化工設計考試答案

1、一.名詞解釋（每題4分，共20分）1工.藝創(chuàng)新：又稱過程創(chuàng)新，是指把一種新的生產(chǎn)方式和流程引入體系，它包括新工藝的應用、新裝備和新的生產(chǎn)管理方式流程的應用。2初步設計：根據(jù)設計任務書，對設計對象進行全面的研究，尋求在技術上可能、經(jīng)濟上合理的最符合要求的設計方案。主要是確定全廠性的設計原則、標準和方案，水、電、汽的供應方式和用量，關鍵設備的選型及產(chǎn)品成本、項目投資等重大技術經(jīng)濟問題。編制初步設計書。3機會研究：機會研究就是為工程建設項目的投資方出建議，在一定的地區(qū)和部門內(nèi)，以自然資源和市場的調(diào)查為基礎，尋找最有得的投資機會。4化工設備圖中裝配圖：表示化工設備的結(jié)構(gòu)、尺寸、各零部件間的裝配連接關系

2、，并寫明技術要求和特性等資料的圖樣。5車間廠房布置：是對整個車間各工段、各設施在車間場地范圍內(nèi)，按照它們在生產(chǎn)和生活中所起的作用進行合理的平面和立面布置。1.水泵型號的選擇應考慮哪些問題？（1）液體介質(zhì)的性質(zhì)：水泵、油泵、耐腐蝕泵等。（2）流量：單吸泵或雙吸泵。（3）揚程:單吸泵或雙吸泵。（4）操作溫度：一般泵、低溫泵、高溫泵。（5）化學性質(zhì)：耐腐蝕泵、液下耐腐蝕泵、屏蔽泵。帶控制點的工藝流程圖應包含哪些內(nèi)容？（1）用圖例表示出全部工藝設備（2）表示工藝物料和輔助管道的流向及工藝物料管道上的閥門（用圖例表示），異徑管等有關附件，但不必繪出法蘭、彎頭、三通等一般管件，流程圖管道的連接位置應與配管

3、圖基本一致。（3）以圖例表示出控制回路、儀表的參數(shù)、功能、儀表位號和控制方法。（4）標注全部設備的位號和名稱。（5）表示全部管道的管道代號、管徑、材料、保溫等。設備選型和工藝設計的原則是什么？設備選型原則：（1）滿足工藝要求：力求技術先進，經(jīng)濟合理。（2）設備成熟可靠：設備成熟，設備材料可靠。（3）盡量采用國產(chǎn)設備：節(jié)約外匯，促進機械制造業(yè)發(fā)展?？尚行匝芯繄蟾鎽膸讉€方面內(nèi)容？（1）總論：包括項目名稱、主辦單位名稱、企業(yè)性質(zhì)及法人、可行性研究的依據(jù)、可行性研究的主要內(nèi)容和論據(jù)、評價的結(jié)論性意見、存在問題和建議等，并附上主要技術經(jīng)濟指標表；（2）需求預測：包括國內(nèi)外需求情況預測和產(chǎn)品的價格分

4、析；（3）產(chǎn)品的生產(chǎn)方案及生產(chǎn)規(guī)模；（4）工藝技術方案：包括工藝技術方案的選擇、物料平衡和消耗定額、主要設備的選擇、工藝和設備擬采用標準化的情況等內(nèi)容；（5）原材料、燃料及水電汽的來源與供應（6）建廠條件和廠址選擇布局方案；（7）共用工程與輔助設施方案（8）環(huán)境保護及安全衛(wèi)生（9）工廠組織、勞動定員和人員培訓；（10）項目實施規(guī)劃；（11）投資估算和資金籌措；（12）經(jīng)濟效益評價及社會效益評價；（13）結(jié)論：包括綜合評價和研究報告的結(jié)論、存在問題及建議等內(nèi)容哪些情況適合露天布置？露天布置有哪些優(yōu)缺點？露天布置是優(yōu)先考慮的第一方案，只要有可能都要采用露天或半露天布置。目前較大型的石油化工廠都已采

