1、化工设计复习题答案 填空题： 1. 根据化工过程开发程序分类，化工设计可分为四种设计类型，分别是 概念设计 、 中式设计 、 基础设计 和 工程设计 。 2. 化工设计中的计算主要包括： 物料衡算 、 能量衡算 和 设备造型与计算 。 3. 选择生产方法和工艺流程是应着重考虑 先进性 、 可靠性 和 合理性 三原则。 4. 换热器按照传热方式可分为 直接传热式 、 间壁传热式 和 蓄热式 。 5. 在化工施工图设计中，每个设备只能编一个位号，位号的第一个字母为设备类别代号，说明下列设备类别代 号代表什么 ： T 储罐、塔 R 反应器 V 容器机运设备 P 泵 E 换热器 塔 F 容器 6. 在
2、画设备布置图时，剖切到的厂房用 粗实 线画出 ， 未剖到的厂房用 细实 线画出 。 7. 在换热器的设计或选型时，需要核算液体在直管内的流速，根据经验，排出下列流体流速由小到大的顺序： a 冷却水； b 油类蒸汽； c 气液混合流体； d 油类 dacb 。 8. 在填料塔的设计时，陶瓷填料不适用于 氢氟酸 、 热碱 等 工艺物料 。 9. 工厂的三废治理工程要 “ 三同时 ” ， 即 同时设计 、 同时加工安装 、 同时试车运行 。 10. 工程设计中的种类主要有 三段设计 、 二段设计 和 一段设计 。 11. 化工设备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
3、确位置，相应地确定厂房或框架的结构形式 。 12. 在化工设计中，工艺设计人员提供设计条件的其他相关专业是 土建、给排水、自控、电气、电讯等 。 13. 扩大的初步设计完成后要编制的设计文件内容主要包括： 编制准确度能满足控制投资或报价使用的工程概算、设计说明书、设计说明书附图附表 。 14. 易燃物品的自燃点随压力增加而 降低 。 15. 工艺流程草图又称为 方案流程图 、 流程示意图 ，一般在生产方法确定后绘制，主要为工艺计算服务，也是工艺方案的确定和工艺流程图设计的依据，但不列入设计文件 。 16. 在泵的选型中，要求流量大而扬程低的，可选用 单级离心泵 ；要求流量小而扬程高的，宜选用
4、复泵、多级离心泵 。 17. 在厂房建筑物的视图中，凡未被剖切的墙、梁、柱、楼板等结构的轮廓，用 细实 线画出；而被剖切后的剖面结构轮廓，用 粗实 线画出 。 18. 常见的化工设备主要有 泵 、 压 缩机 、 换热器 、 反应器 、 蒸馏塔 等。 19. 化工设备的装备图，除了一般机械装备图的内容外，还有 技术特性表 、 接管表 、 修改表 、 选用表 、 图纸目录 等，以满足化工设备图的特殊要求 。 20. 在施工图设计中，设备布置设计一般应提供 设备布置图 、 首页图 、 设备安装图 、管口方位图 。 21. 管道支架按照其作用可分为： 固定支架 、 滑动支架 、 导向支架 、 弹簧吊架
5、 。 22. 在带控制点的工艺流程图中，设备的位号应标注在设备的 附近 位置 。 23. 物质的可燃性取决于其 闪电 、 自然点 、 爆炸极限 和 燃烧 热 四个因素。 24. 在冷冻工程中，常用的载冷剂有 水 、 盐 和 有机物 。 25. 在进行工程投资经济评价时，通常采用 静态评价 和 动态评价 两类评价方法。 26. 项目经济分析评价中的静态评价方法的评价指标为 投资收益率 、 静态还本期 和 累计现金价值 。 27. 目前，国内外化工设计院大多采用的流程模拟软件包括 Aspen plus 、 chemCAD 和 PRO/II 。 图示题： 1. 在工艺流程图中，下列图形符号分别代表什
6、么设备？ (p30) 2. 说明下列图形符号表示的意义？ (p35) 3. 画出下列阀门管件的图形符号 。 (p38) 截止阀 异经管 球阀 隔膜阀 4. 画出换热器无相变时载热体流量控制的下列两种温度自控方案 。 (p43) 载热体单回路控制 载热体旁路控制 5. 按照设备布置要求，画出某楼层上圆形、正方形预留孔、单扇门、空门洞或墙孔、窗的表示方法 。 (p37) 6. 在带控制点的工艺流程图中，画出第 4 工段第 2 个温度指示仪表，画出第 4 工段第 3 个压力记录仪表，画出第 4 工段第 1 个流量记录（检出元件为限流孔板）仪表三种集中仪表盘安装仪表的位号标注方法 。 (p40-41)
