期末復習題及答案-化工設計概論可編輯

1、期末復習題及答案一一化工設計概論（可編輯）期末復習題及答案一一化工設計概論中國石油大學（北京）遠程教育學院化工設計概論期末復習題一、給出下面概念和術語的定義活塞流型反應器管件分離過程溫-始圖T-H固 定床反應器聚式流態(tài)化傳質分離過程平衡分離過程工藝流程示意圖連續(xù)過程中間反 應速率控制分離過程逆流反應器分離因子化工過程間歇過程工藝過程階段夾點化學 反應路線流化床反應器1、（）衡算式是化學反應過程物料衡算不能應用的。A（總質量衡算式；B（組分質量衡算式；C（元素原子物質的量衡算式；D（元素原子 質量衡算式2、在進行過程的物料平衡計算時，對系統(tǒng)需要分析的內容有（）。A（確定物料平衡方程式；B（確定物

2、流約束式；C（確定設備約束式；D（確定變量3、在溫-始圖中得到熱復合曲線的步驟有（）。A（劃分溫區(qū)；B（各熱流溫度按高到低順序排列；C（求每個溫區(qū)的總熱交換量;D（畫出每個溫區(qū)的總物流線4、（）不是化工設計的內容。A（反應過程選擇與優(yōu)化；B（分離過程選擇與優(yōu)化；C（廠區(qū)道路規(guī)劃與設計；D（化 工過程系統(tǒng)優(yōu)化5、管道布置圖包括下面（）圖樣。A（管件圖;B（管架圖管道施工說明；C（蒸汽伴管系統(tǒng)布置圖；D（管道平面布置圖6、（）分離過程不是速率控制分離過程。A（膜分離過程；B（反滲透分離過程；C（冷凍干燥分離過程；D（超濾分離過程7、間歇過程有（）特點A（生產靈活性高；B（易實現自動化；C（適合有固

3、相的物流；D（適合生產季節(jié)性產 品8、分離過程的選擇應分析分離過程的（）方面。A（可行性;B（經濟性;C（可靠性;D（生產規(guī)模9、對能量過程的分析方法有（）oA（能量衡算法;B（熱流分析法;C（嫡分析法;D（功衡算法10、夾點之上區(qū)域不可設置（）0A（熱阱;B（保溫器;C（熱源;D（物流混合器11、對新過程的化工設計需要進行（）A（概念設計;B（裝置設計;C（中試設計;D（反應設計12、換熱網絡設計的目的是（）。A（最小的公用工程量；B（最少的換熱器臺數；C（換熱效益最大化；D（合理的公用 工程量13、（）分離過程是擴散分離過程。A（滲析分離過程；B（結晶分離過程；C（超濾分離過程；D（精儲分

4、離過程14、能量過程的特點體現在（）方面。A（能量的形式;B（能量轉換;C（能量流率;D（能量傳遞的設施15、（）不是非工藝設計的內容。A（總圖運輸設計；B（公用工程設計；C（管路設計；D（土建設計16、設備布置圖的標注包括下面（）內容。A（平面定位尺寸；B（設備尺寸;C（高度方位尺寸；D（安裝方位標17、化工過程的特征是過程中有（）。A（中間反應;B（反應物預處理;C（最終反應;D（化學反應過程 18、在物理過程中，存在（）物料衡算式。A（總質量衡算式；B（組分質量衡算式；C（總物質的量衡算式；D（元素原子質量衡 算式19、溫-始圖中物流線在橫座標上的投影表示（）。A（溫度差;B（熱交換量;

5、C（質量;D（流率20、夾點有（）特性。A（物流匯合為總物流；B（傳熱溫差為零；C（傳熱面積為無限大；D（混合效果最大21、（）作功方式是機械功。A（電功;B（化學功；C（膨脹功；D（表面功22、降低精儲過程能耗的措施有（）oA（預熱進料;B（減少塔板數;C（減小回流比；D（增設中間再沸器23、采用表格法計算夾點溫度和最小公用工程量的步驟有（）。A（計算每個溫區(qū)內的熱量值；B（確定夾點溫差；C（劃分溫區(qū);D（計算熱級聯(lián)24、化工過程整合的要求有（）。A（過程的安全性；B（過程的可靠性；C（過程的環(huán)保性；D（過程的經濟性25、工藝過程階段中不包括（）過程。A（反應過程;B（分離過程;C（產物回收

