化工工程设计与分析 复习题

化工工程设计与分析 复习题

1.科研活动的三个主要阶段包括：搜集事实材料、思维加工和检验成果。 2.搜集事实材料的方法：观察法、测量法、实验法、模拟法。 3.化工过程研究与开发的内容、目的 p4 4.化工设计的主要内容包括 （D） A.初步设计、技术设计、施工图设计 B.化工工艺设计、非工艺设计、总图运输设计 C.概念设计、中试设计、基础设计

D.工艺流程设计、车间布置设计、管道布置设计

5.在化工工艺设计中，其核心内容是：工艺流程设计和车间布置设计 6.化工厂工程设计的“四化”原则？

（1）工厂布置一体化（2）生产装置露天化（3）公用工程社会化（4）引进技术国产化 7.化工工艺设计的内容？

（1）原料路线和技术路线的选择（2）工艺流程设计（3）物料衡算（4）能量衡算（5）工艺设备的设计和选型（6）车间布置设计（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

8.科学选题的基本原则：p16 （1）、（2）、（3）、（4）

9.我国科学研究和科技开发项目的来源：计划项目、企业委托项目、自选项目。 10.技术经济资料的主要来源：文献调研、市场调研和实验室工作。

11.对不同途径获得的资料进行鉴别和分析需要从三个方面进行：先进性、可靠性、适用性 12.过程的物料衡算，在不知道循环量时应如何处理？

答：在不知道循环量的情况下，可采用以下两种计算：（1）试差法：估计循环流量，并继续计算至循环回流的那一点，将估计值与计算值进行比较，并重新假设一个估计值，一直计算到估计值与计算值之差在一定的误差范围内。（2）代数解法：在循环存在时，列出物料平衡方程式，并求解。一般方程式中以循环流量作为未知数，应用联立方程的方法进行求解。 13.物料衡算的基准有：时间基准、质量基准、体积基准、干湿基准。 14.能量过程的特点体现在（ 能量的转换 ）方面。 15.工艺流程设计是（A)

A.确定生产过程的基本面貌 B.确定设备的结构图

C.确定设备的安装方位 D.确定管道的安装方位 16.施工图设计阶段完成的工艺流程图称为 （C)

A.物料流程图 B.方框流程图 C.带控制点工艺流程图 D.管道仪表流程图 17.管道仪表流程图中的设备轮廓为 （A) A.细实线 B.中实线 C.粗实线 D.点划线 18. 管道仪表流程图中的主要物料管线为 （C) A.细实线 B.中实线 C.粗实线 D.点划线 19. 管道仪表流程图中的辅助物料管线为 （B） A.细实线 B.中实线 C.粗实线 D.点划线 20. 管道仪表流程图中的集中安装仪表图形符号为 （A） A.中间带横线的圆圈 B.圆圈 C.方框 D.菱形框 21.简述我国现行的化工基建程序。

项目建议书 ? 项目建议书审批通过后，进行项目可行性研究 ? 审查可行性研究，决策通过后，下达设计任务书 ? 设计阶段（包括基础设计、扩初设计、施工图设计）? 施工建设期 ? 工程试投产运行 ? 项目正式投产 22.化工过程整合的要求有（ABCD）。

A．过程的安全性；B．过程的可靠性；C．过程的环保性；D．过程的经济性 23.化工工艺过程的整合与优化的基本思路是什么？

化工工艺过程的整合与优化的基本思路按以下步骤进行：（1）、原料到产物的反应路线选择。（2）、根据完整的工艺过程是由工艺过程阶段组成的特点，确定段数。（3）、每段中进行反应过程的优化、分离过程的优化。（4）、每段之间如何联系。（5）、确定整个工艺过程的物料衡算和能量衡算。（6）、确定整个工艺过程的操作条件，包括修正各阶段的操作条件。（7）、热交换网络的设计。（8）、通过上述几步，合成出数个工艺过程，再由经济核算，环保条件下利润至上原则，确定最优工艺过程。 24.进行能量衡算的基本程序是什么？

进行能量衡算的基本程序有4步，分别是①、正确绘制系统示意图，标明已知条件和物料状态；②、确定各组分的热力学数据，如比焓、比热容、相变热等；③、选择计算基准，如与物料衡算一起进行，可选用物料衡算所取的基准作为能量衡算的基准，同时，还要选取热力学函数的基准态；④、列出能量衡算方程式，进行求解。

25.化工设计中防火防爆设计要点包括：工艺设计的防火防爆、建筑设计的防火防爆 和辅助

设备设计的防火防爆。

26.管道引出支管时，液体管道应从( A )

A.上方引出 B.下方引出 C.左方引出 D.右方引出。

27.绿色化学：绿色化学又称环境无害化学、环境友好化学、清洁化学。绿色化学即是用化学的技术和方法去减少或消灭那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂和试剂、产物、副产物等的使用和产生。

