化工設(shè)計概論試題目 - 副本

1、化工設(shè)計概論1、 填空 1化工設(shè)計是一個將系統(tǒng)（如一個工廠、一個車間或一套裝置）全部用工程制圖的方式，描繪成圖紙、表格及必要的文字說明，也就是把工藝流程、技術(shù)裝備轉(zhuǎn)化成工程語言的過程。 2化工設(shè)計的特點是政策性強、技術(shù)性強、經(jīng)濟性強、綜合性強。3化工設(shè)計的發(fā)展與石油化學(xué)工業(yè)等技術(shù)的發(fā)展有直接的關(guān)系。4完成初步設(shè)計的同時還應(yīng)當(dāng)做出總概算。5施工圖設(shè)計的任務(wù)是根據(jù)初步設(shè)計審批意見，解決初步設(shè)計階段待定的各種問題，并以其作為施工單位編制施工組織、施工設(shè)計、施工預(yù)算和進行施工的依據(jù)。6施工圖設(shè)計詳細內(nèi)容包括圖紙總目錄、工藝圖紙目錄、帶控制點工藝流程圖、首頁圖、設(shè)備布置圖、設(shè)備圖、設(shè)備表、管路安裝圖、綜

2、合材料表、設(shè)備管口方位圖、設(shè)備及管路的保溫與防腐設(shè)計等。7現(xiàn)場施工中設(shè)計代表的任務(wù)是參加基建的現(xiàn)場施工和安裝、調(diào)試工作，作技術(shù)指導(dǎo)，使裝置達到設(shè)計所規(guī)定的各項指標(biāo)要求。8車間工藝設(shè)計包括的內(nèi)容有生產(chǎn)方法的選擇、工藝流程的設(shè)計、工藝計算、車間布置設(shè)計、化工管路設(shè)計、提供設(shè)計條件及編制概算書和設(shè)計文件等。9設(shè)計人員接受任務(wù)后，首先要解決的問題是選擇合適的生產(chǎn)方法。10工藝設(shè)計的中心環(huán)節(jié)是工藝計算。11工藝計算的主要內(nèi)容包括物料衡算、熱量衡算、設(shè)備計算與選型等，并在此基礎(chǔ)上繪制物料流程圖、主要設(shè)備總圖和必要部件圖，以及帶控制點的工藝流程圖。12車間布置設(shè)計的任務(wù)是確定整個工藝流程中的全部設(shè)備在平面和

3、空間中的具體位置，相應(yīng)地確定廠房或框架的結(jié)構(gòu)形式。13化工管路設(shè)計的任務(wù)是確定裝置的全部管線、閥件、管件及各種管架的位置，以滿足生產(chǎn)工藝的要求。14提供設(shè)計條件的內(nèi)容包括總圖、土建、運輸、外管、非定型設(shè)備、自控、電氣、電訊、電加熱、采暖通風(fēng)、給排水等非工藝專業(yè)的設(shè)計條件。15設(shè)計中經(jīng)常進行分析比較的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)有產(chǎn)品成本、基建投資、勞動生產(chǎn)率、投資回收率、消耗定額、勞動力需要量和工資總額等。16設(shè)計文件內(nèi)容包括設(shè)計說明書、附圖（流程圖、設(shè)備布置圖、設(shè)備圖等）和附表（設(shè)備一覽表、材料匯總表等）。17選擇生產(chǎn)方法就是選擇工藝路線。18生產(chǎn)工藝流程圖一般由物料流程、圖例和設(shè)備一覽表3個部分組成。19