6、過程;D（能量過程26、在進行過程的物料衡算時，必須設置基準，這些基準有（）。A（能量基準;B（時間基準;C（質量基準;D（體積基準27、氣體標準狀態(tài)的溫度和壓力是（）。A（T 273.15 K;B（T 275.15 K;C（P 0.1013 MPa;D（P 1.013 MPa28、（）不是連續(xù)過程具有的性質。A（整年不間斷進料；B（具有穩(wěn)定的反應區(qū)間；C（產物不間斷的分離；D（具有穩(wěn)定 的物流流率29、簡單過程物料衡算是指（）過程A（混合單元;B（循環(huán)過程;C（精儲單元；D（弛放過程30、管道儀表流程圖的圖面由（）組成。A（附注;B（標注;C（設備圖形;D（儀表控制31、配管工程設計的內容有

7、（）方面。A（管徑的設計;B（管架的設計;C（閥件的選擇;D（管的設計32、（）不是分離過程的要素。A（分離裝置;B（分離劑;C（ 一股多組分進料物流；D（ 一股單組分進料物流33、按流態(tài)分類，流化床反應器可分為（）。A（氣一液一周三相流化床反應器；B（散式流化床反應器；C（鼓泡流化床反應器;D（快速循環(huán)流化床反應器34、溫-始圖中物流線左右平移時，不影響物流的（）性質。A（流率;B（溫度差;C質量（;D（熱交換量35、計算產物選擇性需要（）數據。A（流率;B（產物生成量；C（原料消耗量；D（產物與原料的關系比36、（）不是車間裝置布置的發(fā)展趨勢。A（露天化;B（大型化;C（集中化;D（定型化

8、37、化學反應過程的主要內容有（）方面。A（傳熱;B（反應;C（流速;D（傳質38、組分混合有（）特點。A（自發(fā)過程;B（?G減小的過程;C（?G增加的過程;D（?S減少的過程39、（）不是管件的連接方式。A（法蘭連接;B（對焊連接;C膠粘連接（;D（螺紋連接40、基本建設階段有（）時期。A（投資決策前時期；B（驗收時期;C（投資時期;D（開工時期判斷題1、綜合產品評估法反映了副產品的經濟性和重要性。（A（對；B（錯）2、管道的設計要考慮熱膨脹和熱補償所帶來的影響。（A（又寸；B（錯）3、化工過程都是穩(wěn)態(tài)過程。（A（對；B（錯）4、新建設的化工裝置在試生產前需要進行試車。（A（對；B（錯）5、

9、泵吸入管道的設計沒有要求的，可以根據情況設計。（A（對；B（錯）6、閥門的選用必須考慮流體的性質、壓力、溫度和閥門的材質。（A（對；B（錯）7、在設計管道管徑時，對流體流速是有限制的，存在最大允許流速。（A（對；B（錯）8、描述能量“質”屬性的定律是熱力學第二定律。（A（對；B（錯）9、穩(wěn)定流動體系是指與環(huán)境之間存在物質和能量交換的體系。（A（對；B（錯）10、能量就是能量，沒有高低、優(yōu)劣之分。（A（對；B（錯）工廠布置圖包括廠區(qū) 布置圖和設備布置圖（車間布置圖）。（A（對；B（錯）塔的設計時一定要設計人孔或手 孔。（A（對；B（錯）非金屬管材用于腐蝕性介質，溫度和壓力較高的場合。（A（對；B

10、（錯）化工過程整合與優(yōu)化的目的是使工藝更加完整。（A（對；B（錯）工藝過程費用估算的目的是確定投資額度。（A（對；B（錯）分離因子表征混合物在分離過程中可得 到的分離程度的一種量度。（A（又寸；B（錯）對于小直徑、高度大的塔應采用單排布 置。（A（對；B（錯）封閉體系是指與環(huán)境沒有物質和能量交換的體系。（A（對；B（錯）儀表的控制符號有圖形符號、字母代號和儀表位號。（A（對；B（錯）夾點處內部換熱最大，經濟效益最大。（A（對；B（錯）自由度分析就是要確定過程或單元的未知量個 數。（A（對；B（錯）化工設計是針對化工過程某個單元操作的設計。（A（對；B（錯）在容器的設計時，一定要設計上放空、溢流

