化工设计习题及答案

第一章化工厂设计的内容与程序化工设计的种类有哪些？答：根据项目性质化工设计可分为：新建项目设计、重复建设项目设计、已有装置的改造设计。根据化工过程开发程序化工设计可分为：概念设计、中试设计、基础设计和工程设计；其中工程设计又包括：初步设计、扩大初步设计和施工图设计。请画出化工厂设计的工作程序示意图。化工厂通常由哪些部门和设施所构成？答：化工厂通常由化工生产车间、辅助生产装置、公用工程及罐区、服务性工程、生活福利设施、三废处理设施和厂外工程等构成。化工车间工艺设计的程序及主要内容有哪些？答：一、设计准备工作（1）熟悉设计任务书（2）制定设计工作计划（3）查阅文献资料（4）收集第一手资料。方案设计方案设计的任务是确定生产方法和生产流程，是整个工艺设计的基础。化工计算化工计算包括工艺设计中的物料衡算、能量衡算、设备选型与计算三个内容，其任务是在这三项计算的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。车间布置设计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的具体位置，相应地确定厂房或框架的结构型式。配管工程设计任务是确定生产流程中全部管线、阀门及各种管架的位置、规格尺寸和材料，综合权衡建设投资和操作费用。六、提供设计条件工艺专业设计人员向非工艺专业设计人员提供设计条件。七、编制概算书及编制设计文件概算主要提供了车间建筑、设备及安装工程费用。第二章工艺流程设计化工工艺设计包括哪些内容？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条件，设计说明书，概预算书。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？答：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。工艺流程设计的步骤有哪些？答：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。工艺流程图的种类有哪些？答：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。某管道标注为“HW0201-150-L1B”，表示什么意思？答：①HW0201-表示管道号，其中：HW-物料代号，热水；02-工程工序编号，第02号；01-管道顺序号，第01号。②150–管道尺寸（管径），公称通径150mm,。③L1B-管道等级，其中：L-国内标准压力等级代号，1.0MPa；1-顺序号，第1号；B-管道材质类别，碳钢。固定床反应器温度控制形式有哪些？画出示意图。FCFCTCTCTCTC空气氨气进料载热体出料进料进料出料出料出料(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)用冷料量控制第三章物料衡算与热量衡算第四章设备的工艺设计及化工设备图1、化工设备选用一般原则的内容是什么？答：（1）合理性：即设备必须满足工艺要求，设备与工艺流程、生产规模、工艺操作条件、工艺控制水平相适应，又能充分发挥设备的能力。先进性：要求设备的运转可靠性、自控水平、生产能力、转化率、收率、效率要尽可能达到先进水平。安全性：要求安全可靠、操作稳定、弹性好、无事故隐患。经济性：设备投资节省，设备易于加工、维修、更新，没有特殊的维护要求，运行费用减少。系统性：化工过程是一个完整的系统，设备设计时不能仅关注单一设备，避免因个别设备妨碍整个系统优化；注重经济性的同时，还应通盘考虑，保留适当裕量，以免在日后扩产和工艺调整时成为系统“瓶颈”。2、一份完整的化工设备图，除绘有设备本身的各种视图外，应具有哪些基本内容？答：①标题栏②明细栏③管口表④设计数据表⑤技术要求⑥签署栏⑦注⑧其他。第五章车间布置设计化工车间由哪些设施所组成？答：由下列设施组成：⑴生产设施⑵生产辅助设施⑶生活行政福利设施⑷其他特殊用室。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？为什么？答：厂房的平面形式主要有直线（长方）形、L形、T形和∏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。车间设备布置设计的主要内容是什么？