南工大化工設計概論

1、選擇題概念設計的規(guī)模應是 ( A ) A 小試時的最佳規(guī)模。工業(yè)化時的最佳規(guī)模。中試時的最佳規(guī)模。大型試驗時的最佳規(guī)模。流程草圖中物料管線用 ( A ) A 粗實線畫出。細實線畫出。細虛線畫出。粗虛線畫出。工藝管道及儀表流程圖上的設備圖形及其高低間相對位置大致按 ( C ) A 1 ： 20 或 1： 40 的比例進行繪制。1 ： 40 或 1： 80 的比例進行繪制。1： 100 或 1：200 的比例進行繪制。1： 200 或 1：400 的比例進行繪制。根據(jù)工藝條件及泵的特性，首先決定泵的 (D ) A 尺寸流量揚程型式化工設備圖主視圖一般采用 (C ) A 俯視的表達方法。正視的表達方

2、法。全剖視的表達方法。側視的表達方法。車間布置設計的內(nèi)容包括車間 ( A ) A 廠房布置和車間設備布置。管線布置和車間設備布置。儀表布置和車間設備布置。人員布置和車間設備布置。設備布置圖中的所有設備，均需標出 ( B ) A 型號與位號。名稱與位號。功能與位號。生產(chǎn)廠家與位號。管道引出支管時，液體管道應從 ( B ) A 上方引出。下方引出。左方引出。右方引出。塔的布置常分成操作區(qū)和 (D ) A 準備區(qū)兩部分。維護區(qū)兩部分。安全區(qū)兩部分。配管區(qū)兩部分。管道布置圖上的管件通常用 (B ) A 符號表示。圖形表示。線段表示。數(shù)字表示。方案設計這個階段的任務是確定生產(chǎn)方法和生產(chǎn)流程，它們是整個

3、( A ) A 工藝設計的基礎。工程設計的基礎。管路設計的基礎。設備設計的基礎。12生產(chǎn)工藝路線選定后，即可進行( C )基礎設計。中試設計。流程設計。設備設計。13工藝管道及儀表流程圖是以( B )工藝流程圖為依據(jù)。物料流程圖為依據(jù)。管道流程圖為依據(jù)。儀表流程圖為依據(jù)。流程草圖中動力管線用 ( A ) A 中粗實線畫出。中細實線畫出。粗實線畫出。粗虛線畫出。蒸餾塔的控制方案很多，但基本形式通常有 ( B ) A 一種。兩種。三種。四種。車間布置分初步設計和 (D ) A 平面設計兩個階段。立面設計兩個階段。土建設計兩個階段。施工圖設計兩個階段。車間布置設計和配管設計必需與 ( C ) A 設

4、備設計有密切的關系?；A設計有密切的關系。土建設計有密切的關系。工藝設計有密切的關系。18. 在設備布置圖中，視圖的表達內(nèi)容主要有建筑物及其構件和( B )裝置。設備。管線。廠房。管道引出支管時，氣體管道應從 ( A ) A 上方引出。下方引出。左方引出。右方引出。管道布置圖又稱為管道安裝圖或 ( D ) A 設備圖。流程圖。控制圖。配管圖?；ば录夹g開發(fā)過程中要進行概念設計、中試設計和 ( D ) A 工程設計等三種設計。工藝設計等三種設計。設備設計等三種設計?；A設計等三種設計。22. 根據(jù)工程的重要性、技術的復雜性和技術的成熟程度及計劃任務書的規(guī)定，(B )中試設計可分為三段設計、兩段設

5、計和一段設計。工程設計可分為三段設計、兩段設計和一段設計?；A設計可分為三段設計、兩段設計和一段設計。概念設計可分為三段設計、兩段設計和一段設計。項目建議書是進行可行性研究和編制 ( A ) A 設計任務書的依據(jù)。概算書的依據(jù)。施工圖設計的依據(jù)。初步設計的依據(jù)。生產(chǎn)方法和工藝流程的選擇的 (D )A 合理性主要指技術上先進、經(jīng)濟上合理?？煽啃灾饕讣夹g上先進、經(jīng)濟上合理。經(jīng)濟性主要指技術上先進、經(jīng)濟上合理。先進性主要指技術上先進、經(jīng)濟上合理。生產(chǎn)工藝流程草圖一般由 (A )物料流程、圖例和設備一覽表等三個部分組成。工藝流程、圖例和設備一覽表等三個部分組成。管道流程、圖例和設備一覽表等三個部分組

