化工设计复习题

1、化工设计概论复习题一、单项选择题1. 管道布置图的常用比例为1:50和1:100，如果管道复杂时可以采用的比例为1:20或（ A ） A 1:25 B 1:40 C 1:75 D 1:1502管道布置图中管道上阀门的表示方法是（ D ）A图形 B符号C示意图D图形和符号3. 立式容器的管口方位取决于管道布置的需要，一般划分为操作区和（D） A 加料区 B 观察区C 生产区 D 配管区4化工厂厂房的平面布置最常采用的形状是（ A ）A长方形 BL形CT形 DU形5.物质燃烧的必要条件包括物质本身具有可燃烧性、环境中气体含有助燃物和（D）。A 较高压力 B 封闭空间C 氧气 D 明火6.进行可行性

2、研究和编制设计任务书的依据是（ A ）A 项目建议书 B 初步设计C 工程设计 D 扩大初步设计7.防垢处理时，对循环水进行酸处理通常采用（ B ）A 盐酸 B 硫酸C 硝酸 D 磷酸8. 管路布置图包括管路布置平面图和（ B ） A 立面图 B 剖面图C 主视图 D 俯视图9. 化工厂房整体布置的方式包括分离式和（C）。阶段式 并排式集中式 连续式10. 工艺管道及仪表流程图中包括图形，标注，图例和（ A）A 标题栏 B 菜单栏 C 明细栏 D 签字栏11.可行性研究中的需求预测包括国内外需求情况预测和（B）产品的质量分析 产品的价格分析产品的产量分析 产品的效益分析12. 化工设备图中细部

3、结构的表达方法包括局部放大法和（ D ）A 断开画法 B 分段画法 C 简化画法 D 夸大画法13.生产工艺流程草图的主要组成部分包括物料流程、图例和（A）。 设备一览表 标题栏技术要求 文字注释14当采用双层管架布置管道时，一般布置于下层的是（ A ） A工艺管道 B公用工程管道C高温管道 D高压管道15.化工设备图的视图表达方案包括选择主视图，确定视图数量和（ C ）。 绘图比例 辅助视图表达方法 设备尺寸16. 确定化工设备图视图方案时，应考虑到化工设备的（ C ）A 结构特点 B 图示特点C 结构特点和图示特点 D 材料特点17可行性研究为上级机关投资决策和编制、审批设计任务书提供（

4、A ）。A可靠的依据 B必要的依据C可靠的报告 D必要的报告18.通常状况下，换热器与其他设备之间的水平距离至少为（C）2 m 3 m 1 m 5 m19化工设备布置和管道布置设计的依据是（ C ） A工艺流程图 B物料流程图C工艺管道及仪表流程图D工艺流程草图20. 车间平面露天布置的基本方案是（ D ）A 组合型布置 B L形布置C T形布置 D 直通管廊长条布置21中小型化工生产车间用电电压通常为（ C） A110V B220VC380V D6000V22设备布置图的视图配置包括平面图和（ A ） A 剖视图 B 俯视图C 正视图 D 左视图23反应釜釜顶及管道上的仪表主要为指示、记录和

5、（ D ） A流量表 B温度表C压力表 D报警压力表24. 化工设备图的主视图一般采用的表达方法是（ A ）全剖视 半剖视正视 俯视25设备布置图的视图的图幅一般采用（ B ） A零号图纸 B一号图纸C二号图纸D三号图纸26.化工生产中使用最广泛的热源是（C） A 热水 B 电C 水蒸气D 煤27决定整个车间基本面貌的关键性步骤是工艺流程设计和（ B ）A管道设计 B车间布置设计C工程设计D化工设备设计28.车间内部管道安装施工的依据是（ B ） 工艺流程图 管道布置图 设备布置图 设备装配图29.循环水出现水质变化时，必须对其进行（C ） 加热 冷却 水质稳定处理 稀释30辅助管路系统图应表

