化工设计概论试卷1.docx

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1、化工设计概论一、填空1. 化工设计是一个将系统如一个工厂、一个车间或一套装置)全部用工程制图的方式，描绘成图纸、表格及必要的文字说明，也就是把工艺流程、技术装备转化成工程语言的过程。2. 化工设计的特点是政策性强、技术性强、经济性强、综合性强。3. 化工设计的进展与石油化学工业等技术的进展有直接的关系.4. 完成初步设计的同时还应当做出总概算。5. 施工图设计的任务是依据初步设计审批意见，解决初步设计阶段待定的各种问题，并以其作为施工单位编制施工组织、施工设计、施工预算和进展施工的依据。6. 施工图设计具体内容包括图纸总名目、工艺图纸名目、带掌握点工艺流程图、首页图、设备布置图、设备图、设备表

2、、管路安装图、综合材料表、设备管口方位图、设备及管路的保温与防腐设计等.7. 现场施工中设计代表的任务是参与基建的现场施工和安装、调试工作， 作技术指导,使装置到达设计所规定的各项指标要求。8. 车间工艺设计包括的内容有生产方法的选择、工艺流程的设计、工艺计算、车间布置设计、化工管路设计、供给设计条件及编制概算书和设计文件等。9. 设计人员承受任务后，首先要解决的问题是选择适宜的生产方法。10. 工艺设计的中心环节是工艺计算。11. 工艺计算的主要内容包括物料衡算、热量衡算、设备计算与选型等， 并在此根底上绘制物料流程图、主要设备总图和必要部件图，以及带掌握点的工艺流程图。12. 车间布置设计

3、的任务是确定整个工艺流程中的全部设备在平面和空间中的具体位置，相应地确定厂房或框架的构造形式.13. 化工管路设计的任务是确定装置的全部管线、阀件、管件及各种管架的位置，以满足生产工艺的要求.14. 供给设计条件的内容包括总图、土建、运输、外管、非定型设备、自控、电气、电讯、电加热、采暖通风、给排水等非工艺专业的设计条件。15. 设计中常常进展分析比较的技术经济指标有产品本钱、基建投资、劳动生产率、投资回收率、消耗定额、劳动力需要量和工资总额等。16. 设计文件内容包括设计说明书、附图流程图、设备布置图、设备图等)和附表设备一览表、材料汇总表等。17. 选择生产方法就是选择工艺路线。18. 生

4、产工艺流程图一般由物料流程、图例和设备一览表 3 个局部组成.19. 设备一览表只需列出序号、位号、设备名称和备注即可。20. 在生产工流程图中,设备轮廓线用细实线画出，物料管线用粗实线画出，动力管线用中实线画出。21. 物料流程图一般以车间为单位进展绘制。22. 工艺流程设计的第一步是确定生产线数目。23. 全工艺流程的核心是反响过程。24. 一般承受的绘制比例是 1100，如设备过大或过小，则比例相应用 1200 或 150。25. 带掌握点的工艺流程图包括图形、标注、图例和标题栏 4 个局部内容。26. 设备的标注由设备位号、设备名称及设备标注线组成。27. 设备位号由设备分类代号、主项

5、代号、设备挨次号和有一样设备的数量尾号组成。序号分类号代号序分类代序代号号分类号起重运输设备计量设备LW28. 写出常用设备名称及其代号1泵P5工业炉F92反响器R6容器(槽、V10E7塔T11其它机械MC8火炬、烟囱S12其他设备X罐34换热器压缩机、风机29. 绘制管路时,应避开穿过设备或使管路穿插，确实不能避开时，应将横向管路线断开一段.30. 水平管路，在管线的上方标注管路标志方位；垂直管路，在管线的左侧标注管路标志方位。31. 写出常用仪表掌握点参量及其代号序号参量代号1温度T2压力P3液位L4流量F5质量W6速度频率)S7湿度水分K32. 仪表位号由字母代号和阿拉伯数字编号组成.第

6、一个字母表示被测量， 后继字母表示仪表的功能。33. 仪表位号的标注法是上半圆中填写字母代号，下半圆中填写数字编号。34. 精馏塔的具体掌握方案是通过塔顶、塔底及进料掌握实现的。35. 塔顶掌握方案的根本要求是：将出塔蒸气的绝大局部冷凝下来,排解不凝性气体；调整回流量 LR 和馏出液量 D，保持塔内压力稳定。36. 物料衡算的目的是依据原料与产品之间的定量转化关系,计算原料的消耗量，各种中间产品、产品和副产品的产量，生产过程中各阶段的消耗量以及组成,进而为热量衡算、其他工艺计算及设备计算打下根底。37. 物料衡算的根底是质量守恒定律。38. 转化率是表示原料通过化学反响产生化学变化的程度。计算