6、成。儀表流程、圖例和設備一覽表等三個部分組成。生產(chǎn)方法確定以后，就可以設計繪制 (D )設備布置圖車間布置圖化工設備圖流程草圖。蒸餾是化工廠應用極為廣泛的 (C ) A 動力輸送過程。傳熱過程。傳質過程。換熱過程。立式容器的管口方位取決于 ( B ) A 車間布置的需要。管道布置的需要。設備布置的需要。工藝流程的需要。管道布置圖一般只畫管道和設備的 ( D ) A 立面布置圖。俯視布置圖。側視布置圖。平面布置圖。液體的閃點如果等于或低于環(huán)境溫度的則稱為 (B ) A 可燃液體。易燃液體。不燃液體。易揮發(fā)液體。填空題1.新建項目設計包括新產(chǎn)品設計和采用新工藝或新技術的產(chǎn)品設計。2.設計代表的任務

7、是參加基本建設的現(xiàn)場施工和安裝。3.化工計算包括工藝設計中的物料衡算、能量衡算以及設備選型和計算三個內(nèi)容。4.設備是完成生產(chǎn)過程的重要條件， 是確定技術路線和工藝流程時必然涉及到的因素。5.工藝流程草圖流程線的起始和終了處注明物料的名稱來源及去向。6.設備在工藝管道及儀表流程圖上應標注位號和名稱。7.對于連續(xù)操作過程，選用單位時間作為基準是很自然的。8.工藝設計的任務是根據(jù)工藝需要，計算并選擇某種型號設備，以便訂貨。9.根據(jù)工藝流程的特點，確定反應釜是連續(xù)操作還是間歇操作。10.設備布置首先要滿足工藝流程和工藝條件的要求。11.化工廠使用最多的換熱器是列管式換熱器與再沸器。12.真空管線應盡量

8、短，盡量減少彎頭和閥門以降低阻力，達到更高的真空度。13.管架是用來 支承、固定和約束管道的。14.循環(huán)冷卻水在周而復始的循環(huán)使用過程中， 會對管道產(chǎn)生 _腐蝕并在管壁上結垢。15.物質的燃燒必須具備三個條件。16.化工設計可根據(jù) 項目性質分類，也可按設計性質分類。17.施工圖設計的任務是根據(jù)擴大初步設計審批意見，解決擴大初步設計階段待定的各項問題。18.擴大初步設計的設計文件應包括以下兩部分內(nèi)容：設計說明和說明書的附圖、附表。19. 工藝管道及儀表流程圖上，管道的標注內(nèi)容應包括三個組成部分：即管道號、管徑和管道等級。20.執(zhí)行器的圖形符號由執(zhí)行機構和調節(jié)機構兩部分組合而成。21.加壓操作的塔

9、可分為氣相出料和液相出料兩種。22.物料衡算的理論根據(jù)是質量守恒定律。23.流量大而揚程不高時可選用單級離心泵。24.對于釜式反應器，依靠攪拌器來實現(xiàn)物料流動和混合接觸。25.車間設備布置是確定各個設備在車間平面和立面上的位置。容器分 中間貯存容器與原料及成品貯罐兩類。管架按位置可分為 管道管架和室內(nèi)管架兩類。換熱器與鄰近設備間可用管道 直接架空連接。工業(yè)上采暖系統(tǒng)按 蒸汽壓力分為低壓和高壓兩種。自燃點是指物質在沒有外界引燃的條件下在空氣中能自燃的溫度。工藝管道及儀表流程圖可以 車間 （裝置）或工段（分區(qū)或工序）為主項進行繪制。工藝管道及儀表流程圖上一般應畫出所有工藝物料和輔助物料的管道。再沸

10、器有兩種形式，一種是 對流循環(huán)式，另一種是沉浸式。對于 間歇 操作過程，按投入一批物流的數(shù)量為基準，最為方便。35. 化工設備從總體上分為兩類： 一類稱標準（定型）設備；一類稱非標準 (非定型 )設備。36.填料塔操作氣速比泛點氣速 小。37.化工設備的材料除考慮強度和剛度外，還應當考慮耐腐蝕、耐高溫等性質。38.墻按位置可分為 外墻和內(nèi)墻。39.車間廠房布置包括車間平面布置和立面布置。40.塔和立式設備的人孔，應對著空場地或檢修通道而布置在同一方向。41.泵應盡量靠近供料設備以保證良好的吸入條件。42.設備布置圖是表示一個車間或工段的生產(chǎn)和輔助設備在廠房建筑內(nèi)外布置的圖樣。43.公用工程包括

