化工優(yōu)化設計復習題湖北大學

1、word化工設計復習題1. 化工生產(chǎn)有哪些特點？化工生產(chǎn)的特點有：工藝流程復雜、操作狀態(tài)變化大、流體輸送多、具有腐蝕性、具有毒性、易燃易爆、非標設備多。 2. 在化工設計中如何考慮平安生產(chǎn)？平安生產(chǎn)的概念貫穿于整個化工裝置建設中，除了安裝、施工、操作中要考慮外設計過程中的周密考慮能消除平安隱患，使事故損失降低到最小。在設計中，流程上要考慮的平安因素主要是防止設備和管道內(nèi)介質的壓力超過允許的操作壓力而造成災難性事故的發(fā)生。一般利用平安泄壓裝置來及時排放管道內(nèi)的介質，使管道內(nèi)介質的壓力迅速下降。設備丑管道中采用的平安泄壓裝置主要有爆破片和平安閥，或在管道上加平安水封和平安放空管。3. 工藝流程設計

2、中主要涉及哪些問題？確定整個流程的組成、確定每個過程和工序的組成、確定操作條件、控制方案確實定、合理利用原料及能量、制定三廢的治理方法、制定平安生產(chǎn)措施。4. 化工廠設計中考慮哪些全局性的問題？廠址選擇、總圖布置、平安防火與環(huán)境保護、公用工程、自動控制、土建設計。5. 一般化工廠由哪幾局部組成？人、財、物、產(chǎn)、供、銷。6. 在選擇生產(chǎn)方法和工藝流程時，應該著重考慮的原那么有哪些？其步驟有哪些？先進性、可靠性、合理性；資料搜集與工程調研、生產(chǎn)設備類型與制造廠商調研、對調研結果進行全面分析比照。7工藝流程設計的步驟有哪些？確定整個流程的組成，確定每個過程或工序的組成，確定工藝操作條件，確定控制方案

3、，原料與能量的合理利用，制定“三廢處理方案，制定平安生產(chǎn)措施。8工藝流程圖的種類有哪些？工藝流程草圖，工藝物料流程圖，帶控制點的工藝流程圖，管道儀表流程圖。9 化工設計的工作程序有哪些？設計準備工作方案設計化工計算車間布置設計化工管路設計提供設計條件編制概算書及設計文件10車間布置設計的主要內(nèi)容有哪些？確定各個設備在車間平面與立面上的位置；確定場地與建筑物、構筑物的尺寸；確定管道、電氣儀表管線、采暖通風管道的走向和位置。要求：經(jīng)濟合理、節(jié)約投資、操作維修方便平安、設備排列簡潔緊揍整齊美觀。11工藝流程圖種類及圖樣內(nèi)容？工藝流程草圖：物料流程、圖例、設備一覽表；物料流程圖：設備外形名稱位號、物料

4、表；帶控制點的工藝流程圖：圖形、標注、圖例、標題欄。物料管線：粗實線；輔助管道：重實線；設備外形及儀表管線：細實線12簡述初步設計說明書的主要內(nèi)容設計依據(jù)、設計指導思想、產(chǎn)品方案、生產(chǎn)方法和工藝流程、車間組成和生產(chǎn)制度、原料和中間產(chǎn)品的主要技術規(guī)格、工藝計算、主要愿材料動力消耗定額、生產(chǎn)控制分析、儀表和自動控制、技術保安防火及工業(yè)衛(wèi)生、車間布置、公用工程、“三廢治理、車間維修、土建資估算和資金籌措、產(chǎn)品本錢估算、財務及經(jīng)濟評價。 13簡述可行性研究說明書的主要內(nèi)容總論、需求預測和擬建規(guī)模、資源原材料能源情況、廠址及建廠條件、設計方案、環(huán)保及終合利用、勞動保護平安防護、企業(yè)組織勞動定員和人員培工