28.不同的化学反应类型具有不同的原子经济潜力，常用原子经济性反应有：重整反应、加成反应、取代反应。

29.管道布置图包括下面（ ACD ）图样。

A．管件图； B．管架图管道施工说明； C．蒸汽伴管系统布置图； D．管道平面布置图 30.设备布置图的标注包括下面（ ABCD ）内容。

A．平面定位尺寸；B．设备尺寸；C．高度方位尺寸；D．安装方位标 31.管道布置图的标注有哪些？

管道布置图的标注有7项，它们是建筑标注（包括建筑定位轴线的编号及柱距尺寸，平台和构筑物的标高等）、设备标注、管道标注（包括管道的定位尺寸及标高、物料的流动方向和管号）、管件标注（包括管件符号、管件的位置尺寸和要求）、阀门标注（包括阀门符号、安装标高、编号和公称直径）、仪表控制点的标注、管道支架的标注。

32.化工过程放大及放大效应：将一个全新的化学过程从实验室过渡到工业化生产，即由实验室研究成果到第一套工业装置之间的技术活动，称为化工过程放大。在未充分认识放大规律之前，因过程规模变大所引起的指标不能重复的现象称为放大效应。 33.化工过程放大的基本方法有：逐级经验放大和数学模型放大。

34. 返混 和 不均匀流动 是在连续流动反应器中发生的两种流动现象。以上两类流动现象将改变反应器内的 浓度在空间内的自然 分布，从而影响 反应的结果 。 35.组分混合的特点有（ AB ）

A．自发过程；B．△G减小的过程；C．△G增加的过程；D．△S减少的过程 36按结构特点来分，化学反应器的基本类型有：管式反应器、釜式反应器、塔式反应器、固定床反应器、流化床反应器

37.对于化工过程开发与设计项目，需要进行技术经济评价的基本内容主要包括：

社会评价：政策、法律；社会效益、劳动组织和结构、对人类生理和心理所产生的影响。

技术评价：技术可靠性、先进性和实用性

技术经济评价：项目投资、产品的成本、利润、税收、返本期等。 环境评价：环境质量评价和环境影响评价。

38. 对于化工过程开发与设计项目进行评价的步骤：p115 四步

39. 计算机设计、模拟软件有：AutoCAD、ASPEN PLUS、PRO/Ⅱ、PIDCAD等。 40. 知识产权定义：p182

41. 专利包括三种类型：发明专利、实用新型专利、外观设计专利。授予专利权的三项基本条件：新颖性、创造性、实用性。

42. 某企业拟建一套年产500t的化工产品，固定资产拟投资1000万元，流动资金拟贷款2400万元。已知该产品的销售价格为36万元/t；原材料和单耗，如下表；固定资产年折旧率为6%；企业管理费2.6万元/t；贷款年利率7.5%；动力燃料消耗费0.5万元/t；工人工资0.5万元/t；销售费用0.36万元/t；原材料价格都含有增值税。试计算单位产品生产总成本和年净利润。（已知增值税率为17%，年所得税率为 33%） 序号 1 2 3 4 解：主辅原材料费：

14?1.4?36?0.22?5?0.28?0.8?1.25?29.92万元/t 企业管理费和财务费用：

原材料名称 原材料 盐酸（30%） 液氨 活性炭 单耗/(t/t) 14 36 5 0.8 单价/(万元/t) 1.40 0.22 0.28 1.25 ?240?0 2.60.075?/50万元02.96

1000/500=0.12万元/t 固定资产折旧费： 6％×

单位产品总成本=29.92+2.96+0.12+0.5+0.5+0.36=34.36万元/t 企业全年总销售收入＝500t×36万元/t=18000万元

企业全年应该缴纳增值税额＝(18000-29.92?500)?17% = 516.8万元 年利税总额＝18000-34.36?500-516.8 = 303.2万元 年所得税总额＝303.2?33% = 100万元 年净利润总额＝303.2-100 =203.2万元

因此单位产品生产总成本是34.36万元/t；年净利润是203.2万元

43. 某企业拟建一套年产800t的6-氨基青霉烷酸项目，固定资产拟投资9000万元，流动资

金拟贷款1550万元。已知产品6-氨基青霉烷酸销售价格为30万元/t；原材料和单耗如下表；固定资产年折旧率为6%；企业管理费1.2万元/t；贷款年利率7.5%；动力燃料消耗费0.25万元/t；工人工资0.5万元/t；销售费用0.75万元/t；原材料价格都含有增值税。试计算单位产品生产总成本和年净利润。（已知增值税率为17%，所得税率为33%）

序号 1 2 3 4 原材料名称 青霉素G钾工业盐 固定化酶 盐酸（30%） 氢氧化钠（1mol/L） 单耗/(t/t) 1.7 0.0033 1.25 2 单价/(万元/t) 14.3 16.5 0.22 0.12 解：主辅原材料费：

1.7×14.3 + 0.0033×16.5 + 1.25×0.22 + 2×0.12 = 24.88万元/t 0.075/800 = 1.35万元/t 企业管理费和财务费用： 1.2 + 1550×