11、給排水、供電、供熱、與冷凍以及采暖通風等專業(yè)。44. 化工熱源可分為直接熱源和間接熱源。45. 燃燒熱是可燃物質在氧氣中完全燃燒時所釋放的全部熱量。三名詞解釋題1.概念設計是從工程角度出發(fā)進行的一種假想設計。2. 把各個生產(chǎn)單元按照一定的目的要求，有機地組合在一起，形成一個完整的生產(chǎn)工藝過程，并用圖形描繪出來，即是工藝流程圖。3.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)中和生活中所起的作用進行合理的平面和立面布置。4.建筑物的下面，支承建筑物重量的全部土壤稱為地基。5.總預備費包括基本預備費和漲價預備費兩項。6.基礎設計是新技術開發(fā)的最終成果，它是工程設計

12、的依據(jù)。7.工藝流程設計通過工藝流程圖的形式， 形象地反映了化工生產(chǎn)由原料進入到產(chǎn)品輸出的過程。8.化工設備主要指在化工生產(chǎn)中常用的標準和非標準設備。9.用管道將各工段和各設備連接起來。稱管道布置。10.設備購置費包括設備原價及運雜費用。11.概算書是在初步設計階段編制的車間投資的大概計算。工藝流程草圖：是用來表達整個工廠或車間生產(chǎn)流程的圖樣。13.將各工段與各設備按生產(chǎn)流程在空間上進行組合、布置稱車間布置。14.基礎是建筑物的下部結構，埋在地面以下。15.其他費用是指工程費用以外的建設項目必須支出的費用。. 簡答題工藝流程四個重要過程。 (4 分)原料預處理過程。（1 分）反應過程。（1 分

13、）產(chǎn)物的后處理。（ 1 分）三廢的處理過程。（1 分）車間布置初步設計的主要內(nèi)容。 （ 6 分）生產(chǎn)、生產(chǎn)輔助、生活行政設施的空間布置；決定車間場地與建筑物、構筑物的大??；設備的空間（水平和垂直方向）布置；通道系統(tǒng)、物料運輸設計；安裝、操作、維修所需的的空間設計；其他。答出一個得 1 分，最多得 6 分工程概算費用的分類。（4 分）設備購置費。（1 分）安裝工程費。（1 分）建筑工程費。（1 分）其他費用。（1 分）什么情況需要保溫？ (5 分)凡設備或管道表面區(qū)溫度超過 50，需要減少熱損失；設備內(nèi)或輸送管道內(nèi)的介質要求不結晶、不凝結；制冷系統(tǒng)的設備和管道中介質輸送要求保冷；介質的溫度低于周

14、圍空氣露點溫度，要求保冷；季節(jié)變化大。答出一個得 1 分，最多得 5 分。泵的選用與設計程序。 (6 分)1）確定泵型。2）確定選泵的流量和揚程。3）確定泵的安裝高度。4）確定泵的臺數(shù)和備用率。5）校核泵的軸功率。6）確定冷卻水或驅動蒸汽的耗用量。7）選用電動機。8）填寫選泵規(guī)格表。答出一個得 1 分，最多得 6 分。塔型選擇基本原則。 (5 分)生產(chǎn)能力大，彈性好。滿足工藝要求，分離效率高。運轉可靠性高，操作、維修方便。結構簡單，加工方便，造價較低。塔壓降小。答出一個得 1 分，最多得 5 分。化工車間（裝置）工藝設計內(nèi)容（ 6 分）1)設計準備工作2)方案設計3)化工計算4)車間布置設計5

15、)化工管路設計6)提供設計條件7)編制概算書及編制設計文件答出一個得 1 分，最多得 6 分。簡述化工車間管道布置設計的要求（ 4 分）符合生產(chǎn)工藝流程的要求，并能滿足生產(chǎn)需要。便于操作管理，并能保證安全生產(chǎn)。便于管道的安裝和維護。要求整齊美觀，并盡量節(jié)約材料和投資。答出一個得 1 分，最多得 6 分。管道支架按其作用分類（ 4 分）2.固定支架（ 1 分）3.滑動支架（ 1 分）4.導向支架（ 1 分）5.彈簧吊架（ 1 分）簡述化工設備的基本結構特點。 (6 分 )基本形體以回轉體為主。各部分結構尺寸大小相差懸殊。殼體上開孔和管口多。廣泛采用標準化零部件。采用焊接結構多。對材料有特殊要求。