4、設(shè)備一覽表只需列出序號、位號、設(shè)備名稱和備注即可。20在生產(chǎn)工流程圖中，設(shè)備輪廓線用細實線畫出，物料管線用粗實線畫出，動力管線用中實線畫出。21物料流程圖一般以車間為單位進行繪制。22工藝流程設(shè)計的第一步是確定生產(chǎn)線數(shù)目。23全工藝流程的核心是反應(yīng)過程。24一般采用的繪制比例是1100，如設(shè)備過大或過小，則比例相應(yīng)用1200或150。25帶控制點的工藝流程圖包括圖形、標(biāo)注、圖例和標(biāo)題欄4個部分內(nèi)容。26設(shè)備的標(biāo)注由設(shè)備位號、設(shè)備名稱及設(shè)備標(biāo)注線組成。27設(shè)備位號由設(shè)備分類代號、主項代號、設(shè)備順序號和有相同設(shè)備的數(shù)量尾號組成。28寫出常用設(shè)備名稱及其代號序號分類代號序號分類代號序號分類代號1泵P

5、5工業(yè)爐F9起重運輸設(shè)備L2反應(yīng)器R6容器（槽、罐）V10計量設(shè)備W3換熱器E7塔T11其它機械M4壓縮機、風(fēng)機C8火炬、煙囪S12其他設(shè)備X29繪制管路時，應(yīng)避免穿過設(shè)備或使管路交叉，確實不能避免時，應(yīng)將橫向管路線斷開一段。30水平管路，在管線的上方標(biāo)注管路標(biāo)志方位；垂直管路，在管線的左側(cè)標(biāo)注管路標(biāo)志方位。31寫出常用儀表控制點參量及其代號序號參量代號1溫度T2壓力P3液位L4流量F5質(zhì)量W6速度（頻率）S7濕度（水分）K32儀表位號由字母代號和阿拉伯?dāng)?shù)字編號組成。第一個字母表示被測量，后繼字母表示儀表的功能。33儀表位號的標(biāo)注法是上半圓中填寫字母代號，下半圓中填寫數(shù)字編號。34精餾塔的具體

6、控制方案是通過塔頂、塔底及進料控制實現(xiàn)的。35塔頂控制方案的基本要求是：將出塔蒸氣的絕大部分冷凝下來，排除不凝性氣體；調(diào)節(jié)回流量LR和餾出液量D，保持塔內(nèi)壓力穩(wěn)定。36物料衡算的目的是根據(jù)原料與產(chǎn)品之間的定量轉(zhuǎn)化關(guān)系，計算原料的消耗量，各種中間產(chǎn)品、產(chǎn)品和副產(chǎn)品的產(chǎn)量，生產(chǎn)過程中各階段的消耗量以及組成，進而為熱量衡算、其他工藝計算及設(shè)備計算打下基礎(chǔ)。37物料衡算的基礎(chǔ)是質(zhì)量守恒定律。38轉(zhuǎn)化率是表示原料通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生化學(xué)變化的程度。計算式如下：轉(zhuǎn)化率=反應(yīng)掉的原料量÷原料量×100%39要想生產(chǎn)能力大，過程既經(jīng)濟又合理，則單程收率越高越好。40連續(xù)過程的物料衡算方法有直接

7、求算法、利用節(jié)點進行核算法和利用聯(lián)系組分進行物料衡算法3種。41循環(huán)過程的目的是維持操作，控制產(chǎn)品質(zhì)量，降低原料消耗，提高原料利用率等。42化工生產(chǎn)中常用的加熱劑有水蒸氣、煙道氣、電能，有時也用聯(lián)苯醚等有機熱載體。43化工生產(chǎn)中常用的冷卻劑有水、空氣、冷凍鹽水等。44動力消耗包括自來水（一次水）、循環(huán)水（二次水）、冷凍鹽水、蒸氣、電、石油氣、重油、氮氣、壓縮空氣等。45設(shè)備設(shè)計與選型是在物料衡算和熱量衡算基礎(chǔ)上進行的，其目的是決定工藝設(shè)備的類型、規(guī)格、主要尺寸和臺數(shù)，為車間布置設(shè)計、施工圖設(shè)計及非工藝設(shè)計項目提供足夠的設(shè)計數(shù)據(jù)。46化工設(shè)備的主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)有單位生產(chǎn)能力、消耗系數(shù)、設(shè)備價格、