6、示出系统的（ B ） A部分管路 B全部管路C物料管路 D公用工程管路二、填空题1.化工厂厂房的轮廓在平面上以 长方形 最为采用。2一般的化工设计工作程序是以 基础设计 依据提出项目建议书。3.化工设备图中较多的使用了局部放大图和 夸大画法 来表达细部结构。4.掌握国内外化工技术经济的资料，仅靠设计人员自己搜集是不够的，还应取得技术信息部门的配合，有时还要向 咨询部门 提出咨询。5. 管道标注的内容包括三个组成部分：即管道号、 管径 和管道等级。6循环水的水质稳定处理包括排污，防垢， 防腐蚀 ，防止微生物生长和除机械杂质。7.化工设备图中的明细表是说明组成本张图纸的 各部件 的详细情况。8.

7、化工厂厂房的平面布置最常采用的形状是 长方形计 。9.人工手动控制间歇反应器的主要控制指标是反应温度（压力）和 反应时间 。10.当辅助管道系统比较复杂时，待工艺管道布置设计完成后，另绘 辅助管道 及仪表流程图予以补充。11.评价化工工程设计成果技术上的先进性和经济上的合理性是通过对该工程的综合 技术经济 指标值的分析来进行的。12. 非标准设备是化工过程中需要 专门设计 的特殊设备。13.车间布置平（剖）面图是工艺提供给 其他专业 的基本设计条件。14. 中小型化工生产车间用电电压通常为 380V 。15车间内部管道安装施工的依据是 管道布置图 。16.化工设备图的主视图一般采用 全剖视 的

8、表达方法。17循环水出现水质变化时，必须对其进行 水质稳定处理 。18.泵应尽量靠近 供料设备 以保证良好的吸入条件。19.换热器配管前需要先确定 换热器两端 和法兰周围的安装和维修空间。20.设备布置图上一般不标注设备的定型尺寸、而只标注设备安装的 定位尺寸 。21管道综合材料表包括管道、管件、阀门、型钢等的材质、规格和 数量 。22. 决定整个车间基本面貌的关键性步骤是 工艺流程设计 和车间布置设计。23.对循环水进行防垢处理时，通常添加的阻垢剂是 聚磷酸盐 。24.任何管道都不是直接铺设在管架梁上，而是用支架支撑或固定在 支架梁 上。25项目建议书是进行可行性研究和 编制设计任务书 的依

9、据。26.燃烧和爆炸的 危险性 可以划分为第一次危险和第二次危险两种。27化工生产中使用最广泛的热源是 水蒸气 。28.中小型化工厂的设备布置，除了气温较低的地区外，一般都可采用 室内和露天联合布置 方案。29生产方法和工艺流程的确定一般要经过收集资料及调查研究、 落实设备 和全面对比。30. 立式容器的管口方位取决于管道布置的需要，一般划分为 操作区 和配管区31化工设备图的基本形体以 回转体 为主。32. 化工设备图的视图表达方案包括 选择主视图 ，确定视图数量和表达方法。33确定化工设备图视图方案时，应考虑到化工设备的 结构特点 和图示特点。34.对循环水进行防垢处理时，通常采用 硫酸

10、对循环水进行酸处理。35物料衡算过程中收集的数据资料包括设计任务所规定的已知条件和与过程有关的 物理化学参数 。36. 管道布置图中管道上阀门的表示方法是 图形和符号 。37车间平面露天布置的基本方案是 直通管廊长条布置 。38在编写初步设计说明书时进行的工艺计算的基础数据来源包括物料及热量计算数据和 主要化工数据 。39化工厂房整体布置的方式包括分离式和 集中式 。40管口方位图应表示出全部 管口 、吊耳、支脚及地脚螺栓的方位。41目前较大型的石油化工厂第一优先考虑的车间布置形式是 露天布置 。42. 进行工艺流程设计方案比较的基本前提是保持 原始信息 不变。43管路布置图包括管路布置平面图