5、用這種形式：大部分設備布置在露天或敞開式的多層框架上，部分設備布置在室內(nèi)或設頂棚的框架上，如泵、壓縮機、造粒和包裝設備等；而生活、行政、控制、化驗室等集中在一幢建筑物內(nèi)，布置在生產(chǎn)設施附近。優(yōu)缺點：露天或半露天布置的優(yōu)點是建筑投資少、用地省，有利于安裝和檢修，有利于通風，防火防爆。缺點是受氣候影響大，操作條件差，自控要求高。1產(chǎn)品創(chuàng)新：它是指技術上出現(xiàn)變化的產(chǎn)品的商品化。改善或創(chuàng)造產(chǎn)品，進一步滿足顧客需求或開辟新的市場。概念設計：概念設計是工程研究的一個環(huán)節(jié)，它是在應用研究進行到一定階段后，按未來的工業(yè)生產(chǎn)裝置所進行的假想設計。設計工藝流程；全系統(tǒng)的物料衡算、熱量衡算；設備工藝計算；確定工藝操

6、作條件及主要設備的型式和材質(zhì)；生產(chǎn)安全性分析；確定“三廢”治理措施；技術經(jīng)濟分析可行性研究：可行性研究報告時基本建設前期工作的重要內(nèi)容，是對基本建設項目的必要性和可行性分析預測的一種科學方法，是為建設項目正確決策，保證投入的資金能發(fā)揮最大效益所提供的科學依據(jù)。4物料流程圖：物料流程圖表示為PFD,是系統(tǒng)合成和過程分析的結(jié)果。它表示了流程、主要操作條件、物流組成、主要設備特性和主要控制要求，是所有成品中最重要、最本質(zhì)、最基礎的圖紙(P18)5設備布置：設備布置的任務是在節(jié)約用地，安全和便于生產(chǎn)操作的前提下，確定生產(chǎn)過程中使用的各種機器、設備的平面和空間位置，以滿足安裝、生產(chǎn)、維修的需要和物料與人

7、員流動路線。旋風分離器的工作原理。答：利用慣性離心力的作用從氣流中分離出塵粒的設備，凈化天然氣通過設備入口進入設備內(nèi)旋風分離區(qū)，當含雜質(zhì)氣體沿軸向進入旋風分離管后，氣流受導向葉片的導流作用而產(chǎn)生強烈旋轉(zhuǎn)，氣流沿筒體呈螺旋形向下進入旋風筒體，密度大得液滴和塵粒在離心力作用下被甩向器壁，并在重力作用下，沿筒壁下落流出旋風管排塵口至設備底部儲液區(qū)，從設備底部的出液口流出。旋轉(zhuǎn)的氣體在筒體內(nèi)收縮向中心流動，向上形成二次渦流經(jīng)導氣管流至凈化天然氣室，再經(jīng)設備頂部出口流出。工藝流程設計任務包括哪兩方面？確定生產(chǎn)流程中各個過程的具體內(nèi)容、順序和組織方式、操作條件、控制方案，確定“三廢”治理方案，確定安全生產(chǎn)

8、措施，達到加工原料以制得所需產(chǎn)品的目的；在工藝流程設計的不同階段，繪制不同的工藝流程圖。工藝流程要求以圖解的形式表示出在化工生產(chǎn)過程中，當原料經(jīng)過各個單元操作過程制得產(chǎn)品時，物料和能量發(fā)生的變化及其流向，以及采用了哪些化工過程和設備(包括化學過程和物理一化學過程及設備)，再進一步通過圖解形式表示出化工流程和計量控制流程，即管道及儀表流程圖。簡述車間布置設計的原則。滿足工藝生產(chǎn)及設備維修的要求(2有)效地利用車間建筑面積和土地(3使)車間的技術經(jīng)濟指標先進合理(4了)解其他專業(yè)對本車間布置的要求(5勞)動保護及防腐蝕措施(6力)求本車間與其他車間之間輸送管線最短(7建)廠地區(qū)的氣象、地質(zhì)、水文等