0.06/800 = 0.675万元/t 固定资产折旧费： 9000×

单位产品总成本=24.88+0.25+1.35+0.675+0.5+0.75=28.41万元/t 企业全年总销售收入＝800t×30万元/t = 24000万元

企业全年应该缴纳增值税额＝(24000-24.88?800)?17% = 696.3万元

年利税总额＝24000-(24.88+0.25)?800-696.3 = 3199.7万元 年所得税总额＝3199.7?33% = 1055.9万元 年净利润总额＝3199.7-1055.9 = 2143.8万元

44. 利用乙烯部分氧化制取环氧乙烷，将乙烯在过量空气条件下通过银催化剂进行如下反应，进料物质流量为1000mol/h，进料中含乙烯10%（mol），乙烯转化率为25%，计算反应器出口物料量。

反应方程式如下： 2C2H4 + O2 → 2C2H4O 解：以每小时为计算基准。

进料：乙烯=1000×10%=100（mol/h） 空气=1000×90%=900（mol/h） 其中：氮气=900×0.79=711（mol/h） 氧气=900×0.21=189（mol/h） 转化掉乙烯=100×25%=25（mol/h） 则产物中：

未反应的乙烯：100－25=75（mol/h））

生成环氧乙烷：25（mol/h） 消耗氧气：25×0.5=12.5（mol/h）

剩余氧气：189－12.5=176.5（mol/h） 氮气：711（mol/h）。

45. 乙苯脱氢制苯乙烯，通入纯乙苯为250kg/h，乙苯与水蒸气质量比为1：1.3，乙苯转化率为50%，其中在转化掉的乙苯中有90%转化成苯乙烯；10%转化成苯；反应如下。试计算反应器出口物料量。

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 = 250kg/h = 2.358 kmol/h 参加反应的乙苯2.358 × 50% = 1.179 kmol/h; 剩余乙苯 = 2.358 × 50% = 1.179 kmol/h = 125 kg/h 配入水蒸气 = 250 × 1.3 = 325 kg/h

在反应掉的1.179 kmol乙苯中转化成苯乙烯 = 1.179 × 90% = 1.061 kmol/h

转化成苯 = 1.179×10%=0.1179kmol 则反应生成：

苯乙烯 = 1.061 × 104 = 110.34（kg/h） 氢气 = 1.061 × 2 = 2.33（kg/h） 苯 = 0.1179 × 78 = 9.20（kg/h） 乙烯 = 0.1179 × 28 = 3.30（kg/h） 产物中水蒸气 = 325（kg/h） 46. 泵管道布置的一般要求是什么？

泵管道布置的一般要求是①在满足工艺要求的前提下，满足泵正常运行及维修检查的要求。②应避免热膨胀对泵出入口管道的影响，减少管道作用在泵管嘴处的应力和力矩。③在充分满足管道柔性的前提下，使泵出入口管道最短。④设计出合理的泵维修检查所需的空间，使泵的管道、阀门手轮不影响维修和检查操作。

47. 技术创新的风险性主要体现在以下三个方面：技术风险，市场风险，社会风险。 48. 按照技术创新对象的不同，可以将技术创新分为：产品创新和过程创新。 49. 联想思维法则具有4种类型：具象类比 ；抽象类比；拟人类比；幻想类比 。 50. 分解与组合思维法则主要有：主要功能与辅助功能的组合；同种功能的组合；无关功能

的组合；不同功能关系的组合等四种组合方式。

51. 设备选型和工艺设计的原则是：(1)合理性 (2)先进性 (3)安全性 (4)经济性。 52.物质的可燃性，即燃烧危险性取决于其闪点、自燃点、爆炸(燃烧)极限及燃烧热四个因素。 53. 项目建议书是进行可行性研究和编制设计任务书的依据，应包括下列内容。

（1）项目建设目的和意义：即项目提出的背景和依据，投资的必要性及经济意义； （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(原料路线、生产方法和技术来源)； （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。 53. 可行性研究报告的内容有哪些？

（1）总论 包括项目名称、进行可行性研究的单位、技术负责人、可行性研究的依据、可行性研究的主要内容和论据、评价的结论性意见、存在问题和建议等，并附上主要技术经济指标表。

（2）需求预测 国内外需求情况预测和产品的价格分析。 （3）产品的生产方案及生产规模。

（4）工艺技术方案 包括工艺技术方案的选择、物料平衡和消耗定额、主要设备的选择、工艺和设备拟采用标准化的情况等内容。 （5）原材料、燃料及水电汽的来源与供应。 （6）建厂条件和厂址选择布局方案。 （7）公用工程和辅助设施方案 （8）环境保护及安全卫生。

（9）工厂组织、劳动定员和人员培训。 （10）项目实施规划。

（11）投资估算和资金筹措。

（12）经济效益评价及社会效益评价。

（13）结论 包括综合评价和研究报告的结论等内容。

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