精选-化工设计期末考试试卷[A]答案

元人民币，设该项目全部税种免税（不计各种税收）。项目共 12 年寿命期，终了时无任何残值，按年
复利计算。其各年现金流量表预测如下（单位：万元人民币）：
年度（年）
1
2
3
。。。
12
总投资
3800
总销售收入
3700
3700
。。。
3700
总销售成本
2800
2800
。。。
2800
1、令年折现率为 8％，试计算该项目的净现值（NPV）；（10 分）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
料试生产
三、（共 20 分）下表列出了冷、热各两股流的起始温度和目标温度，并给出了其焓变及热容流率。
假设最小传热温差， Tmin 要求为 20℃。根据热交换网络窄点（Pinch）原理，请用问题列表算法（The problem table algorithm）列出具体计算步骤： 1、计算出窄点。（10 分）
A、D
分流器
A、D
程试投产运行 项目正式投产
A、D
4、说明流程组织时挑选化学反应途径应该考虑的一些主要因素。 应该考虑的主要因素有： 反应步骤的长短；副反应的数量； 反应的条件苛刻与否；反应原料的成本；反应的速度及转化率；反应产物是否容易分离；等等。
5、简述化工项目试生产的步骤。 清理工程现场 清洗设备及管道 Þ 设备单体以水代料试车 Þ 流程以水代料联动试车 Þ 投入真实物
步骤 5：（给出最终结果得 4 分）从步骤 4 得到窄点温度、QCmin 及 QHmin 该热交换系统的窄点温度为 150℃（冷窄点温度 140℃，热窄点温度 160℃）； 外界最小输入冷量 QCmin 为 14.0MW； 外界最小输入热量 QHmin 为 11.5MW。
2、计算出外界最小输入冷量（QCmin）和外界最小输入热量（QHmin）。（10 分）
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（连续操作流程，要B求考虑反应器的形式）， 写出简要说明，并画出流程框架草图。
解： E
B
B
A、D、E
精 馏
塔
混合器 产品 C
AD
设计说明书
2、简述化工产品成本由哪些部分构成。 化工产品销售成本主要由以下部分组成：主要原材料费用，辅助原材料费用，燃料及动力费用，
2009～2010 学年第 一 学期期末考试试卷 《 化工设计 》（ A 卷 共 4 页）
（考试时间：2010 年 1 月 19 日 考试地点：西阶 101）
题号 一
二
三
四
五
成绩
核分人签字
得分
一、（共 20 分）简答题（共 5 个小题，每小题 4 分）
1、简述化工工艺设计的内容及步骤。
根据设计任务书 进行流程组织 流程的物料及能量衡算 设备设计及选型 带控制点的
流股 类型
Ti(℃)
To(℃)
H（MW）
1
冷
20
180
32.0
2
冷
140
230
27.0
3
热
200
80
30.0
4
热
250
40
31.5
解：
步骤 1：根据 Tmin，划分温度区间（列出此步得 4 分）
CP（MW／℃） 0.2 0.3 0.25 0.15
流股 1 2 3 4
类型 冷 冷 热 热
Ti(℃) 20 140 200 250
0．1
150
2
80
-0.2
70
40
0.05
30
1
步骤 3：构造假想最节能热阶流图（列出此步得 4 分）
240℃ →7.5→190℃→4→150℃→－16→70℃→2→30℃
0
－7.5 －11.5
4.5
2.5
步骤 4：构造可行的最节能热阶流图（列出此步得 4 分）
240℃ →7.5→190℃→4→150℃→－16→70℃→2→30℃
To(℃) 180 230 80 40
TS＊(℃) 30 150 190 240
TT＊(℃) 190 240 70 30
四、（共 15 分）有一个化工项目，项目总投资共 3800 万元人民币（全部靠银行贷款），共 1 年建设
期，第二年开始，连续 11 年预测其每年总销售收入 3700 万元人民币，每年其总销售成本为 2800 万
工艺仪表管道流程图 车间平面、立面布置及配管图设计 工程概算及工程技术经济评价 工艺
二、（共 20 分）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
AC
2 B
），同时伴随着副反应 A＋C
D（可逆反应，其正反应速度
r CA2C）C。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
人工费，专利或技术费用，折旧及大修基金，副产品收入，车间经费，企业管理费，销售费用。
3、简述我国现行的化工基建程序。
混合器
B、C
精 馏
塔
精 馏 塔
项目建议书 项目建议书审批通过后，进行项目可行性研究 审查可行性研究，决策通过后， 下达设计任务书 设计阶段（包括基础设计、扩初设计、施工图设计） 施工建设期 工
2、试计算该项目能承担的最大银行贷款年利率。（5 分）
解：
1、以项目开始建设为基准时刻，则该项目全寿命期内 NPV 为： 项目建成后每年受益为：3700－2800＝900 万元
步骤 2：计算各区间热容流率差及焓变（列出此步得 4 分）
温度间隔
240 190
流股分配 3
⊿T 4
50
40
∑CPC－ ∑CPH 0．15
11.5
4.0
0
16
14
⊿H （MW）
7.5 4 -16 2
NPV＝900/1.08＋900/1.082＋900/1.083＋。。。＋900/1.0811－3800 解得：该项目在年折现率为 8％时，其净现值 NPV＝2625.1 万元
（列出计算式得 7 分，解出此步结果得 3 分）
2、因为该项目资金全部为贷款，其内部收益率即为其能承担的最大贷款年利率。设能承担的最大年 利率为 x；则： NPV（x）＝0
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。