8、管理費用和產(chǎn)品總成本。47一般化工設(shè)備的使用年限是1020年，高壓設(shè)備的使用年限是2025年。48流量按最大流量計或正常流量的1.11.2倍計。揚程為所需的實際揚程，它依管網(wǎng)的安裝和實際操作條件而定。所選泵的揚程值應(yīng)大于實際生產(chǎn)所需的揚程值。49因為結(jié)構(gòu)簡單，輸液無脈動，流量調(diào)節(jié)簡單，因此，除難以勝任的場合外，應(yīng)盡可能選用離心泵。50選擇換熱器時，要根據(jù)熱負荷、流量的大小，流體的流動特性和污濁程度，操作壓力和溫度，允許的壓力損失等因素，結(jié)合各種換熱器的特征與使用場所的客觀條件來合理選擇。51一個好的分離方案應(yīng)具有合理利用能量、降低能耗，設(shè)備投資少，生產(chǎn)能力大，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定及操作簡便等特點。52

9、精餾設(shè)備的型式很多，按塔內(nèi)部主要部件不同，可以分為板式塔與填料塔兩大類。板式塔又有篩板塔、浮閥塔、泡罩塔、浮動噴射塔多種型式；而填料塔也有多種填料。53在精餾設(shè)備選型時應(yīng)滿足生產(chǎn)能力大，分離效率高，體積小，可靠性高，滿足工藝需要，結(jié)構(gòu)簡單，踏板壓力降小等的要求。54對各種形式塔板的成本進行比較時，不僅考慮一層塔板的造價，還應(yīng)當(dāng)將塔板的效率和處理能力考慮在內(nèi)，也就是從完成同一分離任務(wù)考慮，對塔的總投資來進行比較。55按結(jié)構(gòu)分類，反應(yīng)器有管式反應(yīng)器、釜式反應(yīng)器、固定床反應(yīng)器、流化床反應(yīng)器等，另外還有鼓泡式反應(yīng)器、塔式反應(yīng)器等。56攪拌器的形式有槳式、渦輪式、推進式、框式（或錨式）、螺桿式及螺帶式等

10、。57反應(yīng)釜的換熱主要有夾套、內(nèi)冷、外冷、溶劑蒸發(fā)、回流冷卻和直接加冷卻劑等方式。58蒸發(fā)設(shè)備的選型主要考慮被蒸發(fā)溶液的性質(zhì)，如黏度、發(fā)泡性、腐蝕性、熱敏性和是否容易結(jié)晶或析出結(jié)晶等因素。59室內(nèi)布置受氣候影響小，操作條件好。小規(guī)模的間隙操作、操作頻繁的設(shè)備或低溫地區(qū)的設(shè)備，以室內(nèi)布置為宜。60圖的繪制一般分下列3個階段進行：先繪制生產(chǎn)工藝流程草圖；再繪制物料流程圖；后繪制帶控制點的工藝流程圖。61塔的布置形式很多，常在室外集中布置，在滿足工藝流程的前提下，可把高度相近的塔相鄰布置。62塔通常安裝在高位換熱器和容器的建筑物或框架旁，利用容器或換熱器的平臺作為塔的人孔、儀表和閥門的操作與維修的通

11、道。63換熱器的布置原則是順應(yīng)管路和縮小管路長度，其位置取決于與他密切聯(lián)系的設(shè)備布置。64釜式反應(yīng)器一般用掛耳支承在建（構(gòu)）筑物或操作臺的梁上；對于體積大、質(zhì)量大或振動大的設(shè)備，要用支腳直接支撐在地面或樓板上。兩臺以上相同的反應(yīng)器應(yīng)盡可能排成一直線。65泵應(yīng)盡量靠近供料設(shè)備，以保證良好的吸入條件。它們常集中布置在室外、建筑物底層或泵房。66往復(fù)式壓縮機結(jié)構(gòu)復(fù)雜，拆裝時間長，所以都布置在壓縮機室內(nèi)，并配有起重裝置，其周圍要留有足夠大的空地。67按HG20519.7-92規(guī)定，設(shè)備布置圖一般只繪平面圖。圖樣中包括一組視圖、尺寸及標(biāo)注、安裝方位標(biāo)、附注說明及標(biāo)題欄等。68對于較復(fù)雜的裝置或有多層建（