7、式如下:转化率=反响掉的原料量原料量100%39. 要想生产力量大,过程既经济又合理，则单程收率越高越好。40. 连续过程的物料衡算方法有直接求算法、利用节点进展核算法和利用联系组分进展物料衡算法 3 种。41. 循环过程的目的是维持操作，掌握产品质量，降低原料消耗，提高原料利用率等。42. 化工生产中常用的加热剂有水蒸气、烟道气、电能，有时也用联苯醚等有机热载体。43. 化工生产中常用的冷却剂有水、空气、冷冻盐水等。44. 动力消耗包括自来水一次水、循环水二次水、冷冻盐水、蒸气、电、石油气、重油、氮气、压缩空气等.45. 设备设计与选型是在物料衡算和热量衡算根底上进展的，其目的是打算工艺设备

8、的类型、规格、主要尺寸和台数,为车间布置设计、施工图设计及非工艺设计工程供给足够的设计数据。46. 化工设备的主要技术经济指标有单位生产力量、消耗系数、设备价格、治理费用和产品总本钱.47. 一般化工设备的使用年限是 1020 年，高压设备的使用年限是 2025 年。48. 流量按最大流量计或正常流量的 1。11.2 倍计。扬程为所需的实际扬程，它依管网的安装和实际操作条件而定.所选泵的扬程值应大于实际生产所需的扬程值。49. 由于构造简洁，输液无脉动，流量调整简洁，因此，除难以胜任的场合外，应尽可能选用离心泵。50. 选择换热器时，要依据热负荷、流量的大小,流体的流淌特性和污浊程度，操作压力

9、和温度，允许的压力损失等因素，结合各种换热器的特征与使用场所的客观条件来合理选择。51. 一个好的分别方案应具有合理利用能量、降低能耗,设备投资少，生产力量大，产品质量稳定及操作简便等特点。52. 精馏设备的型式很多，按塔内部主要部件不同，可以分为板式塔与填料塔两大类。板式塔又有筛板塔、浮阀塔、泡罩塔、浮动喷射塔多种型式；而填料塔也有多种填料。53. 在精馏设备选型时应满足生产力量大,分别效率高，体积小，牢靠性高， 满足工艺需要，构造简洁，踏板压力降小等的要求。54. 对各种形式塔板的本钱进展比较时，不仅考虑一层塔板的造价，还应当将塔板的效率和处理力量考虑在内，也就是从完成同一分别任务考虑,对

10、塔的总投资来进展比较。55. 按构造分类，反响器有管式反响器、釜式反响器、固定床反响器、流化床反响器等，另外还有鼓泡式反响器、塔式反响器等。56. 搅拌器的形式有桨式、涡轮式、推动式、框式(或锚式、螺杆式及螺带式等。57. 反响釜的换热主要有夹套、内冷、外冷、溶剂蒸发、回流冷却和直接加冷却剂等方式。58. 蒸发设备的选型主要考虑被蒸发溶液的性质，如黏度、发泡性、腐蚀性、热敏性和是否简洁结晶或析出结晶等因素.59. 室内布置受气候影响小，操作条件好。小规模的间隙操作、操作频繁的设备或低温地区的设备，以室内布置为宜.60. 图的绘制一般分以下 3 个阶段进展：先绘制生产工艺流程草图；再绘制物料流程

11、图；后绘制带掌握点的工艺流程图.61. 塔的布置形式很多，常在室外集中布置，在满足工艺流程的前提下， 可把高度相近的塔相邻布置。62. 塔通常安装在高位换热器和容器的建筑物或框架旁,利用容器或换热器的平台作为塔的人孔、仪表和阀门的操作与修理的通道。63. 换热器的布置原则是顺应管路和缩小管路长度，其位置取决于与他亲热联系的设备布置。64. 釜式反响器一般用挂耳支承在建构筑物或操作台的梁上;对于体积大、质量大或振动大的设备，要用支脚直接支撑在地面或楼板上。两台以上一样的反响器应尽可能排成始终线。65. 泵应尽量靠近供料设备，以保证良好的吸入条件。它们常集中布置在室外、建筑物底层或泵房.66. 往