7、 7. 在管路布置中，画出下列管道（在同一个立面上）的俯 视图 。 (p169) 8. 画出管线离开本图纸界区到图号为 0103、设备位号为 P0203 的表示方法，以及管线离开装置设计界区的表示方法 。 (同 2) 9. 画出离心泵两种流量调节的自控流程：出口节流调节和旁路调节 。 (p42) 10. 分别画出平面图上：圆形安装孔（或地坑）、方形安装孔（或地坑）、门、窗 的表示方法 。 (同 5) 11. 画出管道或管件（单线表示）之间的下列连接方式或表示方法： (同 7) 法兰连接 承插连接 螺纹连接 焊接 管道转向 管道重叠 管道交叉 12. 在管道设计中 ，画出从左到右坡度为 4/10
8、00 的管道的表示方法 ? (p174) 是非题： 1. 可燃液体的燃点温度低于闪点温度，所以，在化工设计时可以只考虑其燃点温度。（ ） 2. 两种可燃液体混合物的闪点是 它 们摩尔分数的加权平均值 。 （ ） 3. 可燃气体的爆炸极限范围随温度的升高而缩小，随压力的增大而扩大。（ ） 4. 在化工设备和管道布置时，其定位尺寸的标注要以米为单位，并精确到小数点后 3 位。（ ） 5. 物料流程图不是设计文件。（ ） 6. 带控制点的工艺流程图又称管道仪表流程图。（ ） 7. 压缩机流量控制可以采取旁路调节和出口流量调 节。（ ） 8. 在管道布置图中，管接头、弯头、三通、法兰等，应按规定符号画
9、出，并标出定位尺寸 。（ ） 9. 易燃混合气体的自燃点化学反应计量比时最低。 （ ） 10. 可燃液体混合物的闪点介于两者之间，而不是摩尔数的加权平均值。（ ） 11. 可燃液体的燃点高于闪点。（ ） 12. 可燃气体或可燃液体 蒸汽 与空气混合，温度越高爆炸极限范围越大，压力越大爆炸极限范围越大。（ ） 13. 工艺流程草图中的设备高低和相对位置不要求准确画出。（ ） 14. 不能在容积式泵的管道上直接安装节流装置来调节流量。（ ） 15. 换热器的温度调节中，调节传热面积的方式主要适合于蒸汽冷凝换热器，调节阀装在冷凝管路上。（ ） 16. 填料塔的物料为氢氟酸或热碱是不能选用陶瓷材料的填
10、料。（ ） 简答题： 1. 简述化工厂设计的工作程序 。 (p3) 2. 简述化工装置设计的主要程序 。 (p6) 3. 在化工设计中，简述工艺设计人员提供设计条件的其他主要相关专业。 (p8) 4. 在工艺流程设计中，常进行多种方案的比较论证，简要说明工程上常用的判断根据。(p18) 5. 简要说明化工容器或管道需要保温的场合类型。 (p23) 6. 简要说明在管道仪表流程图绘制中，常用的三种线条类别及 其推荐应用。 (p29) 7. 在管道标注时，例如 PL090150 A1A H，说明有关数字及字母符号 表示的意义。 (p35) 8. 在绘制化工设备图时， 哪些 零部件或结构常采用简化画
11、法？ (p96) 9. 化工设备图尺寸标注时，尺寸标注的基准面主要有哪些？ (p103) 10. 简述工厂车间布置设计的主要内容。 (p115) 11. 浮头式换热器布置时需要注意的问题 。 (p125) 12. 简要说明设备布置图的线宽要求？ (p132) 13. 简述建筑统一模数的主要内容。 (p117) 14. 简要说明设备平面布置设计时，设备定位尺寸的标注基准。 (p135) 15. 简要说明化工装 置管道布置设计的主要任务？ (p157) 16. 在化工设计中公用工程主要指那些？ (p195) 17. 管道仪表流程图和带控制点的工艺流程图有何不同？ (p28) 18. 在工艺管道和仪