答：①确定各个工艺设备在车间平面和立面的位置。②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。③确定供安装、操作与维修所用的通道系统的位置与尺寸。④在上述各项的基础上，确定建筑物与场地的尺寸。⑤其他（确定管道、电气代表管线、采暖通风管道的走向和位置。）车间设备布置的要求有哪几条？答：（一）满足生产工艺要求（二）满足安装和检修要求（三）满足土建要求（四）满足安全、卫生和环保要求（五）工艺设备竖面布置的原则。第六章管道布置设计1.管道布置设计的内容有什么？ 答：①确定车间中各个设备的管口方位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和立面的空间位置,作为管道安装的依据。⑤编制管道综合材料表,包括管道、管件、阀门、型钢等的材质、规格和数量。2．管道布置设计应符合的标准有哪些？答：HG/T20549-1998《化工装置管道布置设计规定》和SH3012-2000《石油化工管道布置设计通则》3.真空管线布置设计时应注意什么？答：真空管线应尽量短,尽量减少弯头和阀门,以降低阻力,达到更高的真空度。4.玻璃管等脆性材料管道应如何处理？答：玻璃管等脆性材料管道的外面最好用塑料薄膜包裹,避免管道破裂时溅出液体,发生意外。5．管架已有哪些标准设计？答：HG/T21623-1990《管架标准图》和HG/T21640-2000《H型钢结构管架通用图》。6．管道支架按其作用分哪几种？答：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。7．立式容器的管口方位划分为哪两部分？答：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。8.卧式容器的人孔如何布置？答：人孔可布置在顶上,侧面或封头中心,以侧面较为方便,但在框架上支撑时占用面积较大,故以布置在顶上为宜。人孔中心高出地面3.6m以上应设操作平台。填空题1．设备布置图是在厂房建筑图的基础上增加设备布置的内容，用粗实线表示设备，厂房建筑用细实线画出。2．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。选择题1．厂房建筑的承重柱在平面中排列所形成的网格称为柱网，沿厂房长度方向的各承重柱自左向右用（A）依次编号。A、1、2、3B、A、BC、C、A或B2．在化工设备图中，设备的轮廓，一般按比例用（A）绘制。A、粗实线（b）B、中实线（2b/3）C、细实线（b/3）D、点划线3．在布置（A）时，应遵循缩短管长和顺应流程的原则。A、换热器B、塔C、泵D、搅拌器4．设备布置图中的标高用（A）表示。A、mB、cmC、mmD、都可以5．在设备平面布置图中，设备标注为T-101b，其中T表示（B）。A、一种设备等级B、一种设备代号C、设备一种材质D、一种设备保温等级6．在对塔进行布置时，对于（C）需采用独立布置方案。A、将高度相近的塔B、数量不多、结构与大小相似的塔C、单塔或特别高大的塔D、较小的塔7．以下有关工程设计阶段及PID版次的叙述错误的是（B）。工程设计阶段分基础设计和详细工程设计两个阶段在基础设计阶段，PID应完成初步设计条件版（A）版，内部审核版（B版）和用户批准版（C）版三个版次的设计在详细工程设计阶段，PID应完成1版（详细设计1版），2版（详细设计2版），3版（施工版）三个版次的设计对于小型或成熟工艺装置的PID设计，至少应完成初步条件版，设计版和施工版三个版次8．设备布置设计不包括的内容是（B）。确定各个工艺设备在车间平面和立面的位置确定车间中各个设备的管口方法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解答：B．正确答案。车间设备布置设计主要包括：①确定各个工艺设备在车间平面和立面的具体位置；②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；③确定供安装、操作与维修所使用的通道系统的位置与尺寸；④确定场地与建筑物、构筑物的尺寸；⑤确定管道、电气代表管线、采暖通风管道的走向和位置。9．在以下四条关于几种常见设备的布置设计的意见中考虑欠妥当的是（A）。