12、复式压缩机构造简单，拆装时间长,所以都布置在压缩机室内，并配 有起重装置,其四周要留有足够大的空地。67. 按 HG20519.7-92 规定，设备布置图一般只绘平面图。图样中包括一组视图、尺寸及标注、安装方位标、附注说明及标题栏等。68. 对于较简单的装置或有多层建构筑物的装置，当平面图表示不清楚时，可以绘制剖视图或局部剖视图.剖视符号用 AA、BB、X-X 大写英文字母表示。69. 管路是化工生产中不行缺少的组成局部，像人体中的血管一样,起着输 送各种流体的作用.70. 公称通径既不是管子的内径也不是管子的外径，而是管子的名义直径,它与管子的实际内径相接近，但不肯定相等。公称通径用 DN

13、表示.71. 公称压力是管路、管件和阀门在肯定温度范围内的最大允许工作压力。用 PN 表示。72. 管路连接常用的方法有焊接、螺纹连接和法兰连接 3 种。73. 阀门的作用是掌握流体在管内的流淌。其功能有启闭、调整、节流、自控和保证安全等.74. 不同流体按其性质、形态和操作要求不同,应选用不同的流速。黏度较 大的流体，管内的压力降较大，流速应较低。75. 计算管路压力降的目的是为了选择适宜的泵、压缩机、鼓风机等输送设备和校核流速或管径.最常用的方法是利用算图进展计算。76. 管路应避开通过电动机、仪表盘、配电盘上空；塔及容器的管路不行从人孔正前方通过。77. 管路安装时应尽量避开消灭“气袋“

14、、“口袋“和盲肠，当无法避开时, 应在管线最高点设置放空阀,最低点设置放静阀.阀门、仪表的安装应便利操作与 修理，一般阀门安装高度以离操作面 1。2 m 为宜，水平管路上的阀门、阀杆不宜垂直向下。78. 人孔应设在安全、便利的操作区，常将一个塔的几个人孔设在一条垂线上，并对着道路.二、选择题(20 分,每题 1 分) 1属于换热器的掌握方案有AB)A)调整换热介质流量;B旁路调整;C循环调整；(DPID 调整2在带掌握点的工艺流程图中，常用比例为：BA1：10；B1：100；(C)1：35;D1:150 3常用设备分类代号中,表示泵的符号为：BAB;BP；(CD；DC 4工艺流程图中表示工艺气

15、的是：C (A)PA；BPGS；CPG；DIG 5在仪表位号的标注中,TRC 的含义是：C)A 温度报警积分；B 温度掌握变送；(C 温度记录掌握；D 温度积分掌握6. 单程转化率与总转化率的区分在于：AA 计算基准;B 计算方法;(C) 计算目标;D 计算程序7. 在设备布置图中，安装方位标的圆直径为：(C) (A5 mm;B10 mm；C14 mm；(D20 mm 8同一公称通径管子的A一样。(A)外径；B)内、外径的算术平均值；C)内径;D)内、外径的对数平均值9. 管子中流体和气体的流速一般不超过C。A5 m/s，50 m/s ；B)3 m/s，30 m/s;C3 m/s，100 m/

16、s；D 10 m/s，100 m/s10. 黏度大的流体一般应选择A)。 (A低流速；(B高流速;C适宜流速;(D特定流速11在进展车间布置设计时，宜优先考虑C。A室内布置;(BT 形布置;C露天布置；(DL 形布置12在进展车间布置设计时，加热炉、明火设备与产生易燃易爆气的设备间的距离一般不小于C。(A)10 m；B)15 m；C18 m;D)30 m 13在不影响工艺流程的状况下,较高设备宜A)。A集中布置；BT 形布置；C分散布置；(DL 形布置14绘制管路布置图时常用常比例为C。(A1:10;B1：20；C1:30；D1：100 15在化工设计过程中，概算工作在BC过程进展.A编制设计

17、任务书；B初步设计 ;C施工图设计；D现场施工中16. 在绘制带掌握点的工艺流程图时，遇到管路穿过设备或穿插时应A。A) 将纵向管路断开一段；B将横向管路断开一段;(C) 将横、纵向管路断开一段;D将管路都不断开17. 用作保温材料的热导率宜A)。A)低;(B高；C较高；D适中18. 在绘制带掌握点的工艺流程图时，遇到管路拐弯时应(A.A成直角；(B)圆弧；C成 45 度角；D成 60 度角19. 在带掌握点的工艺流程图中，仪表编号的标注方法是：上半圆中填写C)，下半圆中填写(A)数字编号，字母代号；B参量代号，功能代号;C字母代号，数字编号；(D功能代号，参量代号20. 对间隙操作的釜式反响