9、條件(8人)流貨流不要交錯項目建議書應包含哪些內(nèi)容：項目建設的意義，即項目提出的背景和依據(jù)，投資的必要性及經(jīng)濟意義；產(chǎn)品需求初步預測；(3)產(chǎn)品方案和擬建規(guī)模；(4)工藝技術方案；資源、主要原材料、燃料和動力的供應；(6)建廠條件和廠址初步方案；公用工程及輔助設施初步方案；(8)環(huán)境保護；(9)工廠組織和勞動定員估計；(10)項目實施規(guī)劃設想；(11)投資估算和資金籌措設想；(12)經(jīng)濟效益和社會效益的初步估算；(13)結(jié)論和建議。收集資料時要收集哪幾個方面的資料？A基礎資料：包括廠址地域的地形、氣象、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)等資料，人文及地理情況，礦產(chǎn)資源、技術經(jīng)濟條件，原材料、燃料及其他動力供應

10、、交通運輸及施工條件等情況。B生產(chǎn)方法及工藝流程資料各種生產(chǎn)方法及其工藝流程。(2)各種生產(chǎn)方法的技術經(jīng)濟比較C工藝資料(1)物料衡算(2)熱量衡算及設備計算(3)車間布置D其他資料：包括平面、立面布置情況；防火、防爆措施；設備的檢修和吊裝要求；控制室和配電室的布置。中試設計：按照現(xiàn)代技術開發(fā)的觀點，中試的主要目的是驗證模型和數(shù)據(jù)，即概念設計中的一些結(jié)果和設想通過中試來驗證單元操作：化學工業(yè)和其他過程工業(yè)中進行的物料粉碎、輸送、加熱、冷卻、混合和分離等一系列使物料發(fā)生預期的物理變化的基本操作的總稱。真空度：處于真空狀態(tài)下的氣體稀簿程度，通常用真空度表示。從真空表所讀得的數(shù)值稱真空度。真空度數(shù)值

11、是表示出系統(tǒng)壓強實際數(shù)值低于大氣壓強的數(shù)值，即：真空度=(大氣壓強絕對壓強)精餾：一種利用回流使液體混合物得到高純度分離的蒸餾方法，是工業(yè)上應用最廣的液體混合物分離操作?；ぴO備圖總圖：表示化工設備以及附屬裝備的全貌、組成和特性的圖樣。它應表達設備各主要部分的結(jié)構(gòu)特征、裝配連接關系、主要特征尺寸和外形尺寸，并寫明技術要求、技術特性等技術資料。1簡要說明帶控制點的工藝流程圖(PID)與物料流程圖(PFD)之間的區(qū)別與聯(lián)系。答：PFD：工藝流程圖，包含了主要的工藝流程，關鍵控制方案，有關物料平衡數(shù)據(jù)、能量數(shù)據(jù)以及操作條件(如操作壓力、操作溫度)等，由工藝專業(yè)完成；PID:工藝管道級儀表流程圖，包含

12、了全部的設備、管道、閥門、儀表等內(nèi)容，管道有管道號、管徑、材料、等級等詳細數(shù)據(jù)，其中設備中的數(shù)據(jù)為設計數(shù)據(jù)(如設計壓力、設計溫度)由系統(tǒng)專業(yè)完成；PFD是PID的設計依據(jù)，供基礎設計使用2.簡要說明板式塔的優(yōu)點及適用場合。、板式塔內(nèi)液體滯料量放大，操作負荷范圍較寬，操作易于穩(wěn)定，對進料濃度的變化也不敏感。、適于液相負荷較小的情況，因為這時填料塔中填料的潤濕小而難保證分離效果。、對易結(jié)垢、有結(jié)晶或少量固體顆粒的物料，板式塔堵塞的危險性小。、對于需要設置內(nèi)部換熱元件(如蛇管)或需要多個側(cè)線進料或出料口時，板式塔結(jié)構(gòu)易于實現(xiàn)。、安裝、檢修、清洗方便。、高壓操作時，塔內(nèi)氣液比過小，采用板式塔較多。3物