5、程實施進度的建投資估算和資金籌措、產(chǎn)品本錢估算、財務及經(jīng)濟怕評價。二、計算題1丙烷充分燃燒時要使空氣過量25，燃燒反響方程式為： 試計算得到100摩爾燃燒產(chǎn)物又稱煙道氣需要參加的空氣的摩爾量。解：以1mol入口丙烷為計算基準根據(jù)反響方程式，1mol丙烷需要5mol的氧氣與之反響，因氧氣過量25%，故需要參加的空氣量為 其中 煙道氣中各組分的量： 0 mol 23.51 mol 因此，以1mol入口丙烷為基準的物料衡算結果如下入口出口106.251.2523.5123.510304合計30.78合計31.76從計算結果可以看出，當空氣參加量為29.76mol時，可產(chǎn)生煙道氣31.76mol，所以

6、，每產(chǎn)生100mol煙道氣需參加的空氣量為2. 含苯B和甲苯T等摩爾的混合液，溫度60 ，連續(xù)參加一常壓容器中，在器內(nèi)混合物被加熱到150，從器內(nèi)出來的蒸汽含苯70%摩爾、液體含苯30%摩爾。計算別離每摩爾混合物所需的熱量。苯和甲苯的熱容計算式為： J/(mol·K) ， J/(mol·)， J/(mol·)， J/(mol·)。又知苯和甲苯的在正常沸點下的汽化熱分別為：，。解：以1摩爾物料為計算基準，60ºC 先進行物料衡算得出別離器的液相和汽相各組分的摩爾含量為：汽相：B=0.35 T=0.15液相：B=0.15 T=0.35 計算各股物料

7、的摩爾焓： (=0.15×13.590.35×16.310.35×42.150.15×47.68=29.65kJ (入=0 故Q=(-入=29.65-0=29.65 kJ 3. 試對甲烷水蒸氣轉化制合成氨原料氣的一段轉化爐進行熱量衡算。以1200標準立方米/小時進爐氣干基計，熱損失取60000kJ/h，為簡化起見，轉化過程僅考慮以下反響：1atm,25催化劑CH(g)+HO(g)-CO(g)+3H(g) =206.29k/mol 甲烷混合氣的進爐組成干基體積百分濃度為：CHHCONHO21.20%0.88%1.23%0.59%76.10%進爐溫度為500

8、,出爐溫度為800,甲烷轉化率為80%.附:有關組分的平均熱容/(mol)組分CHHCOCONHO2550048.7829.2945.1230.1529.9735.752580056.4429.5648.2731.1630.8537.53解：以1小時的物料為計算基準，25ºC 根據(jù)甲烷的轉化率，可計算物料確實進出量結果如下表 組分輸入，m標輸出，m標組分輸入，m標輸出，m標CH254.4254.4-254.4×80%=50.88CO14.7614.76H10.5610.56+3×254.4×80%=621.12N7.087.08CO0254.4×

9、;80%=203.52HO913.2913.2254.4×80%=709.68(=500)×29.2925500 ×45.1525500 ×29.9725500×35.7525500=-0.96×10kJ (=(50.88×56.44621.12×29.5614.76×48.277.08×30.85709.68×37.53203.52×31.16)=1.91×10kJ 轉化的CH量：=254.4×80%=203.52 m標 = Q= 考慮到熱損失，實際提供

10、的熱為： Q=2.82×100.06×10=2.88×10kJ 4乙烯氧化為環(huán)氧乙烷的反響方程式如下：試計算0.1013MPa、25下的反響熱。解：乙烯g的標準生成熱為 環(huán)氧乙烷(g)的標準生成熱為 因此，0.1013Mpa，25下的反響熱計算如下： 三、選擇題1. 在布置 A 時，應遵循縮短管長和順應流程的原那么。A: 換熱器 B: 塔 C: 泵 D: 攪拌器2. 設備布置圖中的標高用 A 表示。A、m B、cm C、mm D、都可以3. 在工藝流程圖中，設備標注為T-101b，其中T表示 B 。A、一種儀表的代號 B、一種設備代號 C、一種管道代號 D、一種設

