设计的可行性和合理性 研究设备的放大效应、放大后的操作参数的变化 研究长期运转的 可行性 测定确立各单元操作的条件、过程特征和设备的参数 研究工业化的炉前控制和方 案 研究原料能量的充分利用方案 研究三废的收集方案和治理方案 研究化工安全操作 和其他措施 培训操作人员 产品投放市场 进行应用技术研究和市场开发 验证数学模 型设计。过程开发研究的方法:建立一套完整流程的中试装置 用工业原料投料研究 从试 车到正常运转 某些关键设备的放大研究 与科研单位和大专院校合作进行过程开发研究 2.车间设备布置设计总体应考虑的问题 答：（1）能够或宜于露天布置的设备尽量布置在室外 （2）生产工艺方面的要求 设备布置应尽量使:工艺流程顺、工艺管线短、工人操作方便安 全, 还要考虑使原料和成品有适当的运输通道 （3）要有合适的设备间距 考虑:① 安全操作，安装、维修的需要；② 节省占地面积和投 资； ③ 设备与设备间、设备与建筑物间的安全距离、 防腐蚀要求等 （4）设备安装、检修方面的要求 ① 要考虑设备安装、检修和拆卸（换热器）的可能性； ② 要考虑设备如何运入和运出厂房，设备运入或运出厂房次数较多时宜设大门；③设备过 楼层或安装在二楼以上时，可在楼板上设安装孔；④为便于设备进行维修，厂房内应保留进 行维修的面积和空间；⑤一组或一列设备中，当安装或维修其中某一设备时应不妨碍其余设 备的正常使用和操作； （5）建筑的要求 ① 笨重或运转时能产生很大震动的设备如压缩机、巨大的通风机、破 碎机、离心机等应尽量布置在底层，以减少厂房的荷载和震动；② 大型设备沿墙布置时应 注意不应影响门窗的开启，不妨碍厂房的采光和通风条件；③布置设备时要避免设备基础与 建筑物基础及地下构筑物（如地沟、地坑等）之间发生碰、挤和重叠等情况；④有剧烈震动 的机械，其操作台和基础切勿和建筑物的柱、墙相连；⑤在多层厂房楼板上布置设备时，常 常要在楼板上预留孔洞，要注意不要任意打乱或切断建筑物上主要梁、 柱的结构布置 （6）设备布置和管线布置要密切配合 （7）安全和防腐蚀方面的要求 ①对有防火、防爆要求的设备，布置时必须符合防火、防 爆的规定；②将有爆炸危险的设备布置在单层厂房内比较安全，若必须布置在多层厂房内， 则布置在顶层或厂房（或场地）的边缘，以利泄压和方便消防；③处理有火灾爆炸危险物质 的设备，在爆炸时要避免产生死角，这样可防止爆炸性气体或可燃粉尘在局部区域积累，同 时安排好管道的走向，留好管道布置的空间并决定主管架的位置和操作盘的位置；④处理酸、
程流速选取： 0.7-3.5m/s
,壳程流速：0.5-1.5m/s
。
8.电气设计条件一般分为三个方面：一是设备用电部分；二是照明避雷部 分；三是弱电部
分。
9.不能在容积泵的出口管道上直接安装 节流装置 来调节流量，通常采用 旁路调节或改变
转速，改变充程大小来调节的流程。
10.当需要严格切断设备或管道时可设置 双 阀，但应尽量少用，特别在采用合金钢阀或
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
DN>150mm 的钢阀上，更应慎重考虑。
11.总平面布置图常用的三个比例分别：1:500、1:1000、1:2000
12.化工厂的选择一般应在风向下方向和河道的 下游 方向。
判断题
1．在化工设备和管道布置时，其定位尺寸的标注要以米为单位，并精确到小数点后 3 位。
（）
2．物料流程图不是设计文件（ ）。
第一工段的第八个仪表 。
5.化工泵是用来输送 液体 介质的设备，其技术指标包括泵的型号、扬程 、流量 、
必须汽蚀余量、 功率与效率
等。
6.化工贮罐根据贮存物料的性质、使用目的、运输条件、安全可靠和经济来选择
材质
和型式 ，并可根据 形状、材质、用途 等进行贮罐分类。
7.对一般换热器根据介质的不同，其管程和壳程的流速选择也有所不同，对水介质而言其管
3．带控制点的工艺流程图又称管道仪表流程图（ ）。
4. 压缩机流量控制可以采取旁路调节和出口流量调节（ ）。 5. 在管道布置图中，管接头、弯头、三通、法兰等，应按规定符号画出，并标出定位尺寸 （ ）。 6．选择生产方法就是选择工艺路线（ ）。 7．现场施工中设计代表的任务是参加基建的现场施工和安装、调试工作，作技术指导，使 装置达到设计所规定的各项指标要求（ ）。 8．设备一览表只需列出序号、位号、设备名称和备注即可（ ）。 9．物料流程图一般以操作单元为单位进行绘制（ ）。 10．水平管路，在管线的上方标注管路标志方位；垂直管路，在管线的右侧标注管路标志方 位（ ）。 1.物料流程图中需要画出所有的备用设备。（错） 2.物料流程图中，物料线有压力变化的地方，要画上阀门以表示压力等级的区别，其他阀门 不在图上表示。（对） 3.物料衡算和热量衡算可以用来定性的评价所选择化工生产工艺的合理性和先进性。（ 错 误） 4.反应器设计是根据物料性质和反应的工艺条件来选择反应器的型式和操作方式。（正确） 5.管道仪表流程图中，图例可以绘制在第一张图纸的右上角，也可以单独绘制在一张首页图 中 。（对） 6.火灾危险性特征判断：闪点小于 28℃的气体，其生产类别为甲级。（×） 7.管口方位图是制造设备时确定各管口方位、支座及地脚螺栓等相对位置的图样，它是由非 标专业绘制的。（×） 8.化工上常将 PN1.6～6.4（MPa）压力范围称为中压。（√） 9.化工厂内总图运输设计应尽量作好各种分区设计。 （ √ ） 10.管廊一般架空敷设，在横穿厂内干道时，其高度不低于 4.5m 。（√） 解答题 1、化工过程开发的基本步骤 （1）信息研究 （2）实验性研究 （3）第一次可行性研究 （4）小试:小型工业模拟试验的简称 （5）模型试验: 对某些重要过程作放大的工业模拟试验
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 ᴪ 25*2.5 ；不锈钢为 ᴪ
19*2 和 ᴪ 25*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。
组织流程与分析
由一个液液非均相反应生产高纯度的产品 C，反应式为 A＋B
C（其反应速度r
C
C 0.8
A
B
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），
同时伴随着副反应 A＋C D（可逆反应，其反应速度r CA 2CC ）。已知采购来的原料 A
为液相原料，其中含有少量 D 及 E。原料 B 也为液相，为纯组份且价格较贵。A、D、B、C、
E 五种组分的相对挥发度由小到大（D、B 之间相对挥发度相差更明显）。A 原料的价格较便