化工设计复习资料(2015)

1、第一章 化工设计的内容与程序1、化工设计的种类。（红字）（1）根据项目性质分类：新建项目设计，重复建设项目设计，已有装置的改造 设计。（2）根据化工过程开发程序分类： 概念设计、中试设计、基础设计和工程设计。（3）工程设计按初步设计、扩大初步设计和施工图设计三个阶段进行。2、概念设计的作用、主要内容。从工程角度出发按照工概念设计是以过程研究中间结果（或最终结果）为基础， 业化时的最佳规模进行的一种假想设计。主要单元操作、设备 并为解决这些问题提概念设计的作用 是暴露和提出基础研究中存在的工艺流程、 结构及材质、过程控制方案及环保安全等方面存在的问题， 供途径或方案。概念设计主要内容： 过程合成

2、、分析和优化，设计工艺流程； 进行全系统的物料衡算、热量衡算和设备工艺计算； 确定工艺操作条件及主要设备的型式和材质； 生产安全性分析，确定三废治理措施； 计算基建投资、产品成本等主要技术经济指标。3、中试设计的目的。 验证模型和数据，即概念设计中的一些结果和设计思想通过中试来验证。4、简述基础设计。基础设计是新技术开发的最终成果，是工程设计的依据。 基础设计包括工艺条件，化学工程数据，设计计算结果。运用系统工程的理论和计算机模拟技术对工艺流程和工艺参数进行优化。 基础设计中对关键技术有详尽的技术说明和数据。5、简述工程设计。根据工程的重要性、技术的复杂性和技术的成熟程度及计划任务书的规定，

3、工程 设计可分为三段设计、两段设计和一段设计。重大工程项目：按初步设计、扩大初步设计、施工图设计三个阶段进行。 技术成熟的大中型工厂：按扩大初步设计、施工图设计两个阶段进行。 技术简单、规模较小的工厂：可直接进行施工图设计。6初步设计的主要任务：根据已批准的可行性研究报告，确定全厂性的设计原 则、设计标准、设计方案和重大技术问题，编制出初步设计文件和概算书。工艺专业初步设计文件内容：1）设计说明书2 ）表格3 ）图纸4 ）概算书7、简述施工图设计。施工图设计的任务：解决扩大初步设计阶段待定的各项问题,并以它作为施工单 位编制施工组织设计、编制施工预算和进行施工的依据。施工图设计的工作内容：在扩

4、大初步设计的基础上,完善流程图设计和车间布置 设计，进而完成管道配置设计和设备、管路的保温及防腐设计。8、简述可行性研究的主要内容。可行性研究是对拟建项目进行全面分析及多方面比较， 对其是否应该建设及如何 建设作出论证和评价，为上级机关投资决策和编制、审批设计任务书提供可靠的 依据。可行性研究的内容：市场营销情况研究，原料和技术路线研究，工程条件研究， 劳动力来源和费用、人员培训、项目实施计划研究，资金使用和成本核算研究等。9、 比较可行性研究报告与设计任务书的区别。（红字）答：从三个方面进行比较，时间上：可行性研究报告在先，设计任务书在后；内 容上：可行性研究报告只提供依据，设计任务书是结论

5、；性质上：可行性研究报 告是给上级提供决策的文件，设计任务书是给设计人员的指令。10、简述化工设计的工作程序。以基础设计为依据提出项目建议书；上级主管部门认可后写出可行性研究报告；上级批准后，编写设计任务书；进行初步设计、扩大初步设计，再经上级主管部门认可后进行施工图设计。11、化工车间（装置）工艺设计的程序及内容：答：1）设计准备工作：a.熟悉设计任务书b.收集资料；2）3）4）5）6）7）方案设计：确定生产方法和生产流程；工艺计算：物料衡算、热量衡算、设备选型和设计计算；车间布置设计；化工管道设计；提供设计条件；编制概（预）算书及设计文件。12、设计文件初步（扩初）设计阶段与施工图设计阶段