11、和 剖面图 。44. 流程设计的主要任务包括确定生产流程和 绘制工艺流程图 。45扩大初步设计的设计文件应包括设计说明书和 说明书的附图、附表 。三、名词解释题1可行性研究是对拟建项目进行全面分析及多方面比较，对其是否应该建设及如何建设作出论证和评价，为上级机关投资决策和编制、审批设计任务书提供可靠的依据。2管道布置图管道布置图又称为管道安装图或配管图，它是车间内部管道安装施工的依据。管道布置图包括一组平面剖视图，有关尺寸及方位等内容。3基础基础是建筑物的下部结构，埋在地面以下，它的作用是支承建筑物，并将它的荷载传到地基上去。4物料流程图物料流程图是在全厂总工艺流程图基础上，分别表达各车间内部

12、工艺物料流程的图样。在流程上标注出各物料的组分、流量以及设备特性数据等。5弱电弱电指电讯设备、仪表仪器用电位置以及生产联系的讯号。6管段图表示一段管道在空间的位置的图形。7管口方位图表示设备上各管口以及支座等周向安装的图样。8装配图表示化工设备的结构、尺寸、各零部件间装配连接关系，并写明技术要求和技术特性等技术资料的图样。9采暖是指在冬季调节生产车间及生活场所的室内温度，从而达到生产工艺及人体生理需求，实现化工生产的正常运行。10工艺流程草图工艺流程草图亦称方案流程图、流程示意图、流程简图，是用来表达整个工厂或车间生产流程的图样。11标准设备是成批成系列生产的设备，可以现成买到。12设备布置图

13、设备布置图是表示一个车间或工段的生产和辅助设备在厂房建筑内外布置的图样。13设备安装详图表示固定设备的支架、吊架、挂架、设备的操作平台、附属的栈桥、钢梯等结构的图样。14地基地基是建筑物的下面，承载建筑物重量的全部土壤。15循环水的浓缩在冷却塔中循环水由于部分水分蒸发，从而相对使水中盐的浓度增加的想象。四、简答题1简述换热器的布置方案。1）换热器的布置原则是顺应流程和缩短管道长度，故它的位置取决于与它密切联系的设备的位置。2）布置的空间受限制时，如原来设计的换热器显得太长，可以换成一个短粗的换热器以适应布置空间的要求。3）换热器常采用成组布置，水平的换热器可以重叠布置，串联的相同的或大小不同的

14、换热器都可重叠。2简述选择生产方法和工艺流程确定的步骤。（1）搜集资料，调查研究。这是确定生产方法和选择工艺流程的准备阶段。（2）落实设备，是完成生产过程的重要条件，是确定技术路线和工艺流程时必然要涉及的因素。（3）全面对比分析各种内容，包括几种技术路线在国内外采用的情况及发展趋势，产品的质量情况，生产能力及产品规格，原材料、能量消耗情况，建设费用及产品成本，三废的产生及治理情况。3简述设备布置图的内容。（1）一组视图，表示厂房建筑的基本结构和设备在厂房内外的布置情况。（2）尺寸及标注，在图中注写建筑物定位轴线的编号，与设备布置有关的尺寸，设备的位号与名称等。（3）安装方位标，指示安装方位基准

15、的图标。（4）说明与附注，对设备安装有特殊要求的说明。（5）设备一览表，列表填写设备位号、名称等。（6）标题栏，注写图名、图号、比例等。4简述泵设备的选用与设计程序。（1）确定泵型（2）确定选泵的流量和扬程（3）确定泵的安装高度（4）确定泵的台数和备用率按泵的操作台数（5）校核泵的轴功率（6）确定冷却水或驱动蒸汽的耗用量（7）选用电动机（8）填写选泵规格表5简述管道立面布置图的画法。（1）画出地平线或室内地面、各楼面和设备基础，标注其标高尺寸。（2）用细实线按比例画出设备简单外形及所有管口，并标注设备名称和位号。（3）用粗单实线画出所有主物料和辅助物料管道，并标注管段编号、规格、物料代号及流向