11、和排放設施。（A（對；B（錯）夾點之下不應設置任何公用工程加熱器。（A（又寸；B（錯）一個化工產品只有一種反應路線來生產。 （A（對；B（錯）化工過程就是化學反應的過程。（A（對；B（錯）按照管道儀表流程圖（PID）的設計程序，管道儀表流程圖有6個以上版本。（A（對；B（錯）化工設計的目標是使化工工藝過程中各個單元的設計達到最佳。（A（對；B（錯）化學平衡常數可用來評估反應熱效應的大小。（A（又寸；B（錯）選擇性是指目的產物占已轉化反應原料的 分量。（A（對；B（錯）流化床反應器最明顯的特征就是氣流是下進上出，固體質量與浮 力相近。（A（對；B（錯）分離過程是自發(fā)的過程。（A（ Xt; B（錯

12、）溫-始圖是以溫度T 為縱軸，以熱始H為橫軸的曲線圖。（A（對；B（錯）、如何得到理想條件下氣一液系 統(tǒng)中的分離因子，、泵管道布置的一般要求是什么，什么是分離過程，有何特征，、什么是化學反應過程，其主要內容是什么，、車間設備布置的內容有哪些，、在進行化工設計時，化工設計將受到哪幾方面的限制，、廠區(qū)布置的基本任務和要求是什么，、化工設計分為幾個階段，分別是什么，、化工工藝過程的整合與優(yōu)化的基本思路是什么，配管工程設計的內容有幾個 方面，分別是什么，有幾類管道布置，其一般要求是什么，化工設計分為哪幾類設計， 為什么要對所設計的工藝過程進行費用估算，工藝過程費用估算方法有哪幾種，夾點 的定義和夾點的

13、特征，如何進行換熱網絡的設計，原料路線選擇應遵循什么原則，在 進行工藝過程設計時，其設計的程序是什么，在工藝過程的篩選和評價中，過程整 合的內容有哪些，在化工設計中，基本上需要進行幾類計算，分別是什么，對存在化 學反應的系統(tǒng)進行物料衡算時，有幾種方法，分別是什么，為什么要設立基準?；鶞?可否在自由度分析時作為已知條件，進行能量衡算的基本程序是什么，儀表控制點的標注由幾部分組成，設備布置圖的標注有哪些，如何得到配管工程中管道的管 徑，有哪幾種方法將工業(yè)管道進行分類，在什么情況下要對管道進行熱補償，熱補償的方法有哪些，管道布置圖的標注有哪些，在燃料油容器上設計哪些部件，有兩個熱流股與兩個冷流股進行

14、換熱，其進出口溫度和熱容如下表所示。如果最小的溫差？Tmin 10?,試確定該交換網絡的夾點溫度 T和最小公用工程用量。物流類型及編號 熱容流率(kW/K)初始溫度(?)目標溫度H1 6.0 525 300H2 4.0 485 375C1 4.0 300 475 C2 5.0 275 515 H2轉化為環(huán)己烷的流程示意圖見下圖：已知輸入系統(tǒng)中的苯有99 %反應生成環(huán)己烷，進入反應器物流的組成為80%H2和20 %C6H6摩爾分數，下同，產物物流中含有3 %的H2請對總單元、反應器單元、冷凝分離單元進行自由度分析。4、計算下表中3股冷流的冷復合曲線，并用熱始圖表示。物流類型及編號 熱容流率(kW

15、/K)供應溫度(?)目標溫度(?)冷流1 5.0 80280 冷流 2 3.0 50 200冷流3 2.0 60 160 5 、對下圖的單元操作進行自由度分析：中國石油大學(北京)遠程教育學院化工設計概論期末復習題答案一、給出下面概念和術語的定義 T為縱軸，以熱始H為橫軸的曲線圖，它表示了物流的熱特性。6、固定床反應器：是指所用固體催化劑，或固體反應物，固定于反應器中的一 類反應器。7、聚式流態(tài)化：在流化床反應器中，固體顆粒在不同程度上成團聚狀態(tài)。8、傳質分離過程平衡分離過程24小時，每周運行7天，幾乎全年都在基本不變的穩(wěn)定條件下運行，直到為了檢修而停車。11、中間反應：就是指原料預處理過程中