12、表流程图中，说明下列物料代码代表的物料名称： RO 原料油 CW 循环水 PA 工艺空气 PG 工艺气体 PW 工艺水 FG 燃料气 IA 仪表 空气 SC 蒸汽冷凝水 19. 简要说明化工设备图尺寸标注常选用的基准？ (p103) 20. 简要说明车间布置施工图设计的主要内容？ (p115) 21. 简要说明车间布置施工图设计和车间布置初步设计的区别？ (p115) 22. 简要说明大型转动设备车间安装布置应注意的问题？ (p122) 23. 简要说明车间设备布置 的 主要内容？ (p118) 24. 简要说明设备布置图的主要内容 。 (p128) 25. 容积泵主要有哪些种类，调节流量的方
13、式有哪些？ (p42) 26. 循环水的水质稳定处理，有哪些措施？ (p196) 27. 在化工设计中，通风主要包括哪些方式 ？ (p202) 1、化工厂设计的工作程序： 以基础设计为依据提出项目建议书；经上级主管部门认可后写出可行性研究报告；经上级主管部门批准后，编写任务设计书，进行扩大初步设计；经上级主管部门认可后，进行施工图设计。 2、化工装置设计的主要程序： 设计准备工作；方案设计；化工计算；车间布置设计；配管工程设计；提供设计条件；编制概算书及编制设计文件。 3、简述工艺设计条件的其他主要相关专业： 总图、土建、外管、非定型设备、自控、电气、电讯、电加热、采暖通风、给排水、工业炉等
14、4、多种方案比较论证，常用的判断依据： 产物收率、原材料单耗、能量单耗、产品成本、工程投资、还有环保、安全占地面积等元素 5、化工容器或管道需要保温的场合类型： 凡设备或管道表面的温度超过 50，需要减少热损失；设备内或输送管道内的介质要求不结晶、不凝结；制冷系统的设备和管道中介质输入要求保冷；介质的温度低于周围空气露点温度，要求保冷；季节变化大，有些常温湿气或液体冬季易冻结，有些介质在夏季易引起蒸发、汽化。 6、管道仪表流程图绘制中，常用的三种线条类型及其推荐应用： 粗线条：主要工艺物料管道、主产品管道和设 备位号线、主辅助物料、主公用物料管道和设备位号线；中线条：次要物料、产品管道和其他辅
15、助物料管道，设备、机械图形符号，代表设备、公用工程站等长方框，管道的图纸接续标志，管道的界区标志；细线条：其他图形和线条。如阀门、管件等图形符号和仪表图形符号线，仪表管线、尺寸线。各种标志线、引出线、范围线、表格线、分界线，保温、绝热层线，伴管、夹套管线，特殊件编号框及其他辅助线。 7、 PL 09 01-50 A1A-H 物料代号 工序号 管道号 管径 管道等级 隔热（声） 8、哪些零部件或结构常采用简化画法： 接管法兰、标准 化零部件、外购部件、液面计、重复结构简化 9、化工设备图尺寸标注基准面有： 设备筒体和封头的轴线；设备筒体与封头的环焊缝；设备法兰的连接面；设备支座、裙座的底面；接管
16、轴线与设备表面交点。 10、简述工厂车间布置设计的主要内容： 初步设计阶段的车间平面布置图和立面布置图、施工图阶段的车间平面布置图和立面布置图。 11、浮头换热器布置时需注意要预留抽出管束所需的面积和空间 12、设备布置图线宽要求： 设备轮廓采用粗线（ 0.91.2mm）；设备支架与设备基础采用中粗线（ 0.50.7mm）；对于动设备（机泵等） 如只绘出设备基础，图线宽度用 0.9mm；除此之外均采用细线（ 0.150.3mm）。 13、建筑统一模数主要内容： 建筑平面立面统一规定一套相应的基数，有关尺寸是相应基数的倍数，便于施工设计。 14、设备平面布置设计时，设备定位尺寸的标准基准： 平面
17、上设备平面定位尺寸应以建（构）筑物的定位轴或管架、管廊的柱中心线为基准线标注定位尺寸，或以已标注定位尺寸的设备中心线为基准线进行标注。也有采用坐标系进行定位尺寸标注的，但应尽量避免以区的的分界线为基准线来标注定位尺寸。 15、化工装置管道布置设计主要任务： （ 1）确定车间中各个设备的管口方位与之相连接的管段的接口位置 （ 2）确定管道的安装连接和铺设、支撑方式 （ 3）确定各管段（包括管道、管件、阀门、及控制仪表）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。