16、箭头和标高。（4）用规定符号画出管道上的阀门和仪表控制点，标注阀门的公称直径、型式、编号和标高。 6简述燃烧与爆炸的危险程度。（1）爆炸和燃烧的危险性可以划分为第一次危险和第二次危险两种。（2）第一次危险是指系统或设备内潜在的有发生火灾爆炸的可能的危险，在正常的情况下不会危及安全，但是当误操作或外部偶然直接或间接的原因引起燃烧和爆炸（3）第二次危险是指由第一次危险所引起后果，直接危害人身，设备以及构筑物的危险。7简述施工图设计中工艺管道及仪表流程图包括的内容。（1）图形，将各设备的简单形状按工艺流程次序，展示在同一平面上，配以连接的主辅管线及管件、阀门、仪表控制点符号等。（2）标注，注写设备位

17、号及名称、管段编号、控制点代号、必要的尺寸、数据等。（3）图例，代号、符号及其他标注的注明，有时还有设备位号的索引等。（4）标题栏，注写图名、图号、设计阶段等。8简述车间布置设计的主要任务。（1）车间布置设计的主要任务是确定整个工艺流程中的全部设备在平面上和空间中的正确的具体位置。（2）确定厂方或框架的结构型式。9简述反应器设计的要点。（1）保证物料转化率和反应时间。（2）满足反应的热传递要求。（3）设计适当的搅拌器或类似作用的机构。（4）注意材质选用和机械加工要求。10简述化工车间管道布置设计的任务。（1）确定车间中各个设备的管口方位和与之相连接的管段的接口的位置（2）确定管道的安装连接和铺

18、设，支撑方式。（3）确定各管段在空间的位置。（4）画出管道布置图，表示出车间中所有管道在平面和立面的空间位置，作为管道安装的依据。（5） 编制管道综合材料表，包括管道，管件，阀门，型钢等材质，规格和数量。11简述工艺管道及仪表流程图中设备标注的内容及要求。（1）位号，设备位号在整个车间（装置）内不得重复，施工图设计与初步设计中的编号应该一致。如果施工图设计中设备有增减，则位号应按顺序补充或取消。（2）名称，设备的名称应该前后一致。12简述工程概算项目中专项费用的内容。（1）投资方向调节税，有时国家在特定期间可停征此项税费。（2）建设期贷款利息，指银行利用信用手段筹措资金对建设项目发放的贷款，在

19、建设期间根据贷款年利率计算的贷款利息金额。（3）铺底流动资金，按规定以流动资金的30%作为铺底流动资金，列入总概算表。13简述塔形选择的基本原则。（1）生产能力大，弹性好。（2）满足工艺要求，分离效率高。（3）运转可靠性高，操作、维修方便。（4）结构简单，加工方便，造价较低。（5）塔压降小。14简述车间平面布置的要求。（1）适合全厂的总图布置，与其他车间、公用工程系统、运输系统等结合成一个有机整体。（2）保证经济效益，尽量做到占地少、基建和安装费用少、生产成本低。（3）便于生产管理、物料运输，操作维修要方便。（4）生产要安全，并妥善解决防火、防毒、防腐、防爆等问题。（5）要考虑将来扩建、增建和

20、改建的余地。15简述工艺流程设计的基本方法。（1）一个优秀的工程设计只有在多种方案的比较重才能产生。进行方案比较首先要明确判据，工程上常用的判据有产物收率、原材料单耗、能量单耗、产品成本、工程投资等。此外，也要考虑环保、安全占地面积等因素。（2）进行方案比较的基本前提是保持原始信息不变。过程的操作参数等原始信息，设计者是不能变更的。设计者只能采用各种工程手段和方法，保证实现工艺规定的操作参数。16简述塔设备的布置方案。（1）独立布置。（2）成列布置。（3）成组布置。（4）沿建筑物或框架布置。（5）室内或框架内布置。17简述车间布置设计的内容。（1）车间厂房布置，是对整个车间各工段、各设施在车间