16、所發(fā)生的化學反應過程。如一氧化碳 轉化為氫的變換反應、乙醇氧化制乙醛的反應12、速率控制分離過程：是指通過某種介質如半透膜，在壓力差、溫度差、濃 度差、電位差或其它梯度所造成的強制力的推動下，依靠各組分擴散傳遞速度的差 異實現組分的分離。13、逆流反應器：所有反應物料在反應器中逆流運行。14、分離因子：是表征混合物在特定分離過程中可以得到的分離程度的一種量 度。15、化工過程：是指通過化學反應，使原料變成合格的目的產品時所經歷的、 進行的一切事件。16、間歇過程：是指一個裝置，或幾套裝置，或所有裝置，都設計成經常地開 車和停車，來生產一個產品。17、工藝過程階段：是化學工藝過程中的一部分，是由

17、一個化學反應、反應物 的預處理和反應產物分離構成的一個工藝過程。18、夾點：在溫-始圖上通過冷、熱復合曲線的平移，首次出現的相交點，就叫夾點。19、化學反應路線：是指由反應原料到產品的各步反應順序所組成的整體。一 個化工產品，常常有多個反應途徑。20、流化床反應器：是指在反應器中流體氣體和液體高速由下而上通過床 層，帶動床內的固體顆粒迅速運動，并使之懸浮在流動的氣流中，從而表現出類似 流體流動的一些特征的反應器。二、單項與多項選擇題1、B;2、ABCD;3 ABCD;4 C;5、ACD;6 C;7、ACD;8 ABCD;9 AC;10、A;11、AC;12、CD;13 BD;14、AD;15、

18、C;16、ABCD;17 ABCD;18、ABCD;19 B ;20、BC;21、C;22、ACD;23 ABCD;24 ABCD;25 C ;26 ;BCD 27 AC;28 B;29 BD;30 ABCD;31 ABCD;32 D;33 BCD;34、BD;35、BCD;36 B;37、ABD;38 AB ;39、C;40、AC;三、判斷題 A;2、A;3、B;4、A;5、B;6、A;7、A;8、A;9、A;10、B;11、A;12、A;13、B;14、B;15、B;16、A;17、B;18、B;19 A、；20、B;21、A;22、B;23、A;24、A;25、B;26 B、；27、A;

19、28 B、；29、B;30、B;31、A;32 B;33 A;四、簡答題1、答：在理想條件下，氣液系統(tǒng)中組分在氣相和液相之間達到平衡，并服從拉 烏爾定律和道爾頓定律，即式中yi , xi 分別為i在氣相和液相中的摩爾分數；p 總壓;pii在氣相中的分壓；pi0純液體i的蒸氣壓。在此情況下，平衡比為因此雙組分i、j的分離因子為：，即分離因子aij為i、j組分在操作溫度下 的飽和蒸汽壓之比，也常稱為相對揮發(fā)度。、答：泵管道布置的一般要求是？、在滿足工藝要求的前提下，滿足泵正常運行 及維修檢查的要求。？、應避免熱膨脹對泵出入口管道的影響，減少管道作用在泵 管嘴處的應力和力矩。？、在充分滿足管道柔性的

20、前提下，使泵出入口管道最 短。？、設計出合理的泵維修檢查所需的空間，使泵的管道、閥門手輪不影響維修 和檢查操作。答:分離過程是指將一混合物轉變?yōu)榻M成互不相同的兩種或幾種產品的操作。 其特征是要有混合物原料、以及分離劑，和分離設施。、答：化學反應過程是指一種化合物或多種化合物通過化學反應，化學變化轉變?yōu)榱硪环N或幾種化合物的過 程。其主要內容是反應器內的反應、傳質和傳熱。、答：車間設備布置的內容有（1）確定各個工藝設備在車間平面和立面位置;（2）確定某些在工藝流程圖中的一般不予表達的輔助設備或公用 設備的位置；（3）確定供安裝、操作與維修所用的通道系統(tǒng)的位置與尺寸 ；（4）在上述 各項的基礎上確定

21、建筑物、構筑物與場地的尺寸 ；（5）確定管道、電氣儀表管線、采 暖通風管道的走向和位置。、答：在進行化工設計時，化工設計將受到四方面的限制，分別是化工資源限 制、環(huán)保限制、水資源限制、化工技術限制。、答：8、答：9、1）、原料到產物的反應路線選擇。（2）、根據完整的工藝過程是由工藝過程 階段組成的特點，確定段數。（3）、每段中進行反應過程的優(yōu)化、分離過程的優(yōu) 化。（4）、每段之間如何聯(lián)系。（5）、確定整個工藝過程的物料衡算和能量衡算。（6）、確定整個工藝過程的操作條件，包括修正各階段的操作條件。（7）、熱交換網絡的設計。（8）、通過上述幾步，合成出數個工藝過程，再由經濟核算，環(huán)保條件下利潤至上