18、器来说，人孔或加料口离地面、楼板或操作平台面的高度以B为宜。(A500 mm；B)800 mm；C1 000 mm;(D1 200 mm三、简答题1.初步设计工作程序一般有哪几个步骤? 答：初步设计工作程序一般有以下几个步骤:1设计预备阶段；2)工艺专业设计方案确实定;（3） 其他专业的具体工作；（4） 各专业有关图纸的会签；（5） 编制初步设计总概算；（6） 审定文件并报上级主管部门组织审批。2。生产方法的选择有哪几个步骤？ 答：生产方法的选择有以下几个步骤：（1） 设计资料的选择；（2） 生产方法的比较与确定；（3） 选择生产方法时应留意的事项等。3。带掌握点的工艺流程图以什么为主项进展绘

19、制?其原则是什么？答:带掌握点的工艺流程图以车间装置或工段工序为主项进展绘制. 原则上是一个主项绘一张图样。如流程简单可分成数张,但仍算一张图样，使用同一图号。4.写出以下按工段编制仪表位号中各局部的含义：TRC-131TRC 131序号一般用二位数字，也可以用三位数字 工段代号功能字母代号答：5。泵的流量掌握方案有哪两种？分别用于何种场合？答：泵的流量掌握方案有出口节流掌握和旁路掌握两种方案。泵的出口节流掌握是离心泵流量掌握常用的方法；旁路掌握主要用于容积式泵往复泵、齿轮泵、螺杆泵等的流量调整。6.热量衡算的目的是什么？ 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

20、冷却剂的消耗量以及其他能量的消耗;（2） 计算传热面积以打算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。7。设备设计与选型的要求有哪些? 答：1要充分考虑工艺上的要求；2)运行牢靠，操作安全，便于连续化和自动化生产；3)能制造良好工作环境和无污染；(4便于购置、简洁制造.总之,要全面贯彻先进、适用、高效、安全、牢靠、省材和节资的原则。具体还要从技术经济指标和设备构造上的要求加以考虑。8. 选择设备材料时应留意哪些事项？答：选择设备的材料时,首先要了解处理介质的性质,包括氧化性、复原性、介质浓度和腐蚀性能.其次是设备要承受的温度高温、常温还是低温。各种材料的耐温性能是

21、不一样的,一般随温度上升其耐温性能减弱。在低温下要考虑材料的脆性。最终还要考虑设备承受的压力高压、中压、低压或真空)。一般压力愈高， 要求材料的强度、耐腐蚀性能也愈好。9. 车间布置设计包括哪两个局部？答：车间布置设计包括车间各个工段、各设施在车间场地范围内的平面布置和设备布置两个局部。10. 化工车间通常包括哪些设施？答:化工车间通常包括生产设施(生产工段、原料和产品仓库、掌握室、露天堆场或贮罐区、生产关心设施除尘通风室、配电室、机修间、化验室等、生活行政设施车间办公室、更衣室、浴室、卫生间等及其他特别用室劳动保护室、保健室等。11. 露天布置的优、缺点是什么？答：露天布置的优点是建筑投资少

22、,用地小，有利于安装检修,有利于通风、防火、防爆、防毒；缺点是受气候影响大，操作条件差，自动掌握要求高. 12。 设备布置的原则有哪些？答：设备布置的原则如下：(1设备布置露天化；（2） 满足生产工艺与操作要求;（3） 符合安装与检修的要求；（4） 符合安全技术要求；（5） 符合建筑要求;（6） 考虑通道与管廊的布置。四、计算题1. 某厂用空气氧化邻二甲苯生产苯酐.原料流量为 205 kg/h 邻二甲苯，4 500 m3/h 空气。从反响的计量关系可知,生成 1 mol 的苯酐需反响掉 1 mol 的邻二甲苯。经检验得到的反响器出口气体组成如下:组分苯顺邻二甲酐酐苯O2N他770其合2计mol

