化工设计复习题及答案

化工设计复习题及答案
第一章
1、简述化工设计的概念、作用与分类。

概念：化工设计是对拟建化工项目在技术和经济上进行全面详尽的安排，是化工基本建设的具体化，是把先进的技术和最新科研成果引入生产的渠道。

作用：化工设计是生产技术中的第一道工序，是化工厂建设中的重要组成部分，设计工作的质量直接关系到工厂的经济效益和社会效益，化工设计是进行技术革新和技术改造的先导，是先进科学技术与生产实践相结合的中间环节，是科研成果实现工业化的桥梁。

分类：（1）标准设计；（2）因地制宜设计；（3）工程设计2、化工设计划分为哪三个阶段？并分别叙述其主要内容。

主要分为：初步设计：是根据计划任务书，探求在技术上可能，经济上合理的最符合要求的设计方案，还应编写初步设计说明书；
扩大初步设计：根据已批准的初步设计，解决初步设计中的主要技术问题，使之进一步具体化、明确化，还应编写扩大初步设计说明书及工程概算书（允许误差较大）；
施工设计：根据已批准的扩大初步设计进行的，是施工的依据，为施工服务，应有详细的施工图纸和必要的文字说明书以及工程预算书（误差较小）。

3、写出化工设计程序，并对其主要内容作简单阐述。

前期准备工作→项目建议书→可行性研究→决策（评估）→计划任务书→初步设计→扩大初步设计→施工设计
4、工艺设计主要包括哪几个方面的内容？
主要包括：1.1设计准备；1.2方案设计，根据有关的基础理论对不同的生产方法和工艺流程要对比分析；1.3化工计算，包括：物料衡算、能量衡算以及设备工艺计算和选型三方面内容；1.4车间布置，确定整个工艺流程中的全部设备在平面上和空间中正确的具体位置，相应地确定厂房或框架的结构形式；1.5化工管路设计，确定装置的全部管线、阀件、管件以及管架及其位置，以满足生产工艺要求；1.6提供设计条件；1.7编制概算书的设计文件。

第二章
1、化工厂址选择应考虑的主要因素是什么？
考虑的主要因素为：（1）节约用地，考虑发展（注：地不能征多，但也应留有发展佘地）；（2）利用城镇设施，节约投资（电、蒸汽、燃料等靠近电厂或水水电站，靠近燃料供应点，水靠近江、河、湖等）；（3）满足环境卫生及交通运输要求（能妥善处理“三废”，优先使用水路、铁路运输，适当增加公路运输）；（4）不旱不涝，地质可靠；
（5）少挖少填，有利于协作等，还要与城市规划协调。

2、在化工厂总平面布置设计时，对于生产车间、辅助生产车间、
行政办公楼、住宅及道路等有何具体要求？
对生产车间的要求：应按工艺过程的顺序进行布置，生产线路尽可能做到直线而无返回流动，一般功能、工艺相似的车间、工段尽可能布置在一起（便于集中管理），车间之间的管道尽可能沿道路的铺设。

生产有害气体或粉尘车间要放置在下风或平行风侧。

对辅助生产车间的要求：（1）锅炉房尽可能布置在用蒸汽较多的地方（可成减少热损失，缩短管路），其附近不得有易燃、易爆的车间或仓库，应放置在下风位置；（2）配电间应配置在用电大户附近，并置于上风位置；（3）机修车间应放在与各生产车间联系方便而安全的位置上；（4）中心试验室和仪表修理间应置于清洁卫生、噪音少、灰尘少的上冈位置；（5）仓库设在与生产车间联系方便，并靠近运输干线的位置上。

对行政办公楼的要求：应建在工厂外，最好位于工厂的上风位置。

居民住宅应在厂区外面，并在上风位置。

对道路的要求：厂内人行道，一般为1.8～2.0米宽（上、下班通过人数而定）；
厂内公路宽度不应小于5米，能允许两辆大卡车面对面通过，同时应考虑输送路线的循环性，避免交通阻塞。

总图的布置，还应考虑美化环境，改善劳动条件等，如植树、种花、种草以净化空气。

3、对已选定的二、三个厂址方案中如何进行分析比较，优选出
一个合理的方案。

第三章
1、在进行化工工艺设计时，主要从哪几个方面来论证一条工艺路线的可行性。

主要是从以下几个方面来论证的：生产技术；工业化生产的条件；技术经济指标；
“三废”处理；自动化水平。

2、化工工艺流程图设计分哪三步进行？这三种图在工艺流程设计中起到什么作用？
第一步：流程草图；
作用：用来表示整个工厂或车间生产流程
第二步：物料流程图；
作用：以图形与表格相结合的形式来反映物料衡算和热量衡算的结果第三步：带控制点的工艺流程图。

