化工設(shè)計(jì)復(fù)習(xí)題及答案-

1、第一章1、簡述化工設(shè)計(jì)的概念、作用與分類。答:(1概念:化工設(shè)計(jì)是對擬建化工項(xiàng)目在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上進(jìn)行全面詳盡的安排,是化工基本建設(shè)的具體化,是把先進(jìn)的技術(shù)和最新科研成果引入生產(chǎn)的渠道。(2作用:化工設(shè)計(jì)是生產(chǎn)技術(shù)中的第一道工序,是化工廠建設(shè)中的重要組成部分,設(shè)計(jì)工作的質(zhì)量直接關(guān)系到工廠的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,化工設(shè)計(jì)是進(jìn)行技術(shù)革新和技術(shù)改造的先導(dǎo),是先進(jìn)科學(xué)技術(shù)與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合的中間環(huán)節(jié),是科研成果實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的橋梁。分類:根據(jù)項(xiàng)目性質(zhì)可分為:新建項(xiàng)目設(shè)計(jì)、重復(fù)建設(shè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)、已有裝置的改造設(shè)計(jì)。根據(jù)化工過程開發(fā)程序化工設(shè)計(jì)可分為:概念設(shè)計(jì)、中式設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和工程設(shè)計(jì)。2、化工設(shè)計(jì)劃分為哪三個(gè)階段?

2、并分別敘述其主要內(nèi)容。答:初步設(shè)計(jì),擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì)三個(gè)階段。初步設(shè)計(jì):是根據(jù)計(jì)劃任務(wù)書,探求在技術(shù)上可能,經(jīng)濟(jì)上合理的最符合要求的設(shè)計(jì)方案,還應(yīng)編寫初步設(shè)計(jì)說明書。擴(kuò)大初步設(shè)計(jì):根據(jù)已批準(zhǔn)的初步設(shè)計(jì),解決初步設(shè)計(jì)中的主要技術(shù)問題,使之進(jìn)一步具體化、明確化,還應(yīng)編寫擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)說明書及工程概算書(允許誤差較大。施工設(shè)計(jì):根據(jù)已批準(zhǔn)的擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)進(jìn)行的,是施工的依據(jù),為施工服務(wù),應(yīng)有詳細(xì)的施工圖紙和必要的文字說明書以及工程預(yù)算書(誤差較小。3、寫出化工設(shè)計(jì)程序,并對其主要內(nèi)容作簡單闡述。答:化工設(shè)計(jì)程序前期準(zhǔn)備工作項(xiàng)目建議書可行性研究決策(評估計(jì)劃任務(wù)書初步設(shè)計(jì)擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)施工設(shè)計(jì)4、工藝

3、設(shè)計(jì)主要包括哪幾個(gè)方面的內(nèi)容?設(shè)計(jì)準(zhǔn)備、方案設(shè)計(jì)、化工計(jì)算、車間布置、化工管路設(shè)計(jì)、提供設(shè)計(jì)條件、編制概算書的設(shè)計(jì)文件第二章1、化工廠址選擇應(yīng)考慮的主要因素是什么?(1節(jié)約用地,考慮發(fā)展(注:地不能征多,但也應(yīng)留有發(fā)展佘地;(2利用城鎮(zhèn)設(shè)施,節(jié)約投資(電、蒸汽、燃料等靠近電廠或水水電站,靠近燃料供應(yīng)點(diǎn),水靠近江、河、湖等;(3滿足環(huán)境衛(wèi)生及交通運(yùn)輸要求(能妥善處理“三廢”,優(yōu)先使用水路、鐵路運(yùn)輸,適當(dāng)增加公路運(yùn)輸;(4不旱不澇,地質(zhì)可靠;(5少挖少填,有利于協(xié)作等,還要與城市規(guī)劃協(xié)調(diào)。2、在化工廠總平面布置設(shè)計(jì)時(shí),對于生產(chǎn)車間、輔助生產(chǎn)車間、行政辦公樓、住宅及道路等有何具體要求。生產(chǎn)車間的位置