23、)0。650.040.0316。84.15800试计算:1邻二甲苯的转化率、苯酐收率和反响选择性。2苯酐的年产量按 330 天/年计)。解:由于其中含有大量 N2，且 N2 为惰性组分不参与反响，所以，选择N2 作为物料衡算的联系物。进入反响器的空气中含有 N2:4 500/22.40.79=158.7 kmol/h设反响器出口气体的总流量为 x kmol/h，则有： 0.78x=158。7x=203。5 kmol/h因此，反响器出口气体含有邻二甲苯：203。50。03%=0。061 kmol/h=0。061106=6.47 kg/h反响器出口气体含有苯酐：203。50.65%=1。323 k

24、mol/h所以，邻二甲苯转化率 X=205-6。47/205=96.8 苯酐收率 Y=1。323/(205/106)=68。6%反响选择性 S=Y/X=0.686/0.968=0。71=71% 苯酐的年产量=1.32324330148=1.550106 kg/h=1 550 t/a2. 一种废酸，组成为 23%质量分数的 HNO3、57%H2SO4 和 20H2O 。参加 93%的浓硫酸及 90%的浓硝酸，要求混合成 27%HNO3、60H2SO4 的混合酸。计算所需废酸及参加浓酸的数量。解:设所需废酸量为 x kg浓硫酸量为 y kg浓硝酸量为 z kg第一步：画出物料流程简图.其次步:选择

25、基准。可选择废酸或浓酸的质量为基准，也可以用混合酸的质量为基准.本例选择混合酸为基准，总量为 100 kg。第三步：列物料衡算式。总物料：x+y+z=100(1 H2SO4：57x+93%y=1000.6=60(2) HNO3：23x+90z=1000。27=27(3解由式1、2和3联立的方程组得：x=41。8 kg 废酸y=39 kg浓硫酸z=19。2 kg浓硝酸 第四步：核算-水平衡参加水量:41。820+397+19。210%=13 kg混合酸含水量：10013=13 kg两者相等，故计算正确。3. 乙烯氧化制环氧乙烷的反响器中进展以下反响:主反响：C2H4g+1/2O2 gC2H4O(

26、g)副反响：C2H4(g+3O2g)CO2g+2H2Og反响温度根本上维持在 250 ，该温度下主、副反响的反响热分别为: 主反响:-H5230=105 395 kJ/kmol 乙烯副反响:-H5230=1 321 726 kJ/kmol 乙烯乙烯单程转化率为 32%,反响选择性为 69%，反响器出口混合气体温度为210 ，流量为 45 000 m3/hSTP)。其组成如下：组分C2NO合H422计(mol83。5 2。014。5100热损失按反响放出热量的 5考虑。求热载体移出的热量。解:查得有关气体的比热容如下:假设热力学途径如下：则：210 下反响器入口混合气体的比热容 Cp：Cp=0.

27、03564。43+0。8230。04+0.14531.38=31.44 kJ/(kmolK)250 下反响器入口混合气体的比热容 Cp：Cp=0.03566.94+0.8230.17+0.14531。67=31.67 kJ/kmolK所以，反响器入口混合气体在 210250 的平均比热容 Cp 平:Cp 平=(31。44+31。67)/2=31.56 kJ/kmolK)H1=45 000/22。4)31。56250210)=2.536106 kJ/hH2=45 000/22.40.0350.320.69(105 395+45 000/22。40。0350.32(10.691 321 726=1

28、.086107 kJ/hH=H1+H2=2.5361061。086107 kJ/h =8。324106 kJ/h依据Q=H 得：H=Q1+Q2热量损失按 5考虑,则 Q2=0.05H=0.058。324106)=-4.162105 kJ/h那么,由热载体移出的热量 Q1:Q1 =H- Q2=-8。324106-4。162105)=-7。908106 kJ/h4. 有一连续蒸馏塔，分别苯和甲苯混合物为两个纯组分.该混合物中含苯50.每小时处理混合物 1 000 kmo1，塔顶苯的物质的量流率为 450 kmolh 塔底甲苯的物质的量流率为 475 kmol/h，操作处于稳定状态。试写出苯和甲苯的平衡方程式并计算苯和甲苯的流率。解：蒸馏过程如下图.由于过程是稳定的，假设过程中没有化学反响,输入输出对于组分苯为：500 kmol 苯h450 kmol 苯hq2q2 50 kmol 苯h对于组分甲苯为：500 kmol 甲苯/hq1475 krnol 甲苯/hq1=25 kmol 甲苯/h