11、備保溫等級4. 在對塔進行布置時，對于C需采用獨立布置方案。A: 將高度相近的塔 B: 數(shù)量不多、結構與大小相似的塔C: 單塔或特別高大的塔 D: 較小的塔三個版次5 設備布置設計不包括的內(nèi)容是B 。A確定各個工藝設備在車間平面和立面的位置B確定車間中各個設備的管口方法C確定某些在工藝流程圖中一般不予表達的輔助設備或公用設備的位置D確定供安裝、操作與維修所用的通道系統(tǒng)的位置與尺寸解答：B正確答案。車間設備布置設計主要包括： 確定各個工藝設備在車間平面和立面的具體位置； 確定某些在工藝流程圖中一般不予表達的輔助設備或公用設備的位置； 確定供安裝、操作與維修所使用的通道系統(tǒng)的位置與尺寸； 確定場地

12、與建筑物、構筑物的尺寸； 確定管道、電氣代表管線、采暖通風管道的走向和位置。6.請指出以下有關平安距離數(shù)據(jù)中A 是不正確的。A回轉機械彼此間距離為不小于1.5 mB貯槽之間的距離不小于0.40.6 mC換熱器之間的距離不小于1.0 mD塔與塔之間的距離1.02.0 m解答：A正確答案。依據(jù)“車間布置設計有關尺寸和設備之間的平安距離，回轉機械彼此間距離為不小于0.81.2 m。7. “泵的布置設計時應盡量集中布置，排成一條線，電機端對齊，正對道路。以下關于泵的布置正確的選項是C 。A泵與泵之間的距離視泵的大小而定，一般不小于1.0mB雙排泵之間的距離一般不小于1.5mC泵與墻之間的距離一般不小于

13、1.2m，以便通行D泵的根底一般比地面高400500mm解答：C正確答案。泵與泵之間一般不小于0.7 m，雙排泵之間一般不小于2.0 m，泵根底一般高出地面100200 mm。8 某工廠車間設備布置時，為節(jié)省投資，減少廠房面積，工藝設備與道路間的距離定為0.6 m；操作設備時設備到墻的距離為0.8 m；操作平臺梯子的坡度為65°；通道通行局部的最小凈空為2.1 m。請問上述設計中數(shù)據(jù)正確的選項是D 。A B C D解答： D正確答案。依據(jù)“車間布置設計有關尺寸和設備之間的平安距離，工藝設備與道路間的距離為不小于1.0 m，工人操作時設備與墻面的距離不小于1.0 m，操作平臺梯子的坡度

14、一般不超過45°，特殊可到達60°。9 在化工工藝設計中，其核心內(nèi)容是 C 。A工藝流程設計和生產(chǎn)方法的選擇B車間布置設計和管道布置設計C工藝流程設計和車間布置設計D化工工藝計算和車間布置設計10 下面為某一壓力指示儀表的標注，表示方法正確的為A 。A.PI-113 B.TI-113 C.PC-113 D.PR-11311 考慮廠房立面布置時，廠房的高度主要取決于 D 。A.設備的上下 B. 安裝的位置 C.安裝條件 D.綜合考慮上面三方面因素12 車間設備布置時，一些高大設備多采用 A 。A露天布置，以減少建筑物的費用，降低毒物的積累。B 室內(nèi)布置，以保護設備，使設備不受

15、冷、熱的影響。13方案任務書是在( B )的根底上，按照上級審定的建設方案進行編寫。A.初步設計 B.可行性研究 C. 工程建議書 D.總體設計14在工藝設計中采用( D)來考慮防火防爆。A.從通風方面考慮易燃粉塵的排除。 B.合理的廠房平面和空間。C.選用相應等級的電器儀表。 D.適宜的操作物料配比。15以下流程圖( A ) 屬設計說明書必附圖紙。A物料流程圖 B.流程框圖 C.工藝流程草圖 D.設備結構圖16. 廠房建筑的承重柱在平面中排列所形成的網(wǎng)格稱為柱網(wǎng)，沿廠房長度方向的各承重柱自左向右用A××××××依次編號。A、 B、