22、原則，確定最優(yōu)工藝過程。10、答：配管工程設計的內容有7個方面，分別是管徑的設計、管道的選材及 其規(guī)格選用、接管方式的選擇、管件的選用、閥件的選擇、管架的設計、管道的布 置。11、答：有2大類管道布置，架空布置和地下布置。其一般要求是 ？、管道布置 要符合有關的規(guī)范、標準和慣例。？、符合工藝專業(yè)對配管的要求。？、管道布置應 盡量架空敷設。？、盡量“步步高”或“步步低”，不出現或少出現氣袋和液袋。？、管道過人行道h?2m過公路？4.5m,過鐵路？6m ？、管道布置不應妨礙設備、機泵和儀表的操作和維修。？、采用管溝敷設時，溝底應有？2%的坡度，在最低處設排水點。？、管道本身應有足夠的柔性，應盡量利

23、用管道的自然形狀對熱脹自行進行補償。？、管道穿過墻壁、樓板及平臺時，孔洞的大小？管外徑或隔熱層外徑加50 mm管道不應穿過防火墻和防爆墻。？、除了必要的法蘭或螺紋連接外，應盡可能采用焊接連接。法蘭的位 置應避免處于人行通道和機泵上方。輸送腐蝕性介質管道上的法蘭應設安全防護 罩。？、并排布置的管道應設置合理的間距。？、直管段兩相鄰環(huán)焊縫的允許最小距 離？2.5倍焊縫厚度，且？ 50 mm;要求消除應力時不得？ 5倍焊縫高度，且？ 80mm12、答：答:答:答:-始圖上通過冷、熱復合曲線的平移，首次出現的相交點， 就叫夾點。夾點的特征是在夾點處，傳熱溫差為零，傳熱面積無限大，系統(tǒng)內部換 熱達到最大

24、。16、答：答:答:1）、搜集和評價資料、新方法。（2）、計算、整理關鍵數據。（3）、確定設計基礎。（4）、過程的整合與優(yōu)化。19、答：答:1）、整個化工過程的物料和能量核算，確定進料組成和流率，產物 和副產物的組成、流率及三廢的生成量。（2）、過程中各個單元操作的物料和能量 核算，確定進出該單元操作的各個物流的組成和流率，以及操作條件。（3）、確定整個化工過程，需要公用工程提供的蒸汽、水、電或其他燃料等的消耗定額和條 件。21、答：答:答:答:答：構 筑物及其構件的尺寸，設備的名稱、位號、設備在廠房建筑內的定位尺寸及其他說明等。26、答：答:答:答:答：總物料平衡式：F1 + F2,F3 +

25、 F4組分物料平衡式：苯平衡F2,0.80 F3水平衡 0.65 Fl,0.19 F3醇平衡 1-0.65 Fl, 1-0.80-0.19 F3 + F4對上述四個物料平衡方程，任選出3個組成一次方程組，并進行求解方程組，得：Fl , 6333 kg/hF2 , 17333 kg/hF3,21666 kg/h2、解:Tmin 10?/2 5?對應的物流 C1 C2 H1 H2 物流溫度(?) 300 475 275 515 525 300 485 375對應的邊界溫度 305 480 280 520 520 295 480370邊界溫度順序280 295 305 370 480 520 2、作

26、熱能階圖：3、熱量的復合溫度范圍A T(0C)480,520 40 ,1.0 ,40.0 過量370,480 110 ,1.0 ,110.0 過量305,370 65 3.0 195.0不足295,305 10 ,1.0 , 10.0 過量280,295 15 5.0 75.0不足按能量傳遞原則：本題夾點溫度T為305 ?和280?或280?最小熱源：AHmin,(,40.0,110.0+195.0)+(,10.0+75.0),110.0 kW最小冷源：A Hmin,0 kW3、解：總單元自由度分析：這是一個2進1出體系。進入體系的物流為：純氫物流、純苯物流，因此變量為 2個;流出體系的物流為產物物流， 組分為環(huán)己烷、氫和苯，變量為 4個，已知條件為1個（氫氣含量）， 物流約束方程1個；總單元物料平衡方程2個（氫和碳元素），化學 反應約束方程1個；這樣，總單元的總變量數為6個，已知條件1個, 方程4個，自由度為1。反應器單元的自由度分析：這是一個1進1出體系。進入體系的 物流為：氫和苯的混合物，