18、 16、化工设计中公用工程主要指给排水、供电、供热与冷冻以及采暖通风等专业 17、管道仪表流程图和带控制点的工艺流程图区别： 带控制点的工艺流程图是与初步设计阶段绘制，是一个工程项目设 计的一个指导性文件，也是各专业开展设计的依据之一，而管道仪表流程图又称施工流程图，是施工设计阶段的主要成品之一。二者内容不同，带控制点的工艺流程图应画出所有工艺设备。工艺物料管线、辅助物料管线、主要阀门以及工艺参数（ T、 P、流量液位、物料组成、浓度等）的测量点，并表示出自动控制的方案。而管道仪表流程图要求画出全部设备，全部物料管线和主要公用工程管线以及开车、停车、事故、维修、取样、备用、催化剂再生所设置的全
19、部阀门、管件、标注所有测量、调节仪表和控制器的安装位置和功能代号。 18、工艺管道和仪表流程图中： RO-原料油 CW-循环水 PA-工艺空气 PG-工艺气体 PW-工艺水 FG-燃料气 IA-仪表空气 SC-蒸汽冷凝水 19、化工设备图尺寸标注常选用基准： 设备筒体和封头的轴线；设备筒体与封头的环焊缝；设备法兰的连接面；设备支座、裙座的底面；接管轴线与设备表面交点。 20、车间布置施工图设计主要内容：对初步设计进行修改、完善和深化。确定设备管口、操作台、支架及仪表等的空间位置；确定设备的安装方案；确定与设备安装有关的建筑和结构尺寸；确定管道及电电气仪表管线的走向等 21、车间布置施工图设计和
20、车间布置初步 设计的区别 车间布置施工图设计除落实车间布置初步设计的内容外，还要完成如下设计： 1绘制设备管口和仪表位置图 2物料和设备移动运输设计 3与设备安装有关的建筑和结构尺寸 4 设备安装方案 5 确定管线位置 22、大型转动设备车间安装布置应注意周围留一定的操作维修空间，设备基础要和建筑物基础分离，要设吊装设备，用于设备的安装维修 23、车间设备布置主要内容： 确定各个工艺设备在车间平面和立面的位置 确定某些在工艺流程图中一般不予表达的辅助设备或公用设备的位置 确定供安装、操作与维修所用的通道系统的位置和尺寸 在上述 各项基础上确定建筑物与场地的尺寸。 其他 24、设备布置图主要内容
21、 （ 1）一组视图 （ 2）尺寸与标注 （ 3）安装方位标 （ 4）说明与附注 25、容积泵主要类型，调节方式 往复泵、齿轮泵、螺杆泵、旋涡泵；旁路调节或改变转速、改变冲程大小来调节流量。 26、循环水的水质稳定处理措施： 排污、防垢处理、防腐蚀处理、防止微生物生长、除机械杂质 27、化工设计中，通风包括哪些方式 自然通风、机械通风 第一章 化工厂设计的内容与程序 （陈声宗 习题与思考题 2010.9） 1、化工设计的种 类有哪些？ 答： 根据项目性质 化工设计 可分为： 新建项目设计 、 重复建设项目设计 、 已有装置的改造设计 。 根据化工过程开发程序 化工设计 可分为： 概念设计 、 中
22、试设计 、 基础设计 和 工程设计 ；其中 工程设计 又包括： 初步设计 、 扩大初步设计 和 施工图设计 。 2、请画出 化工厂设计的工作程序 示意图。 3、 化工厂通常由哪些部门和设施所构成？ 答： 化工厂通常由化工生产车间、辅助生产装置、公用工程及罐区、服务性工程、生活福利设施、三废处理设施和厂外工程等构成。 4、 化工车间工艺设计的程序及主要内容有哪些？ 答： 一、设计准备工作 （ 1）熟悉 设计任务书（ 2）制定设计工作计划（ 3）查阅文献资料（ 4）收集第一手资料 。 二、方案设计 方案设计 的任务是确定生产方法和生产流程，是整个工艺设计的基础。 三、化工计算 化工计算包括工艺设计
23、中的物料衡算、能量衡算、设备选型与计算三个内容，其任务是在这三项计算的基础上绘制物料流程图、主要设备图和带控制点工艺流程图。 四、车间布置设计 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，相应地确定厂房或框架的结构型式。 五、配管工程设计 任务是确定生产流程中全部管线、阀门及各种管架的位置、规格 尺寸和材料，综合权衡建设投资和操作费用。 六、提供设计条件 工艺专业设计人员向非工艺专业设计人员提供设计条件。 七、编制概算书及编制设计文件 概算主要提供了车间建筑、设备及安装工程费用。 第二章 工艺流程设计 1、 化工工艺设计包括哪些内容？ 答： 生产方法选择，工艺流程设