4、應(yīng)按工藝過程的順序進(jìn)行布置,生產(chǎn)線路盡可能做到直線而無返回流動(dòng),但并不要求所有車間在一條直線上,應(yīng)考慮輔助車間的配置距離及管理上的方便。一般功能、工藝相似的車間、工段盡可能布置在一起(便于集中管理,車間之間的管道盡可能沿道路的鋪設(shè)。生產(chǎn)有害氣體或粉塵車間要放置在下風(fēng)或平行風(fēng)側(cè)。關(guān)于輔助車間的布置(1鍋爐房盡可能布置在用蒸汽較多的地方,其附近不得有易燃、易爆的車間或倉庫,應(yīng)放置在下風(fēng)位置;(2配電間應(yīng)配置在用電大戶附近,并置于上風(fēng)位置(3機(jī)修車間應(yīng)放在與各生產(chǎn)車間聯(lián)系方便而安全的位置上;(4中心試驗(yàn)室和儀表修理間應(yīng)置于清潔衛(wèi)生、噪音少、灰塵少的上岡位置;(5倉庫設(shè)在與生產(chǎn)車間聯(lián)系方便,并靠近運(yùn)輸

5、干線的位置上。行政管理部門及住宅區(qū)的位置應(yīng)建:在工廠外,最好位于工廠的上風(fēng)位置。3、對已選定的二、三個(gè)廠址方案中如何進(jìn)行分析比較,優(yōu)選出一個(gè)合理的方案。對已選定的二、三個(gè)廠址方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,應(yīng)根據(jù)工廠主要要求,抓住幾個(gè)主要因素,對其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析比較。第三章/1、在進(jìn)行化工工藝設(shè)計(jì)時(shí),主要從哪幾個(gè)方面來論證一條工藝路線的可行性。應(yīng)符合技術(shù)上先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)上合理的要求。一種產(chǎn)品往往有幾種不同的生產(chǎn)方法生產(chǎn),要對其逐個(gè)研究分析,進(jìn)行多方面的比較,要做定性分析,也要做定量分析,找到一個(gè)相對優(yōu)良的方法。2、化工工藝流程圖設(shè)計(jì)分哪三步進(jìn)行?這三種圖在工藝流程設(shè)計(jì)中起到什么作用?生產(chǎn)工藝流程草圖;只是定

6、性地標(biāo)出由原料轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品的路線,以及采用的各種化工過程及設(shè)備,流程草圖一般由物料流程、圖例、設(shè)備一覽表三部組成。物料流程圖;是在完成了物料衡算和能量衡算基礎(chǔ)上來繪制的,是用圖形和表格相結(jié)合來反映設(shè)計(jì)計(jì)算某些結(jié)果的圖樣,是設(shè)計(jì)帶控制點(diǎn)的工藝流程圖的依據(jù)。帶控制點(diǎn)的工藝流程圖:是在物料流程圖的基礎(chǔ)上繪制的,設(shè)備計(jì)算結(jié)束、控制方案確定以后,即可著手繪制?；すに嚵鞒淘O(shè)計(jì)的任務(wù)是什么?(1確定生產(chǎn)流程中各個(gè)生產(chǎn)過程的具體內(nèi)容、順序和組合方式,達(dá)到由原料制得所需產(chǎn)品的目的。(2繪制工藝流程圖,要求以圖解的形式表示生產(chǎn)過程中,當(dāng)原料經(jīng)過各個(gè)單元操作過程制得產(chǎn)品時(shí),物料和能量發(fā)生的變化及其流向,(3以及采用

7、了哪些化工過程和設(shè)備,再進(jìn)一步通過圖解形式表示出化工管道流程和計(jì)量控制流程。4、簡述繪制化工工藝流程圖的步驟,圖中的主要設(shè)備、主要物料管線和輔助物料管線等線條如何表達(dá)?先繪流程草圖,再根據(jù)草圖進(jìn)行物料、能量衡算,然后繪制物料流程圖,在設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算后,繪制帶控制點(diǎn)的工藝流程圖。設(shè)備示意圖:可按設(shè)備的大致形狀畫出(或用方塊圖表示,設(shè)備位置的相對高低不要求準(zhǔn)確,但要標(biāo)出設(shè)備的名稱和位號。物流管線及流向箭頭:包括全部物料管線和部分輔助管線,如:水、汽、壓縮空氣、真空等。必要的文字注釋:設(shè)備名稱、物料名稱、來自何處、去向何方。圖例(只標(biāo)管線圖例閥門、儀表可不標(biāo)出。第四章1、物料衡算的作用是什么?在進(jìn)行物

