化工设计复习题

化 工 设 计 概 论 复 习 题一、单项选择题管道布置图的常用比例为1:50和1:100，假设管道简单时可以承受的比1:20〔A〕A1:25B1:40C1:75 D1:150管道布置图中管道上阀门的表示方法是〔D〕A．图形B．符号CD．图形和符号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〔D〕ABC生产区D配管区4．化工厂厂房的平面布置最常承受的外形是〔A〕A．长方形B．LC．T形 D．U形物质燃烧的必要条件包括物质本身具有可燃烧性、环境中气体含有助燃物和D。A较高压力B封闭空间C氧气 D明火进展可行性争论和编制设计任务书的依据是〔A〕AB初步设计C工程设计 D扩大初步设计防垢处理时，对循环水进展酸处理通常承受〔B〕A盐酸 B硫酸C硝酸 D磷酸管路布置图包括管路布置平面图和〔B〕A立面图 B剖面图C主视图D俯视图化工厂房整体布置的方式包括分别式和C。Ａ阶段式Ｂ并排式Ｃ集中式Ｄ连续式工艺管道及仪表流程图中包括图形，标注，图例和〔A〕A标题栏B菜单栏C明细栏 D签字栏可行性争论中的需求推测包括国内外需求状况推测和〔B〕Ａ产品的质量分析Ｂ产品的价格分析Ｃ产品的产量分析Ｄ产品的效益分析化工设备图中细部构造的表达方法包括局部放大法和〔D〕A断开画法B分段画法C简化画法 D夸大画法生产工艺流程草图的主要组成局部包括物料流程、图例和AＡ设备一览表Ｂ标题栏Ｃ技术要求 Ｄ文字注释14．当承受双层管架布置管道时，一般布置于下层的是〔A〕A．工艺管道B．公用工程管道C．高温管道D．高压管道化工设备图的视图表达方案包括选择主视图，确定视图数量和〔C。Ａ绘图比例Ｂ关心视图Ｃ表达方法Ｄ设备尺寸确定化工设备图视图方案时，应考虑到化工设备的〔C A构造特点B图示特点C构造特点和图示特点D材料特点17．可行性争论为上级机关投资决策和编制、审批设计任务书供给〔A〕。A牢靠的依据BC牢靠的报告D必要的报告通常状况下，换热器与其他设备之间的水平距离至少为〔C〕Ａ2mＢ3mＣ1mＤ5m化工设备布置和管道布置设计的依据是〔C〕A．工艺流程图 B．物料流程图CD．工艺流程草图车间平面露天布置的根本方案是〔D〕A组合型布置BLCT形布置 D直通管廊长条布置中小型化工生产车间用电电压通常为〔C〕A．110V B．220VC．380V D．6000V设备布置图的视图配置包括平面图和〔A〕A剖视图 B俯视图C正视图 D左视图23．反响釜釜顶及管道上的仪表主要为指示、记录和〔D〕A．流量表 B．温度表C．压力表 D．报警压力表24.化工设备图的主视图一般承受的表达方法是〔A〕Ａ全剖视Ｂ半剖视Ｃ正视 Ｄ俯视25．设备布置图的视图的图幅一般承受〔B〕A．零号图纸B．一号图纸CD．三号图纸化工生产中使用最广泛的热源是〔C〕A热水B电CD煤打算整个车间根本面貌的关键性步骤是工艺流程设计和〔B〕A．管道设计B．车间布置设计CD．化工设备设计车间内部管道安装施工的依据是〔B〕Ａ工艺流程图Ｂ管道布置图Ｃ设备布置图Ｄ设备装配图循环水消灭水质变化时，必需对其进展〔C〕关心管路系统图应表示出系统的〔B〕A．局部管路B．全部管路C．物料管路D．公用工程管路二、填空题化工厂厂房的轮廓在平面上以长方形最为承受。一般的化工设计工作程序是以 根底设计依据提出工程建议书。化工设备图中较多的使用了局部放大图和 夸大画法 来表达细部构造。把握国内外化工技术经济的资料，仅靠设计人员自己搜集是不够的，还应取得技术信息部门的配合，有时还要向 询问部门 提出询问。管道标注的内容包括三个组成局部：即管道号、 管径 和管道等级。6．循环水的水质稳定处理包括排污，防垢，防腐蚀 ，防止微生物生长和除机械杂质。7.化工设备图中的明细表是说明组本钱张图纸的 各部件 的具体状况。化工厂厂房的平面布置最常承受的外形是 长方形计 。人工手动掌握间歇反响器的主要掌握指标是反响温度〔压力〕和 反响时间 。当关心管道系统比较简单时，待工艺管道布置设计完成后，另绘 关心管道 予以补充。评价化工工程设计成果技术上的先进性和经济上的合理性是通过对该工程的综合技术经济指标值的分析来进展的。非标准设备是化工过程中需要 特地设计 的特别设备。车间布置平〔剖〕面图是工艺供给应 其他专业 的根本设计条件。中小型化工生产车间用电电压通常为 380V 15．车间内部管道安装施工的依据是 管道布置图。化工设备图的主视图一般承受 全剖视 的表达方法。循环水消灭水质变化时，必需对其进展水质稳定处理 。泵应尽量靠近 供料设备 以保证良好的吸入条件。换热器配管前需要先确定 换热器两端 和法兰四周的安装和修理空间。设备布置图上一般不标注设备的定型尺寸、而只标注设备安装的 位尺寸。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 。