对于原料和成品贮罐，一般集中布置在贮罐区，同时为缩短流程、节省管长，原料和成品贮罐均应靠近与之有关的厂房布置对于大型换热器独立布置时应尽量安排在室外以节约厂房C、泵的布置应尽量靠近供料设备，以保证有良好的吸入条件D、反应器安装在室内或框架内，其基础与建筑物分开，以免将振动和噪声传递给建筑物10．设备布置时设备间、设备与墙之间、运送设备的通道和人行道的宽度都有一定规范供设备布置设计时参照执行。工艺设备与道路间的距离不应小于（B）。A、0.5mB．1.0mC、1.5mD、2.0m11．请指出下列有关安全距离数据中（A）是不正确的。回转机械彼此间距离为不小于1.5m贮槽之间的距离不小于0.4～0.6m换热器之间的距离不小于1.0m塔与塔之间的距离1.0～2.0m解答：A．正确答案。依据“车间布置设计有关尺寸和设备之间的安全距离”，回转机械彼此间距离为不小于0.8～1.2m。12．“泵的布置设计时应尽量集中布置，排成一条线，电机端对齐，正对道路。以下关于泵的布置正确的是（C）。泵与泵之间的距离视泵的大小而定，一般不小于1.0m双排泵之间的距离一般不小于1.5m泵与墙之间的距离一般不小于1.2m，以便通行泵的基础一般比地面高④400～500mm解答：C．正确答案。泵与泵之间一般不小于0.7m，双排泵之间一般不小于2.0m，泵基础一般高出地面100～200mm。13．某工厂车间设备布置时，为节省投资，减少厂房面积，工艺设备与道路间的距离定为0.6m；操作设备时设备到墙的距离为0.8m；操作平台梯子的坡度为65°；通道通行部分的最小净空为2.1m。请问上述设计中数据正确的是（D）。A、①B、②C、③D、④解答：D．正确答案。依据“车间布置设计有关尺寸和设备之间的安全距离”，工艺设备与道路间的距离为不小于1.0m，工人操作时设备与墙面的距离不小于1.0m，操作平台梯子的坡度一般不超过45°，特殊可达到60°。14．工艺专业提供的建议的设备平面布置图的用途是（A）。装置布置专业、总图专业开展工作的依据，也是机泵计算、询价订货的依据。因制造周期长，需提前询价订货的机泵计算依据。指导供销人员采购设备的依据。指导设备安装施工的依据。15．在化工工艺设计中，其核心内容是（C）。工艺流程设计和生产方法的选择车间布置设计和管道布置设计C、工艺流程设计和车间布置设计D、化工工艺计算和车间布置设计16．车间平面布置图每层平面应以其标高命名，对于一层内地面，表示方法（D）正确。A、EL100.0平面B、EL0.0平面C、EL0.000平面D、EL100.000平面17．考虑厂房的柱网布置时，在满足工艺操作需要，满足设备安装、运转及维修需要的前提下，应选择符合建筑模数的柱网。中国统一规定以（B）m的倍数为优先选用的柱网。A、2B、3C、4D、518．下面为某一换热设备的设备位号，表示方法正确的为（A）。A、E0113BB、E-113BC.E113BD、E-0113B19．考虑厂房立面布置时，厂房的高度主要取决于（D）。A、设备的高低B、安装的位置C、安装条件D、综合考虑上面三方面因素20．在化工厂厂房建筑设计时，单层厂房的宽度不应大于（A）。A、30mB、22mC、24mD、18m21．在车间布置平面图绘制中，下列标高标注正确的是（D）。A、+3.500mB、-1.50mC、±0.00mD、±0.000m22．车间设备布置时，一些高大设备多采用（A）。露天布置，以减少建筑物的费用，降低毒物的积累。室内布置，以保护设备，使设备不受冷、热的影响。23．车间设备布置时，为使管路尽量短和便于操作，通常设备多采用（ B）。按流程图出现的顺序布置。按相似的设备布置在一起的分组布置。24．在车间设备布置时有许多要求，如下几项要求中（C）项不合理。高大的设备尽量放在露天，以降低厂房造价。设备布置时应留一定的间隙，有利于操作及检修。设备布置时尽量使设备布局与其在流程图上出现的顺序一样。设备布置时应充分利用高位差布置有压差的设备。简答题1．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、按照在生产中和生活中所起的作用进行合理的平向布置和平面布置。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。2．简述车间设备布置的要求答：(一)满足生产工艺要求(二)满足安装和检修要求(三)满足土建要求(四)满足安全、卫生和环保要求3．工艺对设备布置有哪些要求？答：1）满足工艺流程顺序，要保证水平和垂直方向的连续性。相同类型设备尽可能布置在一起。设备与设备之间按规定留足间距、留有操作空间，便于操作、维修。