8、料衡算時(shí)應(yīng)遵守什么原則?在實(shí)際生產(chǎn)中,物料衡算可以揭示物料的浪費(fèi)和生產(chǎn)過程的反?，F(xiàn)象,從而幫助找出改進(jìn)措施,提高成品率及減少附產(chǎn)品、雜質(zhì)和“三廢”排放量;還可以檢驗(yàn)生產(chǎn)過程的完善程度,對化工工藝設(shè)計(jì)也有著重要指導(dǎo)作用,通過計(jì)算,可以定出原料及輔助材料的消耗量,制訂單耗指標(biāo),還可以標(biāo)出中間產(chǎn)品、副產(chǎn)品、成品的產(chǎn)量和“三廢”排放量等,是能量衡算、設(shè)備工藝計(jì)算的基礎(chǔ)。根據(jù)質(zhì)量守恒定理:G入=G出+G損2、能量衡算的作用是什么?在進(jìn)行能量衡算時(shí)應(yīng)遵守什么原則?通過熱平衡計(jì)算,分析系統(tǒng)的熱量利用程度,盡量做到熱量利用經(jīng)濟(jì)合理能量守恒定理3、化工設(shè)備計(jì)算設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是什么?對所選擇的設(shè)備有何要求?主要任

9、務(wù):采用定型(標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備要選好規(guī)格和型號;采用非定型(非標(biāo)設(shè)備要通過計(jì)算,確定其主要尺寸,給設(shè)備設(shè)計(jì)人員提供設(shè)計(jì)條件,及編寫設(shè)備一覽表。技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)要求: 單位生產(chǎn)能力、消耗系數(shù)、設(shè)備價(jià)格、管理費(fèi)用和產(chǎn)品總成本設(shè)備結(jié)構(gòu)上的要求: 強(qiáng)度、剛度、耐久性、用材和制造、操作和檢修、運(yùn)輸方便一反應(yīng)分離系統(tǒng),將150 kmol/h的P2O5轉(zhuǎn)化成H3PO4,每一單程有80%的P2O5被轉(zhuǎn)化成H3PO4 ,在分離器內(nèi)沒有物質(zhì)變化,分離后有95%的P2O5和2%H3PO4再循環(huán),求P2O5和H3PO4的循環(huán)流率。解:(150+M×95%×(1-80%=M,所以M=37.037kmol/hN&

10、#215;2%+(150+M×95%×80%=N,所以N=151.172kmol/h P 2 O 5 循環(huán)流率=M×95%=37.037×95%kmol/h=35.185kmol/h H 3 PO 4 循環(huán)流率=N×2%=151.172×2%kmol/h=3.023kmol/h將含有40%(質(zhì)量百分率,下同硫酸的廢液與98%的濃硫酸混合生成90%的硫酸,產(chǎn)量為1000Kg/h,各液體的第2組分為水,試完成其物料衡算。解:M×40%+N×98%=1000×90%M×60%+N×2%=10

11、00×10%所以M=137.931Kg/h,N=862.069Kg/h 即進(jìn)料中,40%硫酸的廢液流率為137.931Kg/h,98%的濃硫酸流率為 862.069Kg/h。第五章/1、簡述車間布置的任務(wù)。任務(wù)是根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)特點(diǎn)以及廠房面積、地形條件、氣候等綜合考慮廠房采用集中式還是分散式(如:大規(guī)模采用集中式;小規(guī)模采用分散式;易燃、易爆物品采用分散式等;根據(jù)生產(chǎn)工藝的可能性和具體地理?xiàng)l件考慮設(shè)備露天化問題等(如大型反應(yīng)釜、高大塔等2、在進(jìn)行廠房設(shè)計(jì)時(shí),其平面、立面上有何具體要求?平面要求:(1平面設(shè)計(jì)應(yīng)力求簡單,通常采用長方形,也可采用“L”型和“T”型廠房;(2確定廠房柱