12、構(gòu)）筑物的裝置，當(dāng)平面圖表示不清楚時，可以繪制剖視圖或局部剖視圖。剖視符號用AA、BB、XX大寫英文字母表示。69管路是化工生產(chǎn)中不可缺少的組成部分，像人體中的血管一樣，起著輸送各種流體的作用。70公稱通徑既不是管子的內(nèi)徑也不是管子的外徑，而是管子的名義直徑，它與管子的實際內(nèi)徑相接近，但不一定相等。公稱通徑用DN表示。71公稱壓力是管路、管件和閥門在一定溫度范圍內(nèi)的最大允許工作壓力。用PN表示。72管路連接常用的方法有焊接、螺紋連接和法蘭連接3種。73閥門的作用是控制流體在管內(nèi)的流動。其功能有啟閉、調(diào)節(jié)、節(jié)流、自控和保證安全等。74不同流體按其性質(zhì)、形態(tài)和操作要求不同，應(yīng)選用不同的流速。黏度較

13、大的流體，管內(nèi)的壓力降較大，流速應(yīng)較低。75計算管路壓力降的目的是為了選擇合適的泵、壓縮機、鼓風(fēng)機等輸送設(shè)備和校核流速或管徑。最常用的方法是利用算圖進行計算。76管路應(yīng)避免通過電動機、儀表盤、配電盤上空；塔及容器的管路不可從人孔正前方通過。77管路安裝時應(yīng)盡量避免出現(xiàn)“氣袋”、“口袋”和盲腸，當(dāng)無法避免時，應(yīng)在管線最高點設(shè)置放空閥，最低點設(shè)置放靜閥。閥門、儀表的安裝應(yīng)方便操作與維修，一般閥門安裝高度以離操作面1.2 m為宜，水平管路上的閥門、閥桿不宜垂直向下。78人孔應(yīng)設(shè)在安全、方便的操作區(qū)，常將一個塔的幾個人孔設(shè)在一條垂線上，并對著道路。二、選擇題(20分，每題1分)1屬于換熱器的控制方案有

14、（AB）（A）調(diào)節(jié)換熱介質(zhì)流量；（B）旁路調(diào)節(jié)；（C）循環(huán)調(diào)節(jié)；（D）PID調(diào)節(jié)2在帶控制點的工藝流程圖中，常用比例為：（B）（A）1：10；（B）1：100；（C）1：35；（D）1:1503常用設(shè)備分類代號中，表示泵的符號為：（B）（A）B；（B）P；（C）D；（D）C4工藝流程圖中表示工藝氣的是：（C）（A）PA；（B）PGS；（C）PG；（D）IG5在儀表位號的標(biāo)注中，TRC的含義是：（C）（A） 溫度報警積分；（B） 溫度控制變送；（C） 溫度記錄控制；（D） 溫度積分控制6單程轉(zhuǎn)化率與總轉(zhuǎn)化率的區(qū)別在于：（A）（A） 計算基準(zhǔn)；（B） 計算方法；（C） 計算目標(biāo)；（D） 計算程序7

15、在設(shè)備布置圖中，安裝方位標(biāo)的圓直徑為：（C）（A）5 mm；（B）10 mm；（C）14 mm；（D）20 mm8同一公稱通徑管子的（A）相同。（A）外徑；（B）內(nèi)、外徑的算術(shù)平均值；（C）內(nèi)徑；（D）內(nèi)、外徑的對數(shù)平均值9管子中流體和氣體的流速一般不超過（C）。（A）5 m/s，50 m/s ；（B）3 m/s，30 m/s；（C）3 m/s，100 m/s；（D）10 m/s，100 m/s10黏度大的流體一般應(yīng)選擇（A）。（A）低流速；（B）高流速；（C）適宜流速；（D）特定流速11在進行車間布置設(shè)計時，宜優(yōu)先考慮（C）。（A）室內(nèi)布置；（B）T形布置；（C）露天布置；（D）L形布置12