作用：编入设计阶段文件。

3、化工工艺流程设计的任务是什么？
任务是：（1）确定生产流程中各个生产过程的具体内容、顺序和组合方式，达到由原料制得所需产品的目的；（2）绘制工艺流程图，就是与图解的形式表示物料所经过的工艺过程及设备、物料组成和能量所发生的变化及流向。

4、简述绘制化工工艺流程图的步骤，图中的主要设备、主要物料管线和辅助物料管线等线条如何表达？
第一，绘制流程草图；第二，绘制物料流程图；第三，绘制带控制点的工艺流程图；
图线规定：工艺物料管道用粗实线绘制，辅助物料管线用中实线绘制，仪表管线用细实线或细虚线绘制；
第四章
1、物料衡算的作用是什么？在进行物料衡算时应遵守什么原则？
•作用：在实际生产中，物料衡算可以揭示物料的浪费和生产过程的反常现象，从而帮助找出改进措施，提高成品率及减少附产品、杂质和“三废”排放量；还可以检验生产过程的完善程度，对化工工艺设计也有着重要指导作用，通过计算，可以定出原料及辅助材料的消耗量，制订单耗指标，还可以标出中间产品、副产品、成品的产量和“三废”排放量等，是能量衡算、设备工艺计算的基础，应遵守质量守恒的原则。

2、能量衡算的作用是什么？在进行能量衡算时应遵守什么原则？
•作用：通过热平衡计算，分析系统的热量利用程度，尽量做到热量利用经济合理，如发现不经济合理，要考虑改进设备或工艺，重新进行计算，直到合理为止，其主要任务：（1）计算加热剂或冷却剂的用量，为其它工程提供设计依据（如供水、汽等）；（2）计算由设备传递的热量，为改进设备和设备设计提供依据；（3）通过计算，分析工程设计和操作中热量利用是否合理，以
提高利用热量的水平。

计算是遵守能量守恒定理。

3、化工设备计算设计的主要任务是什么？对所选择的设备有何要求？
•主要任务是：采用定型（标准）设备要选好规格和型号；采用非定型（非标）设备要通过计算，确定其主要尺寸，给设备设计人员提供设计条件，及编写设备一览表。

•所选设备要求：基本要求是要全面贯彻“先进、适用、高效、安全、可靠、省材和节资”等原则。

•1.1技术经济指标要求，主要包括单位生产能力、消耗系数、设备价格、管理费用和产品总成本。

•1.2设备结构上的要求，主要包括强度、刚度、耐久度、用材和制造、操作和检修、运输方便。

•
4、一反应分离系统，将150kmol/h的P2O5转化成H3PO4，每一单程有80％的P2O5被转化成H3PO4，在分离器内没有物质变化，分离后有95％的P2O5和2％H3PO4再循环，求P2O5和H3PO4的循环流率。

5、将含有40％（质量百分率，下同）硫酸的废液与98％的浓硫酸混合生成90％的硫酸，产量为1000Kg/h，各液体的第2组分为水，试完成其物料衡算。

第五章
1、简述车间布置的任务。

任务是根据生产规模和生产特点以及厂房面积、地形条件、气候等综合考虑厂房采用集中式还是分散式（如：大规模采用集中式；小规模采用分散式；易燃、易爆物品采用分散式等）；根据生产工艺的可能性和具体地理条件考虑设备露天化问题等（如大型反应釜、高大塔等）。

2、在进行厂房设计时，其平面、立面上有何具体要求？
平面要求：（1）平面设计应力求简单，通常采用长方形，也可采用“L”型和“T”型厂房；（2）确定厂房柱网布置时，要根据设备的要求，又要满足建筑物模数（3的倍数）的要求。

一般情况下，单层、多层厂房采用6×6米的柱网，一定上要加大时，最好不超过12×12米；（3）多层厂房总宽度不超过24米，单层厂房总宽度不超过30米，常用厂房跨度有：6、9、12、14.4、15、18、24米等，一般有机化工厂生产车间宽度为12～18米；（4）厂房的长度应根据生产规模及工艺要求决定；（5）柱子的大小：有600×600和360×360（单层厂房）；柱子形式：墙中柱、墙外柱和墙内柱；（6）墙厚度：有360和240墙；（7）墙上开窗要求：南北向开窗，其大小有2.0×1.5米；（8）开门要求：①单门：一般宽度700~800mm，高度为2米；②双门：一般宽度2~3米，高度为2米。