16、防泄露安全結構要求高。答出一個得 1 分，最多得 6 分。11. 設計貯罐的一般程序。 (6 分)匯集工藝設計數(shù)據(jù)。選擇容器材料。容器型式的選用。容積計算。確定貯罐基本尺寸。選擇標準型號。開口和支座。繪制設備草圖。答出一個得 1 分，最多得 6 分。車間平面布置的內(nèi)容。 (4 分)生產(chǎn)設施。 （1 分）生產(chǎn)輔助設施。（ 1 分）生活行政設施。（ 1 分）其他特殊用室。（ 1 分）13.工藝上降低污垢系數(shù)方法。 （4 分）改進水質，（1 分）消除死區(qū)，（1 分）增加流速，（1 分）防止局部過熱。（ 1 分）反應釜設計程序。（6 分）1）確定反應釜操作方式2）匯總設計基礎數(shù)據(jù)3）計算反應釜體積4）

17、確定反應釜設計（選用）體積和臺數(shù)5）反應釜直徑和筒體高度、封頭確定6）傳熱面積計算和校核7）攪拌器設計8）管口和開孔設計答出一個得 1 分，最多得 6 分。工程概算項目的劃分。 (4 分)工程費用（ 1 分）其他費用（ 1 分）總預備費（ 1 分）專項費用（ 1 分）簡述車間設備布置需要滿足的要求。 （6 分）2.滿足生產(chǎn)工藝要求。（1 分）3.符合經(jīng)濟原則。（1 分）4.符合安全生產(chǎn)要求。（1 分）5.便于安裝和檢修。（ 1 分）6.建筑要求。（ 1 分）7.保證良好的操作條件。（1 分）17.簡述化工設計結合國情應考慮的問題（6 分）中國人民的消費水平及各種化工產(chǎn)品的消費趨勢。 （ 1 分

18、）中國化工機械設備及電氣儀表的制造能力。 （ 1 分）中國化工生產(chǎn)所用的化工原材料及設備用金屬材料的供應情況。 （1 分）中國環(huán)境保護的有關規(guī)定和化工生產(chǎn)中三廢排放情況。 （1 分）勞動就業(yè)與化工生產(chǎn)自動化水平的關系。 （1 分）資金籌措和外匯貯備情況。 （ 1 分）露天或半露天布置的優(yōu)點。 （ 4 分）建筑投資少、用地省。（1 分）利于安裝和檢修。（1 分）有利于通風。（ 1 分）防火防爆。（1 分）畫圖識圖題畫出真空泵流量調節(jié)中的真空管吸入支路調節(jié)示意圖。2.畫出通過調節(jié)換熱介質來控制換熱器溫度的控制方案示意圖。畫出離心泵出口旁路調節(jié)示意圖。畫出用提餾段塔板溫度控制塔底產(chǎn)品流量來實現(xiàn)精餾塔

19、的控制示意圖。畫出離心泵出口直接節(jié)流調節(jié)示意圖。6.畫出用精餾段塔板溫度控制塔頂產(chǎn)品流量來實現(xiàn)精餾塔控制的示意圖。計算題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，進料物質流量為 1000mol/h，進料中含乙烯 10%（mol），乙烯轉化率為 25%，計算反應器出口物料量。反應方程式如下：2C2H4+O22C2H4O解：以每小時為計算基準。進料：乙烯 =1000 10%=100（mol/h） ; （1 分）空氣 =100090%=900（ mol/h ）；（1 分）其中：氮氣 =9000.79=711（ mol/h）; （1 分）氧氣 =9000.21=18

20、9（ mol/h）; （1 分）轉化掉乙烯 =10025%=25（mol/h ）；（1 分）則產(chǎn)物中：未反應的乙烯： 10025=75（mol/h）;（1 分）生成環(huán)氧乙烷： 25（ mol/h）;（ 1 分）消耗氧氣： 250.5=12.5（mol/h）;（1 分）剩余氧氣： 189 12.5=176.5（mol/h）;（1 分）氮氣： 711（mol/h ）。（ 1 分）2.氨氧化反應器的能量衡算氨氧化反應式為：4NH 3（氣） 5O2（氣） 4NO（氣） 6H2O（氣）0此反應在25、101 3kPa 的反應熱為Hr= 904.6KJ?，F(xiàn)有25的100molNH 3/h 和 800mol