考虑设备互换使用的可能性。设备安排要考虑管路走向，走直线，少弯路。要有堆放原料，中间产物，产品的空地。注意劳动保护，传动设备要有足够的安全距离。7）留有扩建或扩产余地。4．简述车间布置设计的原则答：（1）最大限度地满足工艺生产包括设备维修的要求。（2）有效地利用车间建筑面积（包括空间）和土地。要为车间的技术经济指标、先进合理以及节能等要求创造条件。考虑其他专业对本车间布置的要求。要考虑车间的发展和厂房的扩建。车间中所采取的劳动保护、防腐、防火、防毒、防爆及安全卫生等措施是否符合要求。本车间与其他车间在总平面图上的位置合理，力求使它们之间输送管线最短，联系最方便。考虑建厂工区的气象、地质、水文等条件。人流特流不能交错。5．简述车间平面布置的内容和要求答：内容：一个较大的化工车间（装置）通常包括下列组成。（1）生产设施（2）生产辅助设施（3）生活行政设施。（4）其他特殊用室。要求适合全厂的总图布置，与其他车间、公用工程系统、运输系统等结合成一个有机整体。保证经济效益，尽量做到占地少、基建和安装费用少、生产成本低。便于生产管理、物料运输，操作维修要方便。生产要安全，并妥善解决防火、防毒、防爆等问题，必须符合国家的各项有关规定和标准。要考虑将来扩建、增建和改建和余地。6．简述车间设备布置的内容答：（1）确定各个工艺设备在车间平面和立面的位置；确定某个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建筑物与场地的尺寸；（5）其他。设备布置的最终结果表现是设备布置图。7．简述车间设备布置图的内容答：（1）一组视图（2）尺寸及标注（3）安装方位标（4）说明及附注（5）设备一览表（6）标题栏四、看图回答问题1阅读醋酸残液蒸馏岗位设备布置图，并回答以下问题：醋酐残液蒸馏岗位设备布置图醋酐残液蒸馏岗位流程说明：醋酐残液进入残液蒸馏釜，使残液中的醋酐蒸发变成蒸汽，再经冷凝器冷凝为液态醋酐，进入醋酐受槽施加负压，然后去醋酐贮槽；蒸馏釜中蒸馏醋酐后的残渣，加水后再加热、冷凝，得到的醋酐经醋酸受槽施加负压后去醋酸贮槽。本系统为间断操作，通过阀门进行控制。回答问题：醋酐残液蒸馏岗位的设备布置图包括5.000平面图和1-1剖面图。从平面图可知，本系统的真空受槽A、B和蒸馏釜布置在距北墙1600mm，距①轴分别为3800mm、2000mm、6000mm的位置处；冷凝器的位置距北墙500mm，与醋酸受槽V1103A间的水平距离为1000mm。从A-A剖面图可知，蒸馏釜和真空受槽A、B布置在标高为5m的楼面上，冷凝器安装在标高7.5m的支架上。第六章管道布置设计1.管道布置设计的内容有什么？答：①确定车间中各个设备的管口方位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和立面的空间位置,作为管道安装的依据。⑤编制管道综合材料表,包括管道、管件、阀门、型钢等的材质、规格和数量。2．管道布置设计应符合的标准有哪些？答：HG/T20549-1998《化工装置管道布置设计规定》和SH3012-2000《石油化工管道布置设计通则》3．真空管线布置设计时应注意什么？答：真空管线应尽量短,尽量减少弯头和阀门,以降低阻力,达到更高的真空度。4．管道布置时管道焊缝的设置，应符合哪些要求？答：管道对接焊缝的中心与弯管起弯点的距离不应小于管子外径，且不小于100mm；公称直径小于150mm的管道上两相邻对接焊缝的中心间距不应小于外径，且不得小于50mm：公称直径等于或大于150mm的管道上两相邻对接焊缝的中心间距不应小于150mm。5．管道穿过建筑物的楼板、屋顶或墙面时应如何处理？答：应加套管，套管与管道间的空隙应密封。套管的直径应大于管道隔热层的外径，并不得影响管道的热位移。管道上的焊缝不应在套管内，并距离套管端部不应小于150mm。套管应高出楼板、屋顶面50mm。管道穿过屋顶时应设防雨罩。管道不应穿过防火墙或防爆墙。6.玻璃管等脆性材料管道应如何处理？答：玻璃管等脆性材料管道的外面最好用塑料薄膜包裹,避免管道破裂时溅出液体,发生意外。7．管架已有哪些标准设计？答：HG/T21623-1990《管架标准图》和HG/T21640-2000《H型钢结构管架通用图》。8．管道支架按其作用分哪几种？答：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。9．