6、的设计工作完成后都要编制设计文件。 它是设计成果的汇总，是进行下一步工作的依据，内容包括设计说明书、附图（流 程图、布置图、设备图等）和附表（设备一览表、材料汇总表等）。13、 一个化工项目 从设想到建成投产，分三个 阶段：即可行性研 究决策 阶段、设计阶段、建设阶段。第二章生产方法和工艺流程设计1、工艺流程设计：生产工艺路线选定后，即可进行工艺流程设计：是化工设计 中非常重要的环节；是工艺设计的核心。工艺流程设计是通过图解的形式，表示出某个化工生产装置由原料到制得成品的 全过程中物料和能量发生的变化及流向， 以及生产中采用的化工过程及设备（包 括化学过程和物理一化学过程及设备），还要表示出全

7、部管道、所有阀门和管件 及控制点。2、生产方法和工艺流程选择的原则：先进性 可靠性 合理性 先进性主要指技术上的先进和经济上的合理可行。可靠性是指所选择的生产方法和工艺流程是否成熟可靠。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。 工艺流程设计分为四个重要部分:3、生产方法和工艺流程确定的步骤： 4、 即原料预处理过程、反应过程、产物的后处理（分离净化）、三废处理过程。号、代号，表示5、工艺流程图：是工艺设计的关键文件，它以形象的图形、符号、代 出工艺过程选用的化工设备、管路、附件及仪表自控等的排列及连接，借以表达 在化工生产中物料和能量的变化过程。工艺流程图

8、的种类：方框流程图、工艺流程简(草)图、工艺物料流程图、带控 制点工艺流程图、工艺管道仪表流程图。总工艺流程图是在化工厂设计中，为总说明部分提供的全厂流程图样。工艺流程简(草)图亦称方案流程图、流程示意图，是用来表达整个工厂或车间 生产流程的图样。工艺物料流程图简称PFD是在全厂总工艺流程图基础上，分别表达各车间内部 工艺物料流程的图样。它表达一个生产工艺过程中的关键设备或主要设备，或一些关键节点的物料性质如温度、压力、流量和组成。工艺管道仪表流程图又称施工流程图，简称PID,用图示方法把建立化工厂工艺 装置所需的全部设备、仪表、管道及主要管件组合起来，起到描述工艺装置结构 和功能的作用。与之

9、相配套的有辅助管道和公用系统管道仪表流程图。工艺流程图有哪些类型？分别在哪一设计阶段出现？(红字)答：方框流程图：根据选定工艺路线，对工艺流程进行概念设计时完成的流程 图，不编入设计文件，多用于项目建议书、可行性研究报告等；不编 工艺流程简图：设计初始阶段用来表达整个工厂或车间生产流程的图样，入设计文件，定性标出由原料转化成产品的变化、 流向以及所采用的各种化工单 元及设备，供设计开始时工艺方案讨论； 工艺物料流程图(PFD：完成物料衡算和热量衡算后，以图形与表格的形式反 映物料衡算和热量衡算的结果，即绘制工艺物料流程图。工艺物料流程图列入初 步设计阶段的设计文件，为设计审查提供资料，也作为生

10、产操作和技术改造的参 考资料一一设计档案资料； 带控制点工艺流程图：完成设备设计计算，确定控制方案，即可绘制初步设计 阶段带控制点工艺流程图，并作为设计成果编入初设阶段的设计文件中； 工艺管道仪表流程图(PID):也称工艺施工流程图，是设计、绘制设备布置图 和管道布置图的基础：也是施工、安装和生产操作时的主要参考依据。6为什么说工艺流程设计是工艺设计的核心？工艺流程设计是化工设计中非常重要的环节， 它通过工艺流程图的形式，形象地 反映了化工生产由原料进入到产品输出的过程， 其中包括物料和能量的变化，物 料的流向以及生产中所经历的工艺过程和使用的设备、仪表等。在整个设计中，设备选型和设计、工艺计