21、 空氣 /h 連續(xù)進入反應器，氨在反應器內(nèi)全部反應，產(chǎn)物在200呈氣態(tài)離開反應器。如操作壓力為 101 3kPa，計算反應器應輸入或輸出的熱量。300時 N2、O2、NO 和 H2O 的CP（N2） 29.50J/（mol）CP （O2）（mol）30.80 J/CP（NO） 30.80 J/（mol）CP（H2O） 34.80 J/（mol）解：題給的進料量由物料衡算得到反應器出口各組分的摩爾流量。n（H2O） 64100150mol/h（1 分）n（NO） 44100100mol/h（ 1 分）n（O2） 8000.215410043mol/h（1 分）n（N2） 8000.79632mo

22、l/h（ 1 分）算焓時的參考態(tài)： 25，101.3KPa，NH3（氣），O2（氣），NO（氣），H2O（氣）。因此進口的兩股物料的焓均為零。計算出口物料的焓：H（H2O） n（ H2O） C P （H2O）(200-25)=913.5KJ/h （ 1 分）H（NO） n（NO） CP （ NO） (200-25)=539KJ/h （1 分）H（O2）= n（O2） CP （ O2）(200 25)=231.77KJ/h （1 分）22CP （N2） （1分）H（N）= n（N ）(200 25)= 3262.7KJ/h0反應放熱Hr= 100(904.6 ) 4= 22615 KJ/h （

23、1 分）過程的H=22615 913.5539231.773262.7= 17668.03KJ/h（1 分）乙苯脫氫制苯乙烯，通入純乙苯為 250kg/h，乙苯與水蒸氣質量比為 1：1.3，乙苯轉化率為 50%，其中在轉化掉的乙苯中有 90%轉化成苯乙烯； 10%轉化成苯；反應如下。試計算反應器出口物料量。轉化成苯乙烯的反應：C8H10C8H8+H2轉化成苯的反應：C8H10C6H6+C2 H4解：以每小時為計算基準。每小時通入乙苯 =250kg/h=2.358kmol/h; (1 分)參加反應的乙苯2.358 50%=1.179kmol/h;剩余乙苯 =2.35850%=1.179kmol/

24、h=125kg/h; (1 分)配入水蒸氣 =2501.3=325kg/h; (1 分)在反應掉的 1.179kmol 乙苯中轉化成苯乙烯 =1.17990%=1.061kmol/h；(1 分)轉化成苯 =1.179 10%=0.1179kmol; (1 分 )則反應生成：苯乙烯 =1.061104=110.34（kg/h）;(1 分 )氫氣 =1.0612=2.33（kg/h） ;(1 分 )苯=0.117978=9.20（kg/h） ;(1 分 )乙烯 =0.117928=3.30（kg/h）;(1 分)產(chǎn)物中水蒸氣 =325（ kg/h）。(1 分)4.甲烷在連續(xù)式反應器中用空氣氧化生產(chǎn)

25、甲醛，甲烷的轉化率為40%，氧氣完全反應。CH4（氣） O2 HCHO（氣） H2O（氣）以 100mol 進反應器的甲烷為基準。假定反應在足夠低的壓力下進行，氣體便可看作理想氣體。 甲烷于 25進反應器 空氣于 25進反應器， 如要保持出口產(chǎn)物為 150，需從反應器取走多少熱量？CP（N2,150） 29.24 J/（mol）CP（HCHO ,150） 9.12 J/（ mol）CP（H2O,150） 34.00 J/（mol）CP（CH4,150） 39.2J/（ mol）0Hf （CH4） = 74.85KJ/mol0Hf （HCHO ）=115.9KJ/mol0Hf （H2O）=241

26、.83KJ/mol解：物料基難： 100mol 進料 CH4入口： CH4：100molO2： 10040%=40molN2： 402179=150.48mol（ 1 分）出口：CH4：100 40=60mol （1 分）N2： 150.48molHCHO ：40mol（ 1 分）H2O： 40mol（1 分）取 25時生成各個反應物和產(chǎn)物的各種原子（即C、O2、H2）為基準，非反應物質N2 也取 25為基準，將各個焓值計算如下。H 出 （N2,150） = nC P （N2,150） (150 25)=550KJ（1 分）0H 進（ CH4,25） = n Hf （CH4）= 74.85 100=7485KJ（ 1 分）H出（CH4,）0CH4）+nCP（CH4,） （） Hf （150= n150(150-25)=74.85+4.9 60=4197KJ（1 分）H出（H2,）0O）+nCP（H2,）（）f2O 150= n H （HO 150(150-25)=241.83+4.25 40=9503.2KJ（1 分）H出（HCHO ,）0f）+nCP （HCHO,）（）150= n H（ HCHO150(150-25)=115.9+1.1440=4590.4KJ（ 1 分）H=5