化工设计复习题及答案

化工设计复习题

一．填空题

1. 精馏塔系统合成的基本原则中包含，为了减少过程的输送量，尽早移出含量大的组分，以降低后处

理能源消耗。

2. 在分析、评比流程的组织最佳方案时，可从物料 和原料合计方面去进行考虑。 3. 一个化工过程，可分解成六个子系统。其中分离顺序的 合成 ，用于研究分离顺序，从而确定最佳

分离组合。

4. 可行性研究的主要内容包括市场 销售情况 的研究。

5. 在分析、评比流程的组织最佳方案时，可从工艺设备的 和选型方面去进行考虑，并完成设

备一览表。

6. 化工过程的六个子系统中,能量的 和质量的管理 和集成，用于研究化工过程中自身能量搭配利用，从而达到最佳节能的效果。 7.

8. 死态的温度定为 298.15 K。

9. 在分析、评比流程的组织最佳方案时，可从非 工艺设计 项目的方面去进行考虑，并为他们提

设计要求。

10. 在分析、评比流程的组织最佳方案时，可从车间 布置 设计方面去进行考虑，并完成平面布置和

立面布置图。

11. 一个化工过程，可分解成六个子系统。其中操作时间表的 安排 ，用于研究化工过程多单元操作组

成，从而达到全系统的最佳操作。

12. 在分析、评比流程的组织最佳方案时，可从化工 管路 的设计方面去进行考虑。 13. 在分离过程中，应尽量避免过程中含有

固体 的物流出现，以降低输送过程中的能量。

14. 热交换网络合成中，其基本步骤的第一步是：列表分析给定 化工工程 中所有的热流股和冷流股。 15. 在分离过程中，应尽量避免使用 分离剂，以避免增加分离物料量。 16. 分离方法中，应尽量 避免 过程含有固体物流出现。

17. 一个化工过程，可分解成六个子系统。其中反应途径的 合成 ，用于研究反应途径，从而确定最佳

生产工艺路线。

18. 化工过程的六个子系统中,分离技术的 ，用于研究各种分离技术能耗成本，从而确定最佳

分离方案。

19. 精馏塔系统合成的基本原则中包含，最难分离的组分在 最后分离 ，以便降低操作成本。 20. 热交换网络合成中要求画出热能阶图，求出 窄点温度 及所需最少的外源热和冷量。 21. 精馏塔系统合成的基本原则中包含，如果进料组分中含有一个 低沸点温度 ，则应在反应器前后

把它移出，不应在分离系统内长时间停留。

22. 热交换网络合成中，需要分析 窄点 上下的冷热流股搭配。

23. 精馏塔系统合成的基本原则中包含，应 尽早 移出有毒和易燃易爆组分，以减少过程的危险性。

24. 热交换网络合成中，其基本步骤的第四步是：画出热网络图，确定网络 最大能量回收方案 。 25. 在分析、评比流程的组织最佳方案时，可从 编制 设计文件方面去进行考虑，并汇编成册。 26. 可行性研究的主要内容中包括劳动力

来源 和费用、人员培训及项目实施计划的研究。

技术路线 的选择方面去进行考虑

27. 在分析、评比流程的组织最佳方案时，可从原料路线和 28. 可行性研究的主要内容包括经济 的研究。 29. 在分析、评比流程的组织最佳方案时，可从工艺流程 30. 可行性研究的主要内容中包括原料和 设计 方面去进行考虑。

的研究。

经济 上合理的方案。

31. 在分析、评比流程的组织最佳方案时，可从能量 计算 和总能耗合计方面去进行考虑。 32. 在分离过程中，比较不同的分离过程，选用 33. 比较不同的分离过程，应选用经济上 的方案。

分配 ，用于研究各单元操作，从而确定操作方法。

最少 的网络方案。

为分馏产 出来可以保证产品的纯度。

34. 精馏塔系统合成的基本原则中包含，尽早移出 腐蚀性 的物料。 35. 化工过程的六个子系统中,专用地址的

36. 热交换网络合成中需要确定出总目标费用

37. 可行性研究的主要内容中包括工程 条件 的研究。 38. 精馏塔系统合成的基本原则中包含，产物作 39. 可行性研究的主要内容中包括资金和

成本 的研究。

40. 在热交换网络中，话出热能阶图，求出 窄点 及所需最少的外源热流股和冷流股。 41. 在分析、评比流程的组织最佳方案时，可从工艺流程 设计 方面去进行考虑。 42. 在分析、评比流程的组织最佳方案时，可从能量 计算 和总能耗合计方面去进行考虑。 43. 在分析、评比流程的组织最佳方案时，可从工艺设备的 设计 和选型方面去进行考虑，并完成设备

一览表。

44. 精馏塔系统合成的基本原则中包含，尽早移出 腐蚀性 的物料。

45. 在分析、评比流程的组织最佳方案时，可从车间 布置 设计方面去进行考虑，并完成平面布置和

立面布置图。

46. 精馏塔系统合成的基本原则中包含，产物作 为馏分产 出来可以保证产品的纯度。 47. 在分析、评比流程的组织最佳方案时，可从化工 管路 的设计方面去进行考虑。 二、简答题