11、算、设备布置等工作都与工艺流程有直接关系。只有流 程确定后，其他各项工作才能开展，工艺流程设计涉及各个方面。7、工艺流程设计的主要任务是什么？(红字)工艺流程设计的主要任务包括两个方面：(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；(2) 绘制工艺流程图。8、为使设计出的工艺流程达到优质、高产、低耗和安全生产的要求，应注意解 决好哪几个方面的问题？(红字)(1) 确定整个流程的组成；(2) 确定每个生产过程或工序的组成；(3) 确定工艺操作条件；(4) 确定控制方案；(5) 合理利用原料及能量；(6) 制定“三废”处理方案；(7) 制定安全生产措施。9、化工工艺设计包括哪些内容

12、？(红字)答：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，对非工艺设计提供条件，设计说明书，概(预)算书。10、简述带控制点的工艺流程图。画出所有工艺设备、工艺物料管线、辅助物料管线、阀门、管件及工艺参数测量 点(温度、压力、流量、液位、物料组成、浓度等)。在绘制带控制点工艺流程图时，遇到管路穿过设备或交叉时应遵循“辅断主不断” 原则，遇到管路拐弯时应成90度直角。工艺管道仪表流程图上，管道的标注内容应包括三个组成部分： 即管道号、管径 和管道等级。试比较初步设计阶段带控制点工艺流程图与施工图设计阶段工艺管道仪表流程 图的不同点：可从设备表达、主辅管道表达、仪

13、表控制表达三个方面进行分析比 较。第三章化工计算1、化工基础数据的来源：查手册或文献资料、估算、用实验直接测定、计算机 检索等2、化工基础数据的分类：基本物性数据、热力学物性数据、化学反应和热化学 数据、传递参数3、相变热：在恒定温度和压力下，单位物质发生相的变化时的焓变称为相变热。4、化工计算包括那些内容？化工计算包括工艺设计中的物料衡算、 能量衡算以及设备选型和设计计算。 在此 基础上，绘制物料流程图、主要设备图和带控制点工艺流程图。5、物料衡算的目的有哪些？(红字)答： 确定原材料的消耗定额，判断是否达到设计要求；确定各设备的输入及输出的物流量、摩尔分率组成及其他组成表示方法，在此基础上

14、进行设备的选型及设计，并确定三废排放位置、数量及组成；作为热量衡算的依据；根据计算结果绘出物流图，可进行管路设计及材质选择，仪表及自控设计等。&热量衡算的目的是什么？(红字)答：热量衡算的目的如下：(1) 通过计算传入或传出的热量，确定加热剂或冷却剂的消耗量以及其他能量 的消耗；(2) 计算传热面积以确定换热设备的工艺尺寸；(3) 确定合理利用热量的方案以提高热量综合利用的效率。第四章 设备的工艺设计及化工设备图1、化工设备：设备是完成生产过程的重要条件，是确定技术路线和工艺流程时必然涉及到的因素。在工艺流程图及设备布置图中的所有设备，均需标出设备名称与位号。化工设备从设计角度分为以下

15、两类：标准设备（或定型设备）：是成批成系列生产的设备，可以现成买到。 非标准设备（或非定型设备）：是化工过程中需要专门设计的特殊设备。7.注 8.2、一份完整的化工设备图，除绘有设备本身的各种视图外，应具有以下基本内 容：1.标题栏2.明细表3.管口表4.设计数据表5.技术要求6.签署栏 其他2.5:1、3、化工设备图的比例：缩小比例1:1.5、1:2.5、1:3、1:4、1:6和放大比例 4:1 0表格图4、化工设备图分类：装配图 部件图 零件图 管口方位图标准图 装配图：表示设备全貌、组成和特性的图样，表达设备各个主要部件的结构特征、 装配连接关系、特征尺寸、外形尺寸、安装尺寸及对外连接尺