16、在進行車間布置設(shè)計時，加熱爐、明火設(shè)備與產(chǎn)生易燃易爆氣的設(shè)備間的距離一般不小于（C）。（A）10 m；（B）15 m；（C）18 m；（D）30 m13在不影響工藝流程的情況下，較高設(shè)備宜（A）。（A）集中布置；（B）T形布置；（C）分散布置；（D）L形布置14繪制管路布置圖時常用常比例為（C）。（A）1：10；（B）1：20；（C）1：30；（D）1：10015在化工設(shè)計過程中，概算工作在（BC）過程進行。（A）編制設(shè)計任務(wù)書；（B）初步設(shè)計 ；（C）施工圖設(shè)計；（D）現(xiàn)場施工中16在繪制帶控制點的工藝流程圖時，遇到管路穿過設(shè)備或交叉時應(yīng)（A）。（A） 將縱向管路斷開一段；（B）將橫向管路斷

17、開一段；（C） 將橫、縱向管路斷開一段；（D）將管路都不斷開17用作保溫材料的熱導(dǎo)率宜（A）。（A）低；（B）高；（C）較高；（D）適中18在繪制帶控制點的工藝流程圖時，遇到管路拐彎時應(yīng)（A）。（A）成直角；（B）圓弧；（C）成45度角；（D）成60度角19在帶控制點的工藝流程圖中，儀表編號的標(biāo)注方法是：上半圓中填寫（C），下半圓中填寫（    ）（A）數(shù)字編號，字母代號；（B）參量代號，功能代號；（C）字母代號，數(shù)字編號；（D）功能代號，參量代號20對間隙操作的釜式反應(yīng)器來說，人孔或加料口離地面、樓板或操作平臺面的高度以（B）為宜。（A）500 mm；（B）80

18、0 mm；（C）1 000 mm；（D）1 200 mm三、簡答題1.     初步設(shè)計工作程序一般有哪幾個步驟？答：初步設(shè)計工作程序一般有以下幾個步驟：（1）    設(shè)計準(zhǔn)備階段；（2）    工藝專業(yè)設(shè)計方案的確定；（3）    其他專業(yè)的具體工作；（4）    各專業(yè)有關(guān)圖紙的會簽；（5）    編制初步設(shè)計總概算；（6）    審定文件并報上級主管部門組織審批

19、。2.      生產(chǎn)方法的選擇有哪幾個步驟？答：生產(chǎn)方法的選擇有以下幾個步驟：（1）    設(shè)計資料的選擇；（2）    生產(chǎn)方法的比較與確定；（3）    選擇生產(chǎn)方法時應(yīng)注意的事項等。3.      帶控制點的工藝流程圖以什么為主項進行繪制？其原則是什么？答：帶控制點的工藝流程圖以車間（裝置）或工段（工序）為主項進行繪制。原則上是一個主項繪一張圖樣。如流程復(fù)雜可分成數(shù)張，但仍算一張圖樣，使用同一圖號。

20、4.      寫出下列按工段編制儀表位號中各部分的含義：T  RC  -  1  31T  RC  -  1  31 序號（一般用二位數(shù)字，也可以用三位數(shù)字）工段代號功能字母代號 答：                      

21、          5.      泵的流量控制方案有哪兩種？分別用于何種場合？答：泵的流量控制方案有出口節(jié)流控制和旁路控制兩種方案。泵的出口節(jié)流控制是離心泵流量控制常用的方法；旁路控制主要用于容積式泵（往復(fù)泵、齒輪泵、螺桿泵等）的流量調(diào)節(jié)。6.      熱量衡算的目的是什么？答：熱量衡算的目的如下：（1）         &