1. 项目建设书包含哪些内容？

答：1.项目建设目的和意义；2产品需求初步预测；3产品方案和拟建规模；4工艺技术方案；5资源、主要原材料、燃料和动力的供应；6建厂条件和厂址初步方案；7环境保

护；8工厂组织和劳动定员估算；9项目实施规划设想；10投资估算和资金筹措设想；11经济效益和社会效益的初步估算。 2. 整套设计中应注意哪些问题？

答：厂址的选定、总图布置、公用工程、安全与卫生、土建设计、自动控制、技术经济等。

3. 死态的标准是什么？

答：1.死态的温度定为298.15K；2.死态的压力定为1atm；3.基础浓度与参照物质。

4. 热交换网络有哪五种表达方法？

答：1.线、圈表示法；2.矩阵表示法；3.温度-焓图表示法；4.热焓图表示法；5.网络图表示法。

5. 串联系统和并联系统的可靠度的表达式是什么？P184

答：串联结构 并联结构

6. 基本建设的程序是什么？P15

答：建设前期各项准备工作---项目建议书---初步可行性研究---详细可行性研究---初步决策-----工程评估---最终决策---计划任务---初步设计---施工图设计。

7. 经济评价两态、三种类型的内容是什么？

答：两态为静态法（不考虑资金的时间价值）和动态法（考虑资金的时间价值）。三种类型为时间指标、资金指标与利润率指标。

8. 投资估算有哪四种方法？各有什么特点？P270

答：1.单位生产能力估算法；2.装置能力指数法；3.资金周转率法；4.因子法。

9. 过程开发的设计的内容有哪些？

10. 项目建设总投资由哪些部分组成？

答.固定资产投资、建设期借款利息、流动资金。

11. 化工工艺设计的内容有哪些？

答：1.原料路线和技术路线的选择；2.工艺流程设计；3.物料计算；4.能量计算；5.工艺设备的设计和选型；6.车间布置；7.化工管路设计；8.非工艺设计项目的考虑；9.编制设计文件。

12. 物料衡算的主要步骤有哪些？

答：1.分析并确定求解问题的实质和求解的系统；2.画出该过程的流程示意图；3.圈出求解系统在流程图中的边界；4.对复杂的过程问题，需列表进行自由度分析，检查给定的数据条件与求解的变量数目是否相符，确定求解的步骤；5.选定计算基准；6.对于简单的衡算问题，可不做自由度分析，列表给出进、出流股，其后直接求解；7.列出衡算的数学模型，并进行求解计算。

13. 引起安全事故的因素是什么？

答：1.设备损坏；2.对物料的考虑不周；3.操作失误；4.化工过程问题；5.缺乏防护规程；6.物料移动产生的问题；7.工厂位置问题；8设计的结构不合理问题；9.工厂方案。

四、计算题

1. 将一个含有20%（摩尔百分率、下同）丙烷（C3），20%异丁烷(i-C4),20%异戊烷(i-C5)和40%正戊烷(n-C5)

的混合物引入到精馏塔分离,塔顶馏分为含50% C3，44%(i-C4)，5%(i-C5)和1%(n-C5)的混合物，塔底

引出流股仅含1% C3，试完成物料衡算，作出物料衡算表。

2. 有100Kg乙炔和足够的空气混合燃烧，分析燃烧的尾气中，CO2的含量为7.5%（体积百分比），试求共

给燃烧的空气的过剩量是多少？

3. 将含40%（质量百分率、下同）硫酸的废液与98%浓硫酸混生产90%的硫酸，产量为1000Kg/h，各溶

液的第二组分为水，试完成物料衡算计算。作出物料衡算表。

4. 现以含硫32%的硫铁矿为原料生产硫酸。已知硫的烧出率为98%，炉气净化时损失为1.5%，二氧化硫

转化为三氧化硫的转化率为98%，三氧化硫吸收率为99%，试计算1吨硫铁矿可以生产98%硫酸多少吨？

5. 在催化剂作用下，乙醇可被空气氧化制取乙酸。为了保证乙醇有足够的氧化率，在进料时空气过量60%，

乙醇的转化率为80%，欲完成物料衡算，试确定计算基准，写出化学反应方程式。完成物料衡算表。 见ppt

6. 在砖瓦厂的烟道中安装节热器，回收烟道气中的热量。烟道气温度为280℃，速率为2000Kg/h。管程

内通入T=15℃的水。希望换热后产生120℃的饱和蒸汽。假定衡算时最小温差为15℃。给定数据：15℃液态的水的焓HL=65KJ/Kg,120℃液态水的焓HL=500KJ/Kg，120℃气态水的焓HV=2700KJ/Kg，烟道气平均比热为CP=1.1 KJ/(Kg·K)。试求节热器发生蒸汽的速率以及烟道气出口的温度。

7. 一个系统由三个串联操作组成，从过去的运转记录可知，反应器运转正常占试验次数分别是3/4、7/8、

和40%，求系统同时成功的机会。如果将上述各组元构成并联操作，这时系统的成功的概率是多大？

五、设计题

3

1. 空气流率为10000m/h(标准状态下)，K=2.754，温度为38℃，钢管公称直径DN=108mm，长度为65m，

已知初始端压力为850kPa，求压力降。问在什么条件下达到声速，产生声速处的压力是多少？

2. 某液体物料输送系统中，液体从设备A输送到另一个设备B。假设设备A的压力为540kPa，温度为

3

35℃，液体的密度为930kg/m ，黏度为0.91mPa·s，质量流率为4900kg/h，操作时该流率由一控制阀控制，管路为钢管，求控制阀的允许压力降。（假定液体的流速为1.5m/s）

3. 有2个冷流股，2个热流股。已知数据见下表，欲求出窄点温度和在最大回收能量情况下的QHmin和QCmin

物流号和类型

C1冷

h1热 C3冷 h4热

供应温度 ℃ 20 170 80 150

目标温度 ℃

热容流率 KW/℃

热负荷DH

KW 230 330 240 180

135 2 60 3 140 4 30 1.5

最小传热温差DTmin=10℃

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