16、寸、技术要求等。 部件图：表示可拆或不可拆部件的结构、 尺寸以及所属零部件之间的关系、 技术 特性和技术要求等资料的图样。零件图：表示零件的形状、尺寸、加工以及热处理和检验等资料的图样。管口方位图：表示设备上管口、支耳、吊耳、人孔吊柱、板式塔降液板、换热器 折流板缺口位置，地脚螺栓、接地板、梯子及铭牌等方位的图样。标准图（或通用图）:经过生产考验，结构成熟，能重复使用的标准化或系列化 设备、部件和零件的图纸。表格图：对于那些结构形状相同、尺寸大小不同的化工设备、部件、零件（零部件），用综合列表的方式表达各自的尺寸大小的图样。5、化工设备图的尺寸标注： 规格性能尺寸装配尺寸 外形尺寸 安装尺寸装

17、配尺寸 外形尺寸 安装尺寸规格性能尺寸：反映规格、性能、特征及生产能力的尺寸。反映零部件间的相对位置尺寸。表达设备的总长、总高（或外径）尺寸。化工设备安装在基础或其他构件上所需要的尺寸。视图分析_ 了解表达设备所采用的视图数量和表达方法。设备分析对设备的总体结构全面了解，并结合有 工作原理和操作过程等内容。_通过对视图和零部件的分析， 关技术资料，进一步了解设备的结构特点、6化工设备选型和工艺设计的原则。系统性先进性 合理性 安全性 经济性7、反应器设计的基本内容和设计要点是什么？（红字）答：反应器设计的基本内容：根据物料性质和反应动力学特性、反应传递特性选择合适的反应器型式; 根据反应传递特

18、性确定反应器的操作优选条件； 根据给定生产规模确定反应器的几何尺寸。反应器设计要点： 保证物料转化率和反应时间;满足反应的热传递要求；设计适当的搅拌器或类似作用的机构，注意材质选用和机械加工要求。8、塔型选择的基本原则（红字）。答：生产能力大，操作弹性好； 满足工艺要求，分离效率高； 运转可靠性高，操作、维修方便； 结构简单，加工方便，造价较低； 塔压降小；对于真空塔或要求塔压降低的塔来说，压降小的意义更为明显。9、如何确定泵型？答：根据工艺条件及泵的特性，首先决定泵的型式再确定泵的尺寸。从被输送物料基本性质出发，如物料的酸度、粘度、挥发性、毒性、化学腐 蚀性、溶解性和物料是否均一等因素来确定

19、泵的基本型式。应考虑到生产的工艺过程和动力、环境等条件，如生产操作连续或间断运转、 扬程和流量的波动范围、动力来源、厂房层次高低等因素。流量大而扬程不高时可选用单级离心泵；流量不大而扬程高的宜选往复泵或多级离心泵；输送有腐蚀性介质，选耐腐蚀泵；输送昂贵液体、剧毒或具有放射性的液体选用完全不泄漏、 无轴封的屏蔽泵； 当要求精确进料时应选用计量泵或柱塞泵等。在选择泵的型式时，应以满足工艺要求为主要目标。10、泵的选用与设计程序（1）确定泵型（2）确定选泵的流量和扬程（3）确定泵的安装高度。（4）确定 泵的台数和备用率。（5）校核泵的功率（6）确定驱动形式（7）选用电动机（8） 填写选泵规格表11、

20、管壳式换热器的设计及选用步骤（1）汇总设计数据、分析设计任务；（2）设计换热流程；（3）选择换热器的材 质；（4）选择换热器类型；（5）确定换热器中冷热流体的流向；（6）确定和计算 平均温差 tm（ 7）计算热负荷Q流体给热系数a ；（ 8）估计污垢热阻系数并 初算出传热系数K；（9）算出总传热面积A；（ 10）调整温度差，再算一次传热面 积；（11）选用系列换热器；（12）验算换热器的压力降；（13）校核传热系数K；（14）画出换热器设备草图。12、写出化工设备的基本结构特点。基本形体以回转体为主；各部分结构尺寸大小相差悬殊；壳体上开孔和管口多；广泛采用标准化零部件；采用焊接结构多；对材料有