打算整个车间根本面貌的关键性步骤是 工艺流程设计 23.对循环水进展防垢处理时，通常添加的阻垢剂是聚磷酸盐。任何管道都不是直接铺设在管架梁上，而是用支架支撑或固定在 支架梁 上。工程建议书是进展可行性争论和编制设计任务书的依据。燃烧和爆炸的危急性可以划分为第一次危急和其次次危急两种。化工生产中使用最广泛的热源是水蒸气。中小型化工厂的设备布置，除了气温较低的地区外，一般都可承受 室内和露天联合布置方案。生产方法和工艺流程确实定一般要经过收集资料及调查争论、落实设备和全面比照。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 31．化工设备图的根本形体以回转体为主。32.化工设备图的视图表达方案包括 选择主视图 ，确定视图数量和表达方法。33．确定化工设备图视图方案时，应考虑到化工设备的 构造特点 和图示特点。34.对循环水进展防垢处理时，通常承受 硫酸 对循环水进展酸处理。物料衡算过程中收集的数据资料包括设计任务所规定的条件和与过程有关的 参数 。管道布置图中管道上阀门的表示方法是 图形和符号 37．车间平面露天布置的根本方案是 直通管廊长条布置 。38在编写初步设计说明书时进展的工艺计算的根底数据来源包括物料及热量计算数据和主要化工数据。化工厂房整体布置的方式包括分别式和集中式。管口方位图应表示出全部 管口、吊耳、支脚及地脚螺栓的方位。目前较大型的石油化工厂第一优先考虑的车间布置形式是露天布置。进展工艺流程设计方案比较的根本前提是保持原始信息不变。43．管路布置图包括管路布置平面图和剖面图。44.流程设计的主要任务包括确定生产流程和绘制工艺流程图。45．扩大初步设计的设计文件应包括设计说明书和说明书的附图、附表 三、名词解释题可行性争论是对拟建工程进展全面分析及多方面比较，对其是否应当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、审批设计任务书供给牢靠的依据。管道布置图管道布置图又称为管道安装图或配管图，它是车间内部管道安装施工的依据。管道布置图包括一组平面剖视图，有关尺寸及方位等内容。根底根底是建筑物的下部构造，埋在地面以下，它的作用是支承建筑物，并将它的荷载传到地基上去。4．物料流程图物料流程图是在全厂总工艺流程图根底上，分别表达各车间内部工艺物料流程的图样。在流程上标注出各物料的组分、流量以及设备特性数据等。5．弱电弱电指电讯设备、仪表仪器用电位置以及生产联系的讯号。6．管段图表示一段管道在空间的位置的图形。7．管口方位图表示设备上各管口以及支座等周向安装的图样。8．装配图图样。采暖是指在冬季调整生产车间及生活场所的室内温度，从而到达生产工艺及人体生理需求，实现化工生产的正常运行。工艺流程草图工艺流程草图亦称方案流程图、流程示意图、流程简图，是用来表达整个工厂或车间生产流程的图样。标准设备是成批成系列生产的设备，可以现成买到。12．设备布置图设备布置图是表示一个车间或工段的生产和关心设备在厂房建筑内外布置的图样。13．设备安装详图表示固定设备的支架、吊架、挂架、设备的操作平台、附属的栈桥、钢梯等构造的图样。14．地基地基是建筑物的下面，承载建筑物重量的全部土壤。15．循环水的浓缩在冷却塔中循环水由于局部水分蒸发，从而相对使水中盐的浓度增加的想象。四、简答题简述换热器的布置方案。换热器的布置原则是顺应流程和缩短管道长度，故它的位置取决于与它亲热联系的设备的位置。布置的空间受限制时，如原来设计的换热器显得太长，可以换成一个短粗的换热器以适应布置空间的要求。换热器常承受成组布置，水平的换热器可以重叠布置，串联的一样的或大小不同的换热器都可重叠。简述选择生产方法和工艺流程确定的步骤。搜集资料，调查争论。这是确定生产方法和选择工艺流程的预备阶段。落实设备，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定要涉及的因素。全面比照分析各种内容，包括几种技术路线在国内外承受的状况及进展趋势，产品的质量情况，生产力量及产品规格，原材料、能量消耗状况，建设费用及产品本钱，三废的产生及治理状况。简述设备布置图的内容。一组视图，表示厂房建筑的根本构造和设备在厂房内外的布置状况。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，指示安装方位基准的图标。说明与附注，对设备安装有特别要求的说明。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。简述泵设备的选用与设计程序。确定泵型确定选泵的流量和扬程确定泵的安装高度确定泵的台数和备用率按泵的操作台数校核泵的轴功率确定冷却水或驱动蒸汽的耗用量选用电动机填写选泵规格表5．