立式容器的管口方位划分为哪两部分？答：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。10.卧式容器的人孔如何布置？答：人孔可布置在顶上,侧面或封头中心,以侧面较为方便,但在框架上支撑时占用面积较大,故以布置在顶上为宜。人孔中心高出地面3.6m以上应设操作平台。11.换热器的配管要求是什么？答：配管时管道要尽量短,操作、维修要方便。在管廊上有转弯的管道布置在换热器的右侧,从换热器底部引出的管道也从右侧转弯向上。从管廊的总管引来的公用工程管道,可以布置在换热器的任何一侧。将管箱上的冷却水进口排齐,并将其布置在冷却水地下总管的上方,回水管布置在冷却水总管的管边。换热器与邻近设备间可用管道直接架空连接。管箱上下的连接管道要及早转弯,并设置一短弯管,便于管箱的拆卸。12.塔的管道固定与热补偿要注意什么？答：管道固定与热补偿：塔的管道直管长，热变形大，配管时应处理好热膨胀问题。塔顶气相出口管和回流管是热变形较大的长直管，且重量较大，为防止管口受力过大，在靠近管口的地方设固定支架，在固定支架以下每隔4.5～11米(DN25～DN300)设导向支架，由较长的水平管(形成二臂部很长的L形自然补偿器)吸收热变形。13．管道布置图的设计依据？答：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，根据管道布置原则和相关标准做出合理的布置设计，并绘出管道布置图。管道支架的编号含义是什么？答：管架由五个部分组成：管道的标注分几部分？答：管道布置图中的管道应标注四个部分，即管道号（管段号）（由三个单元组成）、管径、管道等级和隔热或隔声，总称为管道组合号。管道号和管径为一组，用一短横线隔开；管道等级和隔热为另一组，用一短横线隔开，两组间留适当的空隙。16.管道布置图的比例和图幅如何定的？答：常用的比例有1∶30，也可采用1∶25或1∶50，但同区的或各分层的平面图,应采用同一比例。管道布置图图幅应尽量采用A0，比较简单的也可采用A1或A2。同区的图应采用同一种图幅。图幅不宜加长或加宽。17．管道布置图的分区原则和方法是什么？答：由于车间(装置)范围比较大,为了清楚表达各工段管道布置情况,需要分区绘制管道布置图时,常常以各工段或工序为单位划分区段,每个区段以该区在车间内所占的墙或柱的定位轴线为分区界线。区域分界线用双点划线表示，在区域分界线的外侧标注分界线的代号、坐标和与该图标高相同的相邻部分的管道布置图图号。18．管道布置图的阅读步骤？答：(1)概括了解首先要了解视图关系,了解平面图的分区情况,平面图、立面剖视图的数量及配置情况,在此基础上进了一步弄清各立面剖视图在平面图上剖切位置及各个视图之间的关系。注意管道布置图样的类型、数量、有关管段图、管件图及管架图等。(2)详细分析，看懂管道的来龙去脉，从起点设备开始,找出这些设备所在标高平面的平面图及有关的立面剖(向)视图,然后根据投影关系和管道表达方法,逐条地弄清楚管道的来龙去脉,转弯和分支情况,具体安装位置及管件、阀门、仪表控制点及管架等的布置情况。分析图中的位置尺寸和标高,结合前面的分析,明确从起点设备到终点设备的管口,中间是如何用管道连接起来形成管道布置体系的。19.管道轴测图的内容有哪些？答：管道轴测图一般包括以下内容：（1）管段及所属阀门、管件、仪表控制点等图形符号。（2）尺寸和标注。（3）方向标。（4）技术要求。（5）材料表。（6）标题栏。20.管口方位图的视图如何画？答：非定型设备应绘制管口方位图，采用A4图幅，以简化的平面图形绘制。每一位号的设备绘一张图，结构相同而仅是管口方位不同的设备，可绘在同一张图纸上，对于多层设备且管口较多时，则应分层画出管口方位图。用细点画线和粗实线画出设备中心线及设备轮廓外形；用细点画线和粗实线画出各个管口、鑵耳（吊柱）、支腿（或支耳）、设备名牌、塔裙座底部加强筋及裙座上人孔和地脚螺栓孔的位置。21．管口方位图中管口表包含哪些内容？答：在标题栏上方列出与设备图一致的管口表，表内注写各管口的编号、公称直径、公称压力、连接标准、连接面型式及管口用途等内容。在管口表右上侧注出设备装配图图号。22．管架图的图幅、比例和主要内容有什么？答：管架图一般采用A3或A4图幅，比例一般采用1∶10或1∶20，图面上常采用主视图和俯视图结合表达其详细结构，编制明细表说明所需的各种配件，在标题栏中还应标注该管架的代号。应注明焊条牌号，必要时，应标