化工设计期末考试试卷[A]答案

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，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。

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）施工建设期工程试投产运行项目正式投产

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投入真实物料试生产二、（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

2

B

A

C

C

r=），同时伴随着副反应A＋C D（可逆反应，其正反应速度）。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：

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。

2

A C

r C C

=

A

D

B、C

E

A、D、E

A、D A、D

产品C

B

B

B

精

馏

塔

精

馏

塔

分流器

混合器

混合器

A、D

精

馏

塔

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，T min 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） 2、计算出外界最小输入冷量（Q Cmin ）和外界最小输入热量（Q Hmin ）。（10分）

流股 类型 T i (℃) T o (℃) H （MW ） CP （MW ／℃） 1 冷 20 180 32.0 0.2 2 冷 140 230 27.0 0.3 3 热 200 80 30.0 0.25 4

热

250

40

31.5

0.15

解：

步骤1：根据T min ，划分温度区间（列出此步得4分）

流股 类型 T i (℃) T o (℃) T S ＊

(℃) T T ＊

(℃) 1 冷 20 180 30 190 2 冷 140 230 150 240 3 热 200 80 190 70 4

热

250

40

240

30

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 流股分配

⊿T

∑CP C － ∑CP H ⊿H （MW ） 240 50 0．15 7.5 190 40 0．1 4 150 80 -0.2 -16 70 40 0.05 2 30

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℃ 11.5 4.0 0 16 14

1

2

3

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