16、C、A或B四、應用題試對設計某一化工產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝流程，要求：（1） 寫出設計思路；PTA生產(chǎn)工藝的兩步法，即以PX為原料，以醋酸鈷和醋酸錳為催化劑，以溴化物為助催化劑，在醋酸溶劑中通入空氣進行氧化反響使其生成TA，再將TA通過加氫反響去除其中所含雜質4-CBA，最后制得高純度的PTA產(chǎn)品。 1PX氧化反響過程  是以PX為原料，以醋酸為溶劑，以醋酸鈷和醋酸錳為催化劑，以溴化物為促進劑，在設計壓力和溫度條件下，通入壓縮空氣使其發(fā)生氧化反響，把PX氧化成TA。 2加氫復原精制反響過程  PX氧化過程中因副反響常有一些副產(chǎn)物產(chǎn)生，但是其中最主要的是氧化過程中的中間物4-羧基苯甲

17、醛(4-CBA)對產(chǎn)品質量影響大，因為這種中間物常以TA共結晶存在，帶入聚酯產(chǎn)品影響纖維的成纖性。因此，在PTA生產(chǎn)中需經(jīng)在精制過程中把4-CBA加氫復原為易溶于水的甲基苯甲酸(PT酸)而別離出去。 （2） 簡述工藝流程述；一PX氧化單元 本單元采用對二甲苯(PX)液相空氣催化氧化法，生產(chǎn)粗對苯二甲酸(CTA)，主要包括六個子單元：空氣壓縮單元、進料準備單元、氧化反響單元、CTA結晶、壓力過濾及溶劑置換、溶劑回收與催化劑回收單元以及R2R殘渣回收單元。 1空氣壓縮單元  空壓機系統(tǒng)由“壓縮機、蒸汽透平、尾氣膨脹機和電機/發(fā)電機組成?？諝饨?jīng)離心式空氣壓縮機壓縮至1.75MPaG后大局部

18、進入氧化反響器進行氧化，少局部進入第一CTA結晶器進行二次氧化。   2進料準備單元  來自罐區(qū)的對二甲苯(PX)、醋酸(HAC)、循環(huán)醋酸和配置好的鈷錳溴催化劑，按照一定的流量比例經(jīng)過在線混合器混合均勻后進入氧化反響器。   3氧化反響單元 氧化反響在設有攪拌器的氧化反響器中發(fā)生，操作壓力為1.351.55MPaG，溫度為185200，氧化反響器中HAC與PX的比例為3.5左右。氧化反響所需的工藝壓縮空氣由空氣壓縮機提供，通過噴嘴送入反響器，為保證氧化反響器平安生產(chǎn)，反響尾氣中的O2含量由在線氧分析儀連續(xù)監(jiān)測記錄。氧化反響中產(chǎn)生的熱量通過醋酸溶劑和反響生成水的蒸發(fā)而移走。 4CTA結晶、壓力過濾單元  結晶單元的主要作用是二次氧化、降壓降溫結晶。氧化反響器底部排出的產(chǎn)品漿料經(jīng)過三臺串聯(lián)結晶器逐級降壓降溫，水和溶劑被蒸發(fā)、CTA 被充分結晶，別離出的CTA濾餅直接進入精制打漿罐進行打漿。  5溶劑回收與催化劑回收單元  氧化單元使用的醋酸溶劑大局部在系統(tǒng)中循環(huán)利用，只需要補充少量新鮮醋酸以抵消系統(tǒng)中的損耗。   母液罐主要接收壓濾機的母液，90%以上進入母液回收罐，然后循環(huán)回氧化單元進料，這樣可以減少新鮮催化劑補充量、減輕溶劑回收系統(tǒng)的負擔。溶劑脫水塔采用