22、#160;  通過計算傳入或傳出的熱量，確定加熱劑或冷卻劑的消耗量以及其他能量的消耗；（2）            計算傳熱面積以決定換熱設(shè)備的工藝尺寸；（3）            確定合理利用熱量的方案以提高熱量綜合利用的效率。7.      設(shè)備設(shè)計與選型的要求有哪些？答：（1）要充分考慮工藝上的要求；（2）運行

23、可靠，操作安全，便于連續(xù)化和自動化生產(chǎn)；（3）能創(chuàng)造良好工作環(huán)境和無污染；（4）便于購置、容易制造?？傊?，要全面貫徹先進、適用、高效、安全、可靠、省材和節(jié)資的原則。具體還要從技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)和設(shè)備結(jié)構(gòu)上的要求加以考慮。8.      選擇設(shè)備材料時應(yīng)注意哪些事項？答：選擇設(shè)備的材料時，首先要了解處理介質(zhì)的性質(zhì)，包括氧化性、還原性、介質(zhì)濃度和腐蝕性能。其次是設(shè)備要承受的溫度（高溫、常溫還是低溫）。各種材料的耐溫性能是不一樣的，一般隨溫度升高其耐溫性能減弱。在低溫下要考慮材料的脆性。最后還要考慮設(shè)備承受的壓力（高壓、中壓、低壓或真空）。一般壓力愈高，要

24、求材料的強度、耐腐蝕性能也愈好。9.      車間布置設(shè)計包括哪兩個部分？    答：車間布置設(shè)計包括車間各個工段、各設(shè)施在車間場地范圍內(nèi)的平面布置和設(shè)備布置兩個部分。10.  化工車間通常包括哪些設(shè)施？答：化工車間通常包括生產(chǎn)設(shè)施（生產(chǎn)工段、原料和產(chǎn)品倉庫、控制室、露天堆場或貯罐區(qū)）、生產(chǎn)輔助設(shè)施（除塵通風(fēng)室、配電室、機修間、化驗室等）、生活行政設(shè)施（車間辦公室、更衣室、浴室、衛(wèi)生間等）及其他特殊用室（勞動保護室、保健室等）。11.  露天布置的優(yōu)、缺點是什么？答：露天布置的優(yōu)點是建筑投資少

25、，用地小，有利于安裝檢修，有利于通風(fēng)、防火、防爆、防毒；缺點是受氣候影響大，操作條件差，自動控制要求高。12.  設(shè)備布置的原則有哪些？答：設(shè)備布置的原則如下：（1）    設(shè)備布置露天化；（2）    滿足生產(chǎn)工藝與操作要求；（3）    符合安裝與檢修的要求；（4）    符合安全技術(shù)要求；（5）    符合建筑要求；（6）    考慮通道與管廊的布置。四、計算題1某廠用空氣氧化鄰二甲苯生產(chǎn)苯酐。原料流

26、量為205 kg/h鄰二甲苯，4 500 m3/h空氣。從反應(yīng)的計量關(guān)系可知，生成1 mol的苯酐需反應(yīng)掉1 mol的鄰二甲苯。經(jīng)檢驗得到的反應(yīng)器出口氣體組成如下：組分苯酐順酐鄰二甲苯O2N2其他合計%(mol)0.650.040.0316.58784.70100試計算：（1）鄰二甲苯的轉(zhuǎn)化率、苯酐收率和反應(yīng)選擇性。（2）苯酐的年產(chǎn)量（按330天/年計）。 解：因為其中含有大量N2，且N2為惰性組分（不參加反應(yīng)），所以，選擇N2作為物料衡算的聯(lián)系物。進入反應(yīng)器的空氣中含有N2：（4 500/22.4）×0.79=158.7 kmol/h設(shè)反應(yīng)器出口氣體的總流量為x kmol/h，則有：0.78x=158.7    x=203.5 kmol/h因此，反應(yīng)器出口氣體含有鄰二甲苯：203.5×0.03%=0.061 kmol/h=0.061×106=6.47 kg/h反應(yīng)器出口氣體含有苯酐：203.5×0.65%=1.323 kmol/h所以，鄰二甲苯轉(zhuǎn)化率X=（205-6.47）/205=