21、特殊要求；防泄漏安全结构要求高13、简述非定型设备的基本设计。确定设备的化工单元类型、基本结构形式、基本尺寸、主要工艺参数等。第五章车间布置设计1、简述车间布置设计。车间布置设计是工艺人员的主要设计任务之一， 是决定车间面貌的一个重要设计 项目。车间布置设计的主要任务是确定整个工艺流程中的全部设备在平面上和空间中 的正确位置，相应地确定厂房或框架的结构形式。化工计算结束，绘出工艺流程图，完成设备选型及设计，进行车间布置设计，绘 制平面与立面的车间布置图。2、简述车间布置设计的内容。答：车间布置设计可分为车间厂房布置和车间设备布置车间厂房布置是对整个车间各工段、各设施在车间场地范围内，按照在生产

22、 中和生活中所起的作用进行合理的平面布置和竖向布置。车间设备布置是根据生产流程情况及各种有关因素，把各种工艺设备在一定 区域内进行排列。3、简述车间设备布置设计的主要内容。（红字）答：车间设备布置分初步设计和施工图设计两个阶段。具体地说，它主要包括： 确定各个工艺设备在车间平面和立面的位置； 确定某些在工艺流程图中一般不予表达的辅助设备或公用设备的位置； 确定供安装、操作与维修所用的通道系统的位置与尺寸； 在上述各项的基础上，确定场地与建筑物的尺寸； 确定管道、电气仪表管线、采暖通风管道的走向和位置。 车间设备布置设计的最终结果表现是设备布置图。设备布置图是在厂房建筑图的基础上增加设备布置的内

23、容，用粗实线表示 设备，厂房建筑用细实线画出。4、化工车间的组成。（1）生产设施 生产工段、原料和产品仓库、控制室、露天堆场或储罐区等。（2）生产辅助设施 除尘通风室、变电配电室、机修仪修室、化验室、储藏室等。（3）生活行政福利设施 车间办公室、工人休息、更衣室、浴室、厕所等。（4）其他特殊用室 劳动保护室、保健室等。5、车间布置设计需要哪些基础资料？ 对初步设计需要带控制点工艺流程图，对施工图设计需要管道仪表流程图； 物料衡算数据及物料性质（包括原料、中间体、副产品、成品的数量及性质， 三废的数据及处理方法）； 设备一览表（包括设备外形尺寸、重量、支撑形式及保温情况）； 公用系统耗用量，供排

24、水、供电、供热、冷冻、压缩空气、外管资料； 车间定员表； 厂区总平面布置图。6车间平面布置方案中，厂房的平面形式主要有几种？哪种形式是最常用的？（红字）答：厂房的平面形式主要有直线（长方）形、 L形、T形和n形（按管廊的外形 看）。直线（长方）形便于总平面图的布置，节约用地，有利于设备排列，缩短管 线，易于安排交通出入口，有较多可供自然采光和通风的墙面， 是最常用的厂房 平面形式。7、露天布置 优点:建筑投资少、用地少，利于安装和检修，通风、防火、 防爆等。化工厂的设备布置优先考虑露天布置。 缺点：操作条件差，自控要求高, 受气候影响大。室内布置 优点：气候影响小，劳动条件好，适应于小型化工装

25、置、间歇操作、操作频繁、在气温较低的地区或有特殊要求的设备。缺点：建筑造价较高。一般情况可采用室内与露天联合布置。8、车间设备布置的要求车间设备布置首先要满足工艺流程和工艺条件的要求，在不影响工艺流程的情况 下，为使管路尽量短和便于操作，较高设备及相似设备宜集中布置。（1）满足生产工艺要求；（2）满足安装和检修要求；（3）满足土建要求；（4）满足安全、卫生和环保要求；（5）满足工艺设备竖向布置的原则。9、优良的车间设备布置设计应达到什么要求？一个优良的设备布置设计应做到：经济合理、节约投资、操作维修方便安全、设 备排列简洁、紧凑、整齐、美观。10、简述车间设备布置图的内容。设备布置图一般包括以