简述管道立面布置图的画法。画出地平线或室内地面、各楼面和设备根底，标注其标高尺寸。用细实线按比例画出设备简洁外形及全部管口，并标注设备名称和位号。用粗单实线画出全部主物料和关心物料管道，并标注管段编号、规格、物料代号及流向箭头和标高。用规定符号画出管道上的阀门和仪表掌握点，标注阀门的公称直径、型式、编号和标高。6．简述燃烧与爆炸的危急程度。〔1〕爆炸和燃烧的危急性可以划分为第一次危急和其次次危急两种。第一次危急是指系统或设备内潜在的有发生火灾爆炸的可能的危急，在正常的状况下不会危及安全，但是当误操作或外部偶然直接或间接的缘由引起燃烧和爆炸其次次危急是指由第一次危急所引起后果，直接危害人身，设备以及构筑物的危急。7．简述施工图设计中工艺管道及仪表流程图包括的内容。图形，将各设备的简洁外形按工艺流程次序，展现在同一平面上，配以连接的主辅管线及管件、阀门、仪表掌握点符号等。标注，注写设备位号及名称、管段编号、掌握点代号、必要的尺寸、数据等。图例，代号、符号及其他标注的注明，有时还有设备位号的索引等。标题栏，注写图名、图号、设计阶段等。8．简述车间布置设计的主要任务。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的具体位置。确定厂方或框架的构造型式。简述反响器设计的要点。保证物料转化率和反响时间。满足反响的热传递要求。设计适当的搅拌器或类似作用的机构。留意材质选用和机械加工要求。简述化工车间管道布置设计的任务。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的位置确定管道的安装连接和铺设，支撑方式。确定各管段在空间的位置。画出管道布置图，表示出车间中全部管道在平面和立面的空间位置，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，型钢等材质，规格和数量。简述工艺管道及仪表流程图中设备标注的内容及要求。位号，设备位号在整个车间〔装置〕内不得重复，施工图设计与初步设计中的编号应当全都。假设施工图设计中设备有增减，则位号应按挨次补充或取消。名称，设备的名称应当前后全都。简述工程概算工程中专项费用的内容。投资方向调整税，有时国家在特定期间可停征此项税费。建设期贷款利息，指银行利用信用手段筹措资金对建设工程发放的贷款，在建设期间依据贷款年利率计算的贷款利息金额。铺底流淌资金，按规定以流淌资金的30%作为铺底流淌资金，列入总概算表。简述塔形选择的根本原则。〔1〕生产力量大，弹性好。〔2〕满足工艺要求，分别效率高。〔3〕运转牢靠性高，操作、修理便利。〔4〕构造简洁，加工便利，造价较低。〔5〕塔压降小。14．简述车间平面布置的要求。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、生产本钱低。便于生产治理、物料运输，操作修理要便利。生产要安全，并妥当解决防火、防毒、防腐、防爆等问题。要考虑将来扩建、增建和改建的余地。15．简述工艺流程设计的根本方法。一个优秀的工程设计只有在多种方案的比较重才能产生。进展方案比较首先要明确判据，工程上常用的判据有产物收率、原材料单耗、能量单耗、产品本钱、工程投资等。此外，也要考虑环保、安全占地面积等因素。进展方案比较的根本前提是保持原始信息不变。过程的操作参数等原始信息，设计者是不能变更的。设计者只能承受各种工程手段和方法，保证明现工艺规定的操作参数。简述塔设备的布置方案。〔1〕〔2〕成列布置。〔3〕〔4〕沿建筑物或框架布置。〔5〕室内或框架内布置。简述车间布置设计的内容。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，依据它们在生产中和生活中所起的作用进展合理的平面和立面布置。设备布置，是依据生产流程状况及各种有关因素，把各种工艺设备在肯定的区域内进展排列。在设备布置中又分为初步设计和施工图设计两个阶段，每一个设计阶段均要求平面和剖面布置。简述换热器设计时介质流程确实定方法。〔1〕腐蚀性介质走管程，〔2〕毒性介质走管程，〔3〕易结垢的介质走管程，〔4〕压力较高的介质走管程，〔5〕温度高的介质走管程〔6〕粘度大、流量小的介质走管程。〔7〕雷诺数小的走管程。五、画图题画出换热器分流调整掌握方案的示意图画出常压塔的塔顶馏出液的冷却水流量掌握方案示意图画出真空泵流量调整中的真空管吸入管阻力调整示意图画出加压塔塔顶通过冷却水流量掌握冷凝器的传热量方案的示意图。画出离心泵出口直接节流调整示意图。画出通过调整传热面积来掌握换热器温度的示意图。六、计算题1.利用甲烷在空气中氧化制取二氧化碳，该过程的化学反响方程式如下： CH〔气〕＋2O4 2

