化工过程设计复习重点

一、不可简约的流程：采用洋葱逻辑结构，

他首先选择反应器，然后通过增加分离与循环系统向外扩展，最后是换热网络公用工程。

缺点：（1）在每个设计阶段可能有不同的设计决定（2）即便完成并且评估了许多设计选择也不能保证最终找到最优设计；优点：主观能动性大，设计者能够控制基本设计决定，而且能够随设计进展与设计本身进行交流。

5、可简约流程：首先是一种超结构，而这

种超结构包括所有可行的操作过程和可行的、相互影响的最优设计设备流程，其次是用设计方程和设计变量将设计问题转变成数学问题，再次运用优化算法求解。

缺点：是在决策过程中排除了设计工程师的作用。

优点：它能够同时考虑许多不同的设计方案。另外，它能够将全部的设计编写

成计算机程序，从而快速、高效低获

得设计方案。

7、转变过程是通过反应、分离、混合、加

热、冷却、压力改变和颗粒尺寸的变化等实现的。

8、模拟就是试图用该过程的数学模型预测它建成以后的行为。

9、化工过程合成的复杂性是双重的：（1）是否能确定所有的流程结构；（2）是否能够优化每一个流程并进行合理的比较，当优化流程结构时，有些多方法能用来完成每一个独立的任务，也有许多方法能把所有的任务相互连接起来。

10、在进行化工设计过程时，需要考虑两类基本问题？

（1）是否能够确定所有的流程结构；（2）是否能够优化每一个流程并进行合理的比较。

11、过程设计的原则是从洋葱模型的中心即反应器开始的。

第二章

1、理想的反应路径是利用最便宜的原料并生产少量的副产品。

2、影响新反应路径开发的最主要的原因是缺少合适的催化剂。

3、反应系统类型分类：单一反应；平行反

应；串联反应；平行反应又串联反应；

聚合反应。

4、反应器性能指标：转化率；选择性；反应器收率。

3、单一反应的目标：用最小的体积实现最

大生产；单一不可逆的转化率应选择在

95%左右，可逆转化率则为平衡转化率的

95%左右。系统宜采用理想间歇反应器或

活塞流反应器。单一可逆反应的浓度改

变可以通过：（1）进料比；（2）惰性物

的浓度；（3）在反应中间移走产物。5、平行反应设计目标：是转化率一定时，

使选择性最大；若想增加反应的转化率，则需减少原料的浓度。因此

（1）如果a2>a1，则反应选择性随着转化率的增加而增加。则反应转化率初步设

为95%左右，可逆转化率为平衡转化率

的95%；用全混流反应器。

（2）a2

可逆为平衡转化率的50%左右。用间歇

或活塞流反应器。

7、串联反应：不可逆x在50%左右，可逆x

在平衡转化率的50%左右。系统宜采用

理想间歇反应器或活塞流反应器。

10、解决环境问题最好的方法不是环境处

理，而是在过程开始时就不产生废物。

13、理想间歇模型和活塞流模型的反应器浓

度高，适合主反应级数高的反应；连续

全混流模型，反应器内浓度较低，适合

副反应级数较高的反应。

14、聚合反应可以分为两类：

（1）没有终止或聚合物活性寿命比物料在反应器中的停留时间还长，要用连续

全混流反应器。

（2）聚合物活性寿命比平均停留时间短，要用间歇或活塞流反应器。

15、对理想单一可逆放热反应，理想的反应

温度是随反应的转化率的增加而逐渐

降低的。

16、温度控制：间接换热；冷激和热激；载热体。冷激是指在反应器中间加入一股新鲜冷物料，对于放热反应，冷激是最好的控温方法。热激：对吸热反应，可在中间加入一股经过预热的新鲜物料。

17、催化剂失活：物理失活；表面沉积；结烧；中毒；化学变化。

18、实际反应器：搅拌釜式反应器；管式反应器；固定床催化反应器；固定床非催化反应器；流化床催化反应器；流化床非催化反应器；窑。

19、反应器的哪些操作会造成原料的利用率低？答：（1）转化率低，未反应完的原料难以分离和循环；（2）对于生成的副产物，有时可以单独作为一种产品；有时可以简单地作为燃料；有时则必须采用昂贵的废物处理工艺进行处理。（3）进料的杂质可能会反应生产另外的副产物。

20、间歇过程分离循环怎样实现的：设置中间距罐；间歇过程循环时间不确定

第三章

1、在独立设计蒸发器时，有三个自由变量：

（1）通过调整操作压力改变蒸发温度；

（2）通过调整换热面积改变级间温度；

（3）通过调整级数改变热通量。

2、工业上常用的干燥器：隧道；旋转；转鼓；喷雾四种干燥器。

3、分离设计要求：（1）先是非均相分离，

然后再均相分离；（2）能用地能耗，不

用高能耗；（3）先易后难；（4）如果被

分离物系是共沸物则应先考虑采用变压

分离，再考虑使用质量分离剂，为了设

计中的环保问题，尽量不采用外加分离

剂；

4、蒸馏的优点：（1）蒸馏适用于很大的流

量范围；（2）适用于不同的进料浓度；

（3）可以产生高纯度产品。

5、在设计初阶段，不必对回流比及进料条

件进行优化，最优条件与全过程热集成

后还会有较大的变化。

6、分离地分子量物最常用的方法是吸收，

在吸收过程中液相流率、温度和压力是

待定参数，在设计初期可不做优化。7、非均相混合物的分离方法：沉降；浮选；离心分离；过滤。

（1）沉降：指液体中悬浮的固体颗粒在重力作用下沉降形成一清液层和以固体浓浆层的过程。在沉降过程中，颗粒受重力的作用从流体中分离出来。

8、浮选：是根据颗粒表面性质的不同来进行混合物的分离。

第四章

1、反应器的转化率的确定：依据反应是单

一反应还是复杂反应，以及反应是否可

逆来初步确定转化率。

2、对付复杂反应，如果是生成副反应的反

应是可逆的，并且生成的副反应不会使

催化剂中毒或者造成设备腐蚀，则采用

全部副产物循环使得反应生成副反应的

反应得到全部抑制。

3、如果冷凝温度为冷却水温度则可以采用

以下分离方式分离：冷冻冷凝；吸收；

吸附；膜分离。

4、间歇过程的优点：（1）对小批量生产而

言更经济；（2）可灵活调整生产方案；

（3）可灵活改变生产速率；（4）适用于

在同一工厂中使用标准的多用途设备生

产不同的产品；（5）适用于设备需要清

洗和消毒的情性；（6）适于实验直接放

大；（7）保证产品的统一性。

5、过程收率的损失：（1）反应器收率损失，包括生成副产品或没将未反应物料循环利用；（2）分离和循环系统损失。

第五章

1、简单塔是指：进料分成两产品；关键组分相对挥发度邻近；有过一个再沸器和一个冷凝器。

2、影响分离顺序数目的实现的条件是：（1）基于安全考虑，将毒性组分优先移走流程。（2）优先移走化学性质活泼和热敏性组分（3）优先移走腐蚀性组分（4）如果某些组分聚合，必须加入阻聚剂（5）如果再沸器分解物污染产品则不应从塔底采出目的产品（6）如果进料为难凝组分，这些组分的冷凝需要低温冷冻或特别高的操作压力。