12、網(wǎng)布置時(shí),要根據(jù)設(shè)備的要求,又要滿足建筑物模數(shù)(3的倍數(shù)的要求。一般情況下,單層、多層廠房采用6×6米的柱網(wǎng),一定上要加大時(shí),最好不超過12×12米;(3多層廠房總寬度不超過24米,單層廠房總寬度不超過30米,常用廠房跨度有:6、9、12、14.4、15、18、24米等,一般有機(jī)化工廠生產(chǎn)車間寬度為1218米;(4廠房的長度應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模及工藝要求決定;(5柱子的大小:有600×600和360×360 (單層廠房;柱子形式:墻中柱、墻外柱和墻內(nèi)柱;(6墻厚度:有360和240墻;(7墻上開窗要求:南北向開窗,其大小有 2.0×1.5米;(8開門

13、要求:單門:一般寬度700800mm,高度為2米;雙門:一般寬度23米,高度為2米。立面要求:(1廠房立面布置的形式有單層、多層或單層與多層結(jié)合的形式,可根據(jù)工藝特點(diǎn)及安全來選擇;(2層高要求:廠房的每層高度取決于設(shè)備的高低、安裝位置及條件。一般情況下,每層廠房高度約46米,最底層不宜小于4.5米,一旁采用5.1米或6米,盡可能符合建筑模數(shù);(3樓板厚度:根據(jù)該層承重情況確定,一般為510cm 厚;(4屋頂形狀:現(xiàn)代廠房均為平頂(水泥,應(yīng)有排水渠道,簡易廠房(一層均采用人字頂。3、試述換熱器的布置形式及其特點(diǎn)。換熱器:(1換熱器的布置原則:順應(yīng)流程和縮短管道長度,故它的位置取決于與它密切聯(lián)系的

14、設(shè)備的位置。如:塔的換熱器應(yīng)近塔布置,再沸器、冷凝器也應(yīng)近塔布置,回流冷凝器除要靠近塔外,還要靠近回流槽和回流泵。(2布置空間受限制時(shí),應(yīng)考慮立、臥式的互換等。如原設(shè)計(jì)的換熱器太長,可換成一個(gè)粗短的換熱器,以適應(yīng)空間布置的要求,或者臥式的換成立式的,以節(jié)約占地面積;立式的換成臥式的,以降低高度,視具體情況而定。(3換熱器常采用成組布置,水平的換熱器可重疊布置,這樣可以節(jié)約占地面積,合用上、下水管,但上層不能太高,一般管殼頂部高度不能大于3.6米。4、試述反應(yīng)釜的車間布置形式及其特點(diǎn)。(1室外布置:大型攪拌式反應(yīng)釜,體積大、重量大,又有振動(dòng)和噪音,應(yīng)采用室外布置。用支腳直接支承在地面上,要離開建

15、筑物一定距離,并留有檢修、安裝空間。(2室內(nèi)布置:中小型間歇式反應(yīng)釜或操作頻繁的反應(yīng)釜,應(yīng)布置在室內(nèi),用罐耳懸掛在摟板的設(shè)備孔中,呈單或雙排布置,設(shè)備孔通常為方形,也可以為圓形。5、試述塔設(shè)備的布置形式及其特點(diǎn)。1獨(dú)立布置:單塔或特別重大的塔采用獨(dú)立布置,利用塔身設(shè)計(jì)操作平臺(tái),供進(jìn)出人孔、操作、維修用,塔的頂部設(shè)有吊桿。(2成列布置:幾個(gè)塔的中心線排成一條直線,并將高度相近的塔相鄰布置,通過適當(dāng)調(diào)節(jié)安裝高度和操作點(diǎn)就可以就采用聯(lián)合平臺(tái),操作方便,投資省。相鄰小塔之間距離一般為直徑的34倍。(3成組布置:數(shù)量不多、結(jié)構(gòu)和大小相近塔可以成組布置,操作平臺(tái)集中布置。若塔的高度不同,只要求將第一層操作