•立面要求：（1）厂房立面布置的形式有单层、多层或单层与多层结合的形式，可根据工艺特点及安全来选择；（2）层高要求：厂房的每层高度取决于设备的高低、安装位置及条件。

一般情况
下，每层厂房高度约4~6米，最底层不宜小于4.5米，一旁采用5.1米或6米，尽可能符合建筑模数；（3）楼板厚度：根据该层承重情况确定，一般为5~10cm厚；（4）屋顶形状：现代厂房均为平顶（水泥），应有排水渠道，简易厂房（一层）均采用人字顶。

3、试述换热器和容器的布置形式及其特点。

换热器：（1）换热器的布置原则：顺应流程和缩短管道长度，故它的位置取决于与它密切联系的设备的位置。

如：塔的换热器应近塔布置，再沸器、冷凝器也应近塔布置，回流冷凝器除要靠近塔外，还要靠近回流槽和回流泵。

（2）布置空间受限制时，应考虑立、卧式的互换等。

如原设计的换热器太长，可换成一个粗短的换热器，以适应空间布置的要求，或者卧式的换成立式的，以节约占地面积；立式的换成卧式的，以降低高度，视具体情况而定。

（3）换热器常采用成组布置，水平的换热器可重叠布置，这样可以节约占地面积，合用上、下水管，但上层不能太高，一般管壳顶部高度不能大于3.6米。

容器：（1）中间容器：按流程顺序布置在有关设备附近或在厂房附近；（2）原料、成品贮罐：集中布置在贮罐区，高度、直径相近的容器应成组布置和共同设置平台、通道和支承。

室内布置：（1）立式容器用罐耳支承在框架或楼板上；（2）卧式容器在框架上的布置容器应尽量合并支承在一跨上，可以减少一根梁，一只支座直接支承在柱顶上。

（3）室外或室内底层容器的
布置大型、重型容器采用这样的布置，直接支阴在钢筋混凝土的支柱上，比吊在框架或楼板上要经济得多。

4、试述反应釜的车间布置形式及其特点。

（1）室外布置：大型搅拌式反应釜，体积大、重量大，又有振动和噪音，应采用室外布置。

用支脚直接支承在地面上，要离开建筑物一定距离，并留有检修、安装空间。

（2）室内布置：中小型间歇式反应釜或操作频繁的反应釜，应布置在室内，用罐耳悬挂在搂板的设备孔中，呈单或双排布置，设备孔通常为方形，也可以为圆形。

5、试述换热器的车间布置形式及其特点。

6、简述容器的几种形式和在车间中的布置情况与特点。

7、如何绘制车间平面和立面图？其绘图的线条与流程图有何区别？
第六章
1、化工管道布置设计的任务是什么？布置化工管道时一般采用何种布置方法？为什么？
主要任务是：确定各设备的管口方位和各管段在空间的具体位置、安装、连接和支撑方式等。

布置方法种类及原因：1、考虑物料因素:（1）输送易燃、易炸介质的管路应设防火装置和防爆安全装置，如安全阀、防火膜、阻火器、水材等。

（2）上述管道不得设在生活区、楼梯、门和走廊等处。

（3）输送腐蚀性介质管路与其它管路并列时，应设
在下方或外侧。

（4）冷、热流体管路应避开，不能避开时，热管在上，冷管在下。

（5）根据流体物性，确定管路坡度，一般取1/1000~5/1000，粘度较大的流体取1/100，固体结晶取5/100。

2、考虑施工、操作、维修方便（1）管道尽量明线架空、成行、平列走直线，少交叉，
并列管道的阀门要错开。

（2）支管应布置在平行管的外侧。

（3）管道应尽量沿墙布置，离墙距离以能容纳法兰或活接头为准。

（4）管道应集中敷设，穿墙和楼板时尤应注意。

（5）平列管道间应保持一定距离，管间最突出物距离不小于50~80mm，最突出物距墙、管架边、柱边距离不小于100mm。

3、考虑安全生产（1）管道通过人行道时，最低点离地面不小于2米，离公路不小
于4.5米，离铁路不小于6米，离厂交通干线一般为5米。

（2）地下管道通过道路或受载荷地区应加保护。

（3）不锈钢管不宜与碳钢制的管架直接接触，一般用胶垫隔离，以免因电位差造成腐蚀核心。

（4）易燃、易爆物的管道应采取接地措施。

4、考虑其他因素（1）距离相近的两个设备不能直连，一般采用45度或90度弯管；
（2）管路与阀门的重量不能支承在设备上。

（3）工艺管道布置时，还需考虑其他非工艺管道。

2、化工管道布置设计的基本原则是什么？
3、如何绘制化工管路图？。