24、计，工艺计算，设备的设计与选型，设备布置，管道设计对非工艺设计提条件，设计说明书，概预算书 。 2、 在选择生产方法和工艺流程时，应该着重考虑的原则有哪些？其步骤有哪些？ 答：先进性、可靠性、合理性； 资料搜集与项目调研、生产设备类型与制造厂商 调研、对调研结果进行全面分析对比。 3、 工艺流程设计的步骤有哪些？ 答：确定整个流程的组成，确定每个过程或工序的组成，确定工艺操作条件，确定控制方案，原料与能量的合理利用，制定“三废”处理方案，制定安全生产措施。 4、 工艺流程图的种类有哪些？ 答：工艺流程草图，工艺物料流程图， 带控制点的 工艺流程图，管道仪表流程图。 5、 某管道标注为“ HW0
25、201-150 -L1B”，表示什么意思？ 答： HW0201-表示管道号，其中： HW-物料代号，热水； 02-工程工序编号，第 02 号； 01-管道顺序号，第 01 号。 150 管道尺寸（管径），公称通径 150mm,。 L1B-管道等级， 其中： L-国内标准压力等级代号， 1.0MPa； 1-顺序号，第 1 号； B-管道材质类别，碳钢。 6、 固定床反应器温度控制形式有哪些？画出示意图。 FCTC TCTC TC空气 氨气 进料载热体出料进料 进料出料出料出料(a)用进料浓度控制 (b)用进料温度控制 (c) 用进料温度控制 (d)用冷料量控制 第三章物料衡算与热量衡算 习题 1
26、 连续常压蒸馏塔进料为含苯质量分数 (下同 )38 (wt)和甲苯 62的 混合溶液，要求馏出液中能回收原料中 97的苯，釜残液中含苯不低于 2。进料流量为 20000kg h，求馏出液和釜残液的流量和组成。 解：苯的相对分子质量为 78，甲苯的相对分子质量为 92。以下标 B 代表苯。 进料中苯的摩尔分数 3878 0 .4 1 9 63 8 6 27 8 9 2FBx 釜残液中苯的摩尔分数 278 0 .0 2 3 5 12 9 87 8 9 2WBx 进料平均相对分子质量 0 . 4 1 9 6 7 8 ( 1 0 . 4 1 9 6 ) 9 2 8 6 . 1 3M 进塔原料的摩尔流量
27、 2000 2 3 2 .2 /8 6 .1 3F k m o l h 依题意，馏出液中能回收原料中 97%的苯，所以 9 7 . 4 3 0 . 9 7 9 4 . 5 1 /DBD x k m o l h 作全塔苯的质量衡算得 F B D B W BF x D x W x 作全塔总质量衡算得 F W D 将已知数据代人上述质量衡算方程得 2 3 2 .2 0 .4 1 9 6 9 4 .5 1 0 .0 2 3 5 1 232 2 WD 解得 1 2 4 . 2 / , 1 0 8 /W k m o l h D k m o l h 所以， 9 4 .5 1 9 4 .5 1 0 .8 7
28、5 2108DBx D组分 塔进料 塔顶馏出物 釜残液 kg/h %(wt) kmol/h %(mol) kg/h %(wt) kmol/h %(mol) kg/h %(wt) kmol/h %(mol) 苯 7600 38 97.43 41.96 7372.6 85.60 94.52 87.52 227.8 2.0 2.92 2.35 甲苯 12400 62 134.8 58.04 1240.2 14.40 13.48 12.48 11159.4 98.0 121.3 97.65 合计 20000 100 232.2 100 8612.8 100 108 100 11387.2 100 124.2 100 习题 2 丙烷充分燃烧时要使空气过量 25，燃烧反应方程式为： 3 8 2 2 25 3 4C H O C O H O 试计算得到 100 摩尔燃烧产物（又称烟道气）需要加入的空气的摩尔量。