→CO2〔气〕＋2HO〔气〕甲烷的转化率为65%，氧气完全反响。如以100mol进反响器的甲烷为基准。假2定反响在足够低的压力下进展，气体便可看作抱负气体。〔假定空气中含有79%的氮气和21%的氧气〕甲烷于25oC进反响器，空气于25oC进反响器，如要保持出口产物为150oC，需从反响器取走多少热量？C 〔N150oC〕＝J/〔mol·oC〕C 〔CO150oC〕＝J/〔mol·oC〕P 2, P 2,C 〔HO150oC〕＝J/〔mol·oC〕C 〔CH150oC〕＝〔mol·oC〕P 2, P 4,ΔH0

〔CH〕=－molΔH0〔CO〕=－393..5kJ/molfΔH0f

4 f 2〔HO〕=－mol2解：以100mol进反响器的甲烷为基准：则反响器入口物料组成为：CH：100molO：2×100×65%=130molN：130/21×79=489mol4 2 2出口：CH：100×〔1－〕=35molN：489mol4 2CO：65molHO：130mol2 225oC〔即C、OH〕为基准，非反响物质N也取25oC准将各个焓值计算如下。进料焓值：

2 2 2H〔CH25oC〕=nΔH0〔CH〕=－×100=－7485kJ进 4, f 4出料焓值：H〔N出

150oC〕=nCP2,P

〔N150oC〕×(150－25)=1787kJ2,PH〔CH150oC〕=nΔH0〔CH〕+nC P

150oC〕×(150-25)=〔－+〕×35=－2447KJ出 4, f 4 4,PH〔HO150oC〕=nΔH0〔HO〕+nC 〔HO150oC〕×(150-25)=〔－+〕×130=－30885KJP出 2, f 2 2,PH〔CO150oC〕=nΔH0〔CO〕+nC P

