化工设计期末复习

CO转化量：12.33×0.7347=9.06 mol
根据反应的计量关系，出炉变换气中：
CO： CO2： H2： 22.4
mol
mol
12.33-9.06=3.27 mol
8.78+9.06=17.84 mol
56.45+9.06=65.51 mol
N2：
mol
CH4：
0.3
H2O： 100×0.605-9.06=51.44
塔顶馏出物 %(wt) kmol/h %(mol) kg/h
釜残液 %(wt) kmol/h %(mol)
苯 7600 38
97.43 41.96 7372.6 85.60 94.52 87.52 227.8 2.0 2.92 2.35
甲苯 12400 62
134.8 58.04 1240.2 14.40 13.48 12.48 11159.4 98.0 121.3 97.65
⑤列物料衡算表 变换炉物料平衡表（100mol干原料气为基准）
【习题3】试对甲烷水蒸气转化制合成氨原料气的一段 转化炉进行热量衡算。以1200标准立方米/小时进炉 气（干基）计，热损失取60000kJ/h，为简化起见， 转化过程仅考虑下列反应：
CH4(g)+H2O(g)←-------→CO(g)+3H2(g)
4、工艺流程图的种类有哪些？ 工艺流程草图，工艺物料流程图，带控制点的工艺流程图，管 道仪表流程图。
5、管道仪表流程图有哪些版式？ 基础工程设计阶段有：A版PI图(初版)、B版PI图(内审版)、C版 PI图(用户版)及D版PI图(确认版)； 详细工程设计阶段有：E版PI图(详1版)、F版PI图(详2版)、G版 PI图(施工版)。 6、某管道标注为“PG1310-300 A1A-H”，表示什么意思？
化 工 设计
习题与思考题（包括答案）
2013年 10月
3、可行性研究报告包含哪些内容？
1.总论。 2.市场预测。 3.产品方案及生产规模。 4.工艺技术方案。 5.原料、原料、辅助材料及燃料的供应。 6.建厂条件和厂址方案。 7.公用工程和辅助设施方案。 8.节能。 9.环境保护与劳动安全。 10.工厂组织和劳动定员。 11.项目实施规划。包括建设周期的规划实施进度规划等内容。 12.投资估算和资金筹措。 13.财务、经济评价及社会效益评价。 14.结论。包括综合评价和研究报告的结论等内容。
CpC4H 4.7 8,8 CpH 2 2.2 9,9 CpC2 O4.1 5,2 Cp2 N2.9,7 CpH 2O3.7 5。 5 出炉气体各组分的平均热容(J/(mol·℃)为:
设CO转化率为x，出炉干 变换气为V，列CO气体 的衡算方程式。
入炉的CO=反应掉的CO+出炉的CO
即
100×0.1233=（ 100×0.1233）x+0.03V
(a)
按反应计量关系计算V。由于反应掉1molCO生成 1molCO2及1molH2，故：v=100+100×0.1233x (b)
解(a)、(b)式得：x=0.7347 V=109.06 mol
CH4 0.3%
水蒸汽加入量为0.605mol/mol干气。测得出变换炉的 气体中含CO3.0%（干基），试对高温变换炉进行 物料衡算。
解：按基本程序：
①本题是带化学反应的稳定流动系统。
②画出标有物流组成和量的流程示意图，以变换炉 为衡算系统。
③以100ml干原料气为计 算基准。
④建立物料衡算式并求解。
7、固定床反应器温度控制形式有哪些？画出示意图。
空气
出料
TC FC
氨气
Fra Baidu bibliotek
载热体 进料
出料 TC
进料
出料
TC
TC
进料 出料
(a)用进料浓度控制 (b)用进料温度控制Ⅰ (c) 用进料温度控制Ⅱ (d)用冷料量控制
8、PIDCAD软件具有哪些特点？ PIDCAD软件操作简单、方便易学，适合于工程技术、设计人员 及高校师生从事化工工程设计、流程图绘制时使用；结合工艺设 备管理软件，可实现工厂工艺、设备信息化管理。
合计 20000 100 232.2 100
8612.8 100 108
100
11387.2 100 124.2 100
【习题2】合成氨工艺中，一氧化碳在高温变换炉中 进行如下反应：CO+H2O==CO2+H2
已知入炉原料气组成（干基）为；
CO
CO2
H2
N2
12.33% 8.78% 56.45% 22.14%
4、设计任务书的内容主要包括哪些内容？
1.项目设计的目的和依据； 2.生产规模、产品方案、生产方法或工艺原则； 3.矿产资源、水文地质、原材料、燃料、动力、供水、运输等 协作条件； 4.资源综合利用、环境保护、三废治理的要求； 5.厂址与占地面积和城市规划的关系； 6.防空、防震等的要求； 7.建设工期与进度计划； 8.投资控制数； 9.劳动定员及组织管理制度； 10.经济效益、资金来源、投资回收年限。
1atm,25℃ 催化剂
H ˆr20.26k9J/mol
甲烷混合气的进炉组成（干基体积百分浓度）为：
CH4
H2
CO2
N2
H2O
21.20% 0.88% 1.23% 0.59% 76.10%
进炉温度为500℃,出炉温度为800℃,甲烷转化率为
80%.
【解】查得进炉气体各组分的平均热容(J/(mol·℃)为:
第三章物料衡算与热量衡算
【习题1】连续常压蒸馏塔进料为含苯质量分数(下同)38％(wt) 和甲苯62％的混合溶液，要求馏出液中能回收原料中97％的苯， 釜残液中含苯不低于2％。进料流量为20000kg／h，求馏出液 和釜残液的流量和组成。
组分 kg/h
塔进料 %(wt) kmol/h %(mol) kg/h
第二章 工艺流程设计
1、化工工艺设计包括哪些内容？ 生产方法选择，工艺流程设计，工艺计算，设备的设计与选 型，设备布置，管道设计对非工艺设计提条件，设计说明书， 概预算书。 2、在选择生产方法和工艺流程时，应该着重考虑的原则有哪 些？其步骤有哪些？ 先进性、可靠性、合理性； 资料搜集与项目调研、生产设备类型与制造厂商调研、对调 研结果进行全面分析对比。 3、工艺流程设计的步骤有哪些？ 确定整个流程的组成，确定每个过程或工序的组成，确定工 艺操作条件，确定控制方案，原料与能量的合理利用，制定 “三废”处理方案，制定安全生产措施。