13、料衡算和能量衡算的目的的：答：物料衡算的目的：(1)確定原料的消耗量、副產(chǎn)品量以及輸出過程物料的損耗量及三廢生成量，判斷是否達到設計要求(產(chǎn)品的技術經(jīng)濟指標)。(2)作為熱量計算的依據(jù)。(3)根據(jù)計算結(jié)果繪出物流圖，可進行管路設計及材料選擇，儀表及自控設計、對生產(chǎn)設備和輔助設備進行選型和設計。能量衡算的目的(1)確定傳熱設備的熱負荷。為設計傳熱設備如反應器、結(jié)晶器、塔式設備、輸送設備、壓縮系統(tǒng)、分離等設備的形式、尺寸、傳熱面積等，以及各種控制儀表等提供參數(shù)；(2)確定單位產(chǎn)品的能耗指標；(3)為非工藝專業(yè)(熱工、電、給水、冷暖)的設計提供設計條件?；ぼ囬g管道布置設計的要求？必須符合PID圖、

14、進出裝置的管道應與界區(qū)外管道連接相吻合；確定管道與自控儀表及變送器等的位置，并不與儀表電纜碰撞；管道與裝置內(nèi)的電纜、照明燈分區(qū)行走；管道不影響設備吊裝及安全設施；管道應避開門、窗和梁；管道布置應保證安全生產(chǎn)，滿足操作，維修方便和人，貨道路暢通。選擇生產(chǎn)方法時的注意事項有哪些?答：選擇生產(chǎn)方法時的注總事項有兇下幾點：1)應選擇能夠滿足產(chǎn)品性能規(guī)格要求的生產(chǎn)方法；C2)充分和用新技術、新T藝，盡可能采用國內(nèi)外先進裝置和技術匸3)解決處理好流程中的關鍵性技術購點；C4)從投資、產(chǎn)&成木、消耗定額和勞動生產(chǎn)率方面斑行比較；(5)大規(guī)欖采用連純化生產(chǎn)，小規(guī)模釆用間歐憂操柞；6)處理好大型化裝晝與小型優(yōu)裝

15、晝的選擇原則；三廢處理工程應做到三同時(同時設計、同時施T、同時投產(chǎn));運用計算機等先進自控方法。5鄰.二甲苯空氣氧化制苯酐，乙知鄰二甲苯的轉(zhuǎn)化率為70，%氧的用量為理論用量的0每小時投入鄰二甲苯0試計算出口物料流量。反應式如下：CH+O2-CHO解：以每小時為計算基準。反應式CH+O2-CHO進料：鄰二甲苯=250F106=2.358kmol/h（鄰二甲苯M=106）;（1分）氧氣=2.358X70%X3X150%=7.43kmol/h;（1分）氮氣=7.43X0.79F0.21=27.95kmol/h;（1分）出料：苯酐=2.358X70%=1.65kmol/h;（1分）水=2.358X7

16、0%X3=4.95kmol/h;（1分）氧氣=7.43-2.358X70%X3=2.48kmol/h（2分）；氮氣=27.95kmol/h;（1分）未反應的鄰二甲苯=250X（1-70%）=75kg/h,75三106=0.71kmol/h（2分）6.甲烷和氫氣混合用空氣完全燃燒來加熱鍋爐，煙道氣分析按體積組成為N272.28%；CO28.12%；O22.44%；H2O17.15%。問：燃料中甲烷和氫氣的比例？反應式：H2+1/2O2H2OCH4+2O2CO2+2H2O解：以煙道氣100mol為計算基準，則N272.28mol；CO28.12mol；O22.44mol；H2O17.15mol。由

17、CO2量和反應式計算出甲烷量為8.12mol;（2分）燃燒需氧為8.12x2=16.24mol;（2分）以氮氣為聯(lián)系物，計算進料中的空氣量和氧量：空氣為72.28F0.79=91.49mol,（1分）氧氣為91.49X0.21=19.21mol（1分）計算進料中的氫：氫燃燒耗氧量為19.2116.242.44=0.53mol,（1分）氫為0.53x2=1.06mol,（1分）通過以上計算得：燃料中甲烷和氫氣的比例為8.121.06=7.66。（2分）1.利用乙烯部分氧化制取環(huán)氧乙烷，將乙烯在過量空氣條件下通過銀催化劑進行如下反應，進料物質(zhì)流量為1000mol/h,進料中含乙烯10%(mol),乙烯轉(zhuǎn)化率為25%，計算反應器出口物料量。反應方程式如下：2c2H4+O2-2c2H4O解：以每小時為計算基準。TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark2進料：乙烯=1000X10%=100(mol/h);(1分)空氣=1000X