化工设计复习题.docx

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化工设计复习题

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）

A1:

25B1:

40

C1:

75D1:

150

2．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B．L形

C．T形D．U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）。

Ａ　阶段式Ｂ　并排式

Ｃ　集中式Ｄ　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）　

Ａ　产品的质量分析Ｂ　产品的价格分析

Ｃ　产品的产量分析Ｄ　产品的效益分析

12.化工设备图中细部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）。

Ａ　设备一览表Ｂ　标题栏

Ｃ　技术要求Ｄ　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）。

Ａ　绘图比例Ｂ　辅助视图

Ｃ　表达方法Ｄ　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（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）

Ａ　2mＢ　3m

Ｃ1mＤ5m　

19．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BL形布置

CT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）

A．110VB．220V

C．380VD．6000V

22．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（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）

Ａ　全剖视Ｂ　半剖视

Ｃ　正视Ｄ　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）

Ａ工艺流程图Ｂ管道布置图

Ｃ设备布置图Ｄ设备装配图

29.循环水出现水质变化时，必须对其进行（C）

Ａ加热Ｂ冷却

Ｃ水质稳定处理Ｄ稀释

30．辅助管路系统图应表示出系统的（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.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

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）＝29.24J/（mol·oC）

（CO2,150oC）＝39.52J/（mol·oC）

（H2O,150oC）＝34.00J/（mol·oC）

（CH4,150oC）＝39.2J/（mol·oC）

ΔH0f（CH4）=－74.85kJ/molΔH0f（CO2）=－393..5kJ/mol

ΔH0f（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：

100molO2：

2×100×65%=130molN2：

130/21×79=489mol

出口：

CH4：

100×（1－0.65）=35molN2：

489mol

CO2：

65molH2O：

130mol

取25oC时生成各个反应物和产物的各种单质（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）=nΔH0f（CH4）=－74.85×100=－7485kJ

出料焓值：

H出（N2,150oC）=n

（N2,150oC）×（150－25）=1787kJ

H出（CH4,150oC）=nΔH0f（CH4）+n

（CH4,150oC）×（150-25）=（－74.85+4.9）×35=－2447KJ

H出（H2O,150oC）=nΔH0f（H2O）+n

（H2O,150oC）×（150-25）=（－241.83+4.25）×130=－30885KJ

H出（CO2,150oC）=nΔH0f（CO2）+n

（CO2,150oC）×（150-25）=（－393.5+4.94）×65=－25256KJ

需从反应器的热量：

ΔH=1787－2447－30885－25256－（－7485）=－49326KJ

2．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60kmol/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：

C8H10→C8H8+H2

转化成苯的反应：

C8H10→C6H6+C2H4

解：

以每小时为计算基准。

每小时通入乙苯：

60×1/15=4kmol/h；

参加反应的乙苯：

4×60%=2.4kmol/h；

剩余乙苯：

4－2.4=1.6kmol/h；

配入水蒸气：

60×14/15=56kmol/h；

在参加反应的乙苯中，

转化成苯乙烯反应掉的乙苯：

2.4×80%=1.92kmol/h；

转化成苯反应掉的乙苯：

2.4×20%=0.48kmol/h；

则反应生成：

苯乙烯：

1.92kmol/h；氢气：

1.92kmol/h；

苯：

0.48kmol/h；乙烯：

0.48kmol/h；

产物中水蒸气：

56kmol/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/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+O2→2C2H4O

解：

以每小时为计算基准。

进料：

乙烯=1000×30%=300（mol/h）；

空气=1000×70%=700（mol/h）；

其中：

氮气=700×0.79=553（mol/h）；

氧气=700×0.21=147（mol/h）；

转化掉乙烯=300×35%=105（mol/h）；

则产物中：

未反应的乙烯：

300－105=195（mol/h）；

生成环氧乙烷：

105（mol/h）；

消耗氧气：

105×0.5=52.5（mol/h）；

剩余氧气：

147－52.5=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：

C2H4＋H2OC2H5OH同时存在的副反应包括：

2C2H4＋H2O（C2H5）2O

nC2H4聚合物C2H4+H2OCH3CHO+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86×7%=6.02mol

其中生成乙醇6.02×95%=5.719mol

生成的乙醚6.02×2%×0.5=0.0602mol

生成的聚合物6.02×2%=0.1204mol

生成的乙醛6.02×1%=0.0602mol

生成的氢气6.02×1%=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13mol

5.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、101．3kPa的反应热为ΔH0r=－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300oC呈气态离开反应器。

如操作压力为101．3kPa，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）

300oC时NO、O2和H2O的

（NO）＝

（NO）＝29.50+0.8188×10-2T－0.2925×10-5T2+0.3652×10-9T3J/（mol·oC）

（O2）＝30.80J/（mol·oC）

（H2O）＝34.80J/（mol·oC）

（N2）＝29.50J/（mol