150oC〕×(150-25)=〔－+〕×65=－25256KJ出 2, f 2 2,需从反响器的热量：ΔH=1787－2447－30885－25256－〔－7485〕=－49326KJ2．乙苯脱氢制苯乙烯时，通常利用水蒸气将热量带入反响器中。某厂乙苯脱氢制苯乙烯的过程中承受的水蒸气与乙苯的摩尔比为14，通入脱氢反响器的水蒸气和纯乙苯的总量为60kmol/h，乙苯转化率为60%，其中在转化掉的乙苯中有80%转化成苯乙烯；20%转化成苯；试计算反响器出口各物料的摩尔流量。转化成苯乙烯的反响：CH→CH+H810 88 2转化成苯的反响：CH→CH+CH810 66 24解：以每小时为计算基准。每小时通入乙苯：60×1/15=4kmol/h；参与反响的乙苯：4×60%=kmol/h；剩余乙苯：4－=kmol/h；配入水蒸气：60×14/15=56kmol/h；在参与反响的乙苯中，转化成苯乙烯反响掉的乙苯：×80%=kmol/h；20%=kmol/h；则反响生成：kmol/h；氢气：kmol/h；苯：kmol/h；乙烯：kmol/h；产物中水蒸气：56kmol/h。3．工业上承受乙烯在空气中直接氧化法制备环氧乙烷。在催化剂的作用下，乙烯在过量的空气中进展氧化反响，料物质流量为1000mol/h，进料中含乙烯30%〔mol〕，乙烯转化率为35%，计算反响器〔假定空气中含有79%的氮气和21%的氧气〕反响方程式如下：2CH+O→2CHO24 2 24解：以每小时为计算基准。进料：乙烯=1000×30%=300〔mol/h〕；空气=1000×70%=700〔mol/h〕；其中：氮气=700×=553〔mol/h〕；氧气=700×=147〔mol/h〕；转化掉乙烯=300×35%=105〔mol/h〕；则产物中：未反响的乙烯：300－105=195〔mol/h〕；生成环氧乙烷：105〔mol/h〕；消耗氧气：105×=〔mol/h〕；剩余氧气：147－=〔mol/h〕；氮气：553〔mol/h〕。乙烯直接水合制乙醇是工业上常见的制备乙醇的方法。其主反响是：CH＋HO CHOH同时存在的副反响包括：2CH＋HO (CH)O24 2 25

24 2

252nCH 聚合物CH+HO CHCHO+H24 24 2 3 2进入反响器的混合气的组成为：CH24

为86%，惰性气体为13%，H2

为1%；乙烯的单程转化率为7%〔其中生成乙醇占95%，生成乙醚占2%，聚合物占2%，生成乙醛占1%〕，求出反响器的组成物的流量？〔以100mol枯燥气为计算基准〕解：假设以100mol枯燥气为计算基准，则反响器入口混合气的各组分的量：CH86mol；惰性物质：13mol；H1mol24 2反响器出口的各组分的量：86×7%=其中生成乙醇 ×95%=生成的乙醚 ×2%×=生成的聚合物 ×2%=生成的乙醛 ×1%=生成的氢气 ×1%=出口氢气的总量 1+=1.0602mol未反响的乙烯 86×〔1-7%〕=惰性组重量 13mol氨氧化反响器的能量衡算，氨氧化反响式为：4NH〔气〕＋5O〔气〕→4NO〔气〕＋6HO〔气〕3 2 2此反响在25oC、101．3kPaΔH025oC100molNH/h950mol空气/hr 3进入反响器，氨在反响器内全部反响，产物在300oC呈气态离开反响器。如操作压力为101．3kPa，计算反响器应输入或输出的热量。〔假定空气中含有79%的氮气和21%的氧气〕300oCNO、O2

和HO的2PPC 〔NO〕＝C 〔NO〕＝+×10-2T－×10-5T2+×10-9T3J/〔mol·oC〕PPPC 〔O〕＝J/〔mol·oC〕P2CP〔H2O〕＝J/〔mol·oC〕CP〔N2〕＝〔mol·oC〕解：依据题意，由物料衡算得到反响器出口各组分的摩尔流量。n〔HO〕＝100×(6/4)＝150mol/h2n〔NO〕＝100×(4/4)＝100mol/hn〔O〕＝950×－100×(5/4)＝h2n〔N〕＝950×＝h2算焓时的参考态：25oC，，NH〔气〕，O〔气〕，NO〔气〕，HO〔气〕。因此进口的两股物料的3 2 2PH〔HO〕＝n〔HO〕C 〔HO〕×(300-25)=hP2 2 2PH〔NO〕＝n〔NO〕C 〔NO〕×(300-25)P＝+×10-2T－×1