26、下内容：一组视图 表示厂房建筑的基本结构和设备在厂房内外的布置情况；尺寸及标注 在图中注写建筑物定位轴线的编号，与设备布置有关的尺寸，设 备的位号与名称等；安装方位标 在图纸的右上方画出指示安装方位基准的图标；说明与附注对设备安装有特殊要求的说明； 设备一览表 列表填写设备位号、名称等；标题栏 注写图名、图号、比例等。设备布置图主要包括反映设备水平布置情况的平面图和反映某处立面布置情况 的剖面图；设备布置图中标注的标高以米为单位， 小数以下应取三位数；设备布 置图上一般标注设备的定位尺寸，单位为 mm11、安装方位标 在图纸的右上方画出指示安装方位基准的图标；第六章管道布置设计1、管道布置图又

27、称为管道安装图或配管图，是车间内部管道安装施工的依据。 管道布置图包括一组平立面剖视图，有关尺寸及方位等内容。2、管道轴测图又称管段图或空视图。是表达一段管道及所属阀门、管件、仪表 控制点的空间布置情况的立体图样3、绘制管道布置图以什么为依据？管道布置图是以带控制点工艺流程图、设备布置图、设备装配图及土建、自控、 电气等专业的有关图样、资料为依据，根据前述的管道布置原则作出合理的布置 设计，并绘出管道布置图。在管道布置图中，管接头、弯头、三通、法兰等，可不予画出，其定位尺寸的标 注要以m为单位。按图面，管道为水平方向时，管道代号标注在管线上方，管道 为垂直方向时，标注在管道左侧。4、 化工车间

28、管道布置设计的内容。（红字）化工管路设计包括管路计算和管道布置设计两大部分。其中，管道布置设计包括以下内容：（1）确定车间中各个设备的管口方位和与之相连接的管段的接口位置。（2）确定管道的安装连接和铺设、支承方式。（3）确定各管段（包括管道、管件、阀门及控制仪表）在空间的位置。（4）画出管道布置图，表示出车间中所有管道在平面、立面的空间位置，作为管 道安装的依据。编制管道综合材料表，包括管道、管件、阀门等的材质、规格和数量。5、化工车间管道布置设计的要求。（1）物料因素（输送易燃易爆、有毒及有腐蚀性的物料管道不得铺设在生活间、 楼梯、走廊和门等处）（2）考虑施工、操作及维修永久性的工艺、热力管

29、道不得穿越工厂的发展用地。管道布置宜做到“步步高”或“步步低”，减少气袋或液袋。否则应根据操作、 检修要求设置放空、放净管线。管道应尽量避免出现“气袋”、“口袋”和“盲肠”。 管道引出支管时，气体管道应从上方引出；液体管道应从下方引出。（3）安全生产（4）其他因素 管道和阀门一般不宜直接支撑在设备上。 距离较近的两设备间的连接管道，不应直连，应用 45°或90°弯接。 管道布置时应兼顾电缆、照明、仪表及采暖通风等其他非工艺管道的布置。 &如何确定立式容器的管口方位？立式容器的管口方位取决于管道布置的需要。一般划分为操作区和配管区两部分。加料口、温度计和视镜等经常操作及观察的管口布置在操作区，排出管布置在容器底部。7、管道支架按其作用分哪几种？答：管架是用来支承、固定和约束管道的。管架可分为室外管架和室内管架两类。管道支架按其作用分固定支架、滑动支架、导向支架和弹簧吊架。8、真空管线布置设计时应注意什么？答：真空管线应尽