16、平臺(tái)對齊,其它各層可不考慮,幾個(gè)塔組成一個(gè)空間體系,增加了塔的剛度,塔的壁厚就可以降低。(4沿建筑物或框架布置:將塔安裝在高位換熱器和容器的建筑物或框架旁,利用換熱器和容器的平臺(tái)作為人孔、儀表、閥門的操作與維修通道,將細(xì)而高的塔或負(fù)壓塔的側(cè)面固定在建筑物或框架的適當(dāng)高度,可增加塔的剛度,降低其壁厚。(5室內(nèi)或框架內(nèi)布置:小塔安裝在室內(nèi)或框架中,平臺(tái)和管道等承在建筑物上,冷凝器可裝在屋頂上或吊在屋梁下,利用位差重力回流。6、簡述容器的幾種形式和在車間中的布置情況與特點(diǎn)。(1中間容器:按流程順序布置在有關(guān)設(shè)備附近或在廠房附近;(2原料、成品貯罐:集中布置在貯罐區(qū),高度、直徑相近的容器應(yīng)成組布置和共

17、同設(shè)置平臺(tái)、通道和支承。室內(nèi)布置:(1立式容器用罐耳支承在框架或樓板上;(2臥式容器在框架上的布置容器應(yīng)盡量合并支承在一跨上,可以減少一根梁,一只支座直接支承在柱頂上。(3室外或室內(nèi)底層容器的布置大型、重型容器采用這樣的布置,直接支陰在鋼筋混凝土的支柱上,比吊在框架或樓板上要經(jīng)濟(jì)得多。7、如何繪制車間平面和立面圖?其繪圖的線條與流程圖有何區(qū)別?答:繪制平面圖:明確圖線;畫出建筑物定位軸線;畫出與設(shè)備安裝有關(guān)的廠房建筑基本結(jié)構(gòu);畫出設(shè)備中心線;畫出設(shè)備、支架、基礎(chǔ)、操作平臺(tái)等的輪廓形狀;標(biāo)注定位軸線;標(biāo)注廠房建筑及構(gòu)件尺寸;標(biāo)注設(shè)備尺寸;設(shè)備名稱與位置的標(biāo)注。在每一建筑物軸線一端畫出直徑810m

18、m的細(xì)線第六章1、化工管道布置設(shè)計(jì)的任務(wù)是什么?布置化工管道時(shí)一般采用何種布置方法?為什么?答:主要任務(wù)是:確定各設(shè)備的管口方位和各管段在空間的具體位置、安裝、連接和支撐方式等。布置方法種類及原因:1、考慮物料因素:(1輸送易燃、易炸介質(zhì)的管路應(yīng)設(shè)防火裝置和防爆安全裝置,如安全閥、防火膜、阻火器、水材等。(2上述管道不得設(shè)在生活區(qū)、樓梯、門和走廊等處。(3輸送腐蝕性介質(zhì)管路與其它管路并列時(shí),應(yīng)設(shè)在下方或外側(cè)。(4冷、熱流體管路應(yīng)避開,不能避開時(shí),熱管在上,冷管在下。(5根據(jù)流體物性,確定管路坡度,一般取1/10005/1000,粘度較大的流體取1/100,固體結(jié)晶取5/100。2、考慮施工、操作、維修方便(1管道盡量明線架空、成行、平列走直線,少交叉,并列管道的閥門要錯(cuò)開。(2支管應(yīng)布置在平行管的外側(cè)。(3管道應(yīng)盡量沿墻布置,離墻距離以能容納法蘭或活接頭為準(zhǔn)。(4管道應(yīng)集中敷設(shè),穿墻和樓板時(shí)尤應(yīng)注意。(5平列管道間應(yīng)保持一定距離,管間最突出物距離不小于5080mm,最突出物距墻、管架邊、柱邊距離不小于100mm。3、考慮安全生產(chǎn)(1管道通過人行道時(shí),最低點(diǎn)離地面不小于2米,離公路不小于4.5米,離鐵路不小于6米,離廠交通干線一般為5米。(2地下管道通過道路或受載荷地區(qū)應(yīng)加保護(hù)。(3不銹鋼管不宜與碳鋼制的管架直接接觸,一般用膠墊隔離,以免因電位差造成腐蝕核心。(4易燃、易爆物的管道