21、场地范围内，按照它们在生产中和生活中所起的作用进行合理的平面和立面布置。（2）设备布置，是根据生产流程情况及各种有关因素，把各种工艺设备在一定的区域内进行排列。在设备布置中又分为初步设计和施工图设计两个阶段，每一个设计阶段均要求平面和剖面布置。18简述换热器设计时介质流程的确定方法。（1）腐蚀性介质走管程，（2）毒性介质走管程，（3）易结垢的介质走管程，（4）压力较高的介质走管程，（5）温度高的介质走管程（6）粘度大、流量小的介质走管程。（7）雷诺数小的走管程。五、画图题1画出换热器分流调节控制方案的示意图2画出常压塔的塔顶馏出液的冷却水流量控制方案示意图 3画出真空泵流量调节中的真空管吸入管

22、阻力调节示意图4画出加压塔塔顶通过冷却水流量控制冷凝器的传热量方案的示意图。5画出离心泵出口直接节流调节示意图。6画出通过调节传热面积来控制换热器温度的示意图。六、计算题1.利用甲烷在空气中氧化制取二氧化碳，该过程的化学反应方程式如下： CH4（气）2O2 CO2（气）2H2O（气）已知甲烷的转化率为65%，氧气完全反应。如以100mol进反应器的甲烷为基准。假定反应在足够低的压力下进行，气体便可看作理想气体。（假定空气中含有79%的氮气和21%的氧气）甲烷于25oC进反应器，空气于25oC进反应器，如要保持出口产物为150oC，需从反应器取走多少热量？ （N2,150oC）29.24 J/（

23、moloC）（CO2,150oC）39.52 J/（moloC） （H2O,150oC）34.00 J/（moloC）（CH4,150oC）39.2J/（moloC）H0f （CH4）=74.85kJ/molH0f （CO2）=393.5kJ/molH0f （H2O）=241.83kJ/mol解：以100mol进反应器的甲烷为基准：则反应器入口物料组成为：CH4：100mol O2：210065%=130mol N2：130/2179=489mol出口：CH4：100（10.65）=35mol N2：489molCO2：65mol H2O：130mol取25oC时生成各个反应物和产物的各种单质

24、（即C、O2、H2）为基准，非反应物质N2也取25oC为基准将各个焓值计算如下。进料焓值：H进（CH4,25oC）= nH0f （CH4）=74.85100=7485kJ出料焓值：H出（N2,150oC）= n（N2,150oC）(15025)=1787kJH出（CH4,150oC）= nH0f （CH4）+n（CH4,150oC）(150-25)=（74.85+4.9）35=2447KJH出（H2O,150oC）= nH0f （H2O）+n（H2O,150oC）(150-25)=（241.83+4.25）130=30885KJH出（CO2,150oC）= nH0f （CO2）+n（CO2,1

25、50oC）(150-25)=（393.5+4.94）65=25256KJ需从反应器的热量：H=178724473088525256（7485）=49326KJ2乙苯脱氢制苯乙烯时，通常利用水蒸气将热量带入反应器中。已知某厂乙苯脱氢制苯乙烯的过程中采用的水蒸气与乙苯的摩尔比为14，通入脱氢反应器的水蒸气和纯乙苯的总量为60 kmol/h，乙苯转化率为60%，其中在转化掉的乙苯中有80%转化成苯乙烯；20%转化成苯；试计算反应器出口各物料的摩尔流量。转化成苯乙烯的反应： C8H10C8H8+H2 转化成苯的反应：C8H10C6H6+C2H4 解：以每小时为计算基准。每小时通入乙苯：601/15 =

26、4 kmol/h； 参加反应的乙苯：460%=2.4 kmol/h；剩余乙苯：42.4=1.6 kmol/h； 配入水蒸气：6014/15=56 kmol/h；在参加反应的乙苯中，转化成苯乙烯反应掉的乙苯：2.480%=1.92 kmol/h；转化成苯反应掉的乙苯：2.420%=0.48 kmol/h； 则反应生成：苯乙烯：1.92 kmol/h；氢气：1.92 kmol/h；苯：0.48 kmol/h；乙烯：0.48 kmol/h；产物中水蒸气：56 kmol/h。3工业上采用乙烯在空气中直接氧化法制备环氧乙烷。在催化剂的作用下，乙烯在过量的空气中进行氧化反应，已知料物质流量为1000mol

27、/h，进料中含乙烯30%（mol），乙烯转化率为35%，计算反应器出口各物料的摩尔流量。（假定空气中含有79%的氮气和21%的氧气）反应方程式如下：2C2H4+O22C2H4O解：以每小时为计算基准。进料：乙烯=100030%=300（mol/h）；空气=100070%=700（mol/h）；其中：氮气=7000.79=553（mol/h）； 氧气=7000.21=147（mol/h）； 转化掉乙烯=30035%=105（mol/h）；则产物中：未反应的乙烯：300105=195（mol/h）；生成环氧乙烷：105（mol/h）；消耗氧气：1050.5=52.5（mol/h）；剩余氧气：147

28、52.5=94.5（mol/h）；氮气：553（mol/h）。4. 乙烯直接水合制乙醇是工业上常见的制备乙醇的方法。其主反应是：C2H4H2O C2H5OH同时存在的副反应包括：2C2H4H2O (C2H5)2OnC2H4 聚合物C2H4 +H2O CH3CHO + H2已知进入反应器的混合气的组成为：C2H4为86%，惰性气体为13%，H2为1%；乙烯的单程转化率为7%（其中生成乙醇占95%，生成乙醚占2%，聚合物占2%，生成乙醛占1%），求出反应器的组成物的流量？（以100mol干燥气为计算基准）解：若以100mol干燥气为计算基准，则反应器入口混合气的各组分的量：C2H4：86mol；惰

29、性物质：13mol；H2：1mol 反应器出口的各组分的量：经过反应器转化的乙烯 867%=6.02mol其中生成乙醇 6.0295%=5.719mol生成的乙醚 6.022%0.5=0.0602mol生成的聚合物 6.022%=0.1204mol生成的乙醛 6.021%=0.0602mol生成的氢气 6.021%=0.0602mol出口氢气的总量 1+0.0602=1. 0602mol未反应的乙烯 86（1-7%）=79.98mol惰性组分量 13mol5.氨氧化反应器的能量衡算，氨氧化反应式为：4NH3（气）5O2（气） 4NO（气）6H2O（气）此反应在 25oC、1013kPa的反应热

30、为H0r=904.6KJ。现有25oC的100molNH3/h和950mol 空气/h连续进入反应器，氨在反应器内全部反应，产物在300 oC呈气态离开反应器。如操作压力为1013kPa，计算反应器应输入或输出的热量。（假定空气中含有79%的氮气和21%的氧气）300 oC时NO、O2 和 H2O 的（NO）（NO）29.50+0.818810-2T0.292510-5T2+0.365210-9T3 J/（moloC）（O2）30.80 J/（moloC） （H2O）34.80 J/（moloC） （N2）29.50J/（moloC）解：根据题意，由物料衡算得到反应器出口各组分的摩尔流量。n（H2O）100(6/4)150mol/hn（NO）100(4/4)100mol/hn（O2）9500.21100(5/4)74.5mol/hn（N2）9500.79750.5mol/h算焓时的参考态：25 oC，101.3KPa，NH3（气），O2（气），NO（气），H2O（气）。因此进口的两股物料的焓均为零。计算出口物料的焓 ：H（H2O） n（H2O）（H2O）(300-25)=1435.5KJ/h H（NO） n（NO）（NO）(300-25)(29.50+0.818810-2T0.292510-5T2+0.3652