化工设计概论试题目副本讲解Word下载.docx
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反应器
R
6
容器(槽、罐)
V
10
计量设备
W
3
换热器
E
7
塔
T
11
其它机械
M
4
压缩机、风机
C
8
火炬、烟囱
S
12
其他设备
X
29.绘制管路时,应避免穿过设备或使管路交叉,确实不能避免时,应将横向管路线断开一段。
30.水平管路,在管线的上方标注管路标志方位;
垂直管路,在管线的左侧标注管路标志方位。
31.写出常用仪表控制点参量及其代号
参量
温度
压力
液位
流量
质量
速度(频率)
湿度(水分)
K
32.仪表位号由字母代号和阿拉伯数字编号组成。
第一个字母表示被测量,后继字母表示仪表的功能。
33.仪表位号的标注法是上半圆中填写字母代号,下半圆中填写数字编号。
34.精馏塔的具体控制方案是通过塔顶、塔底及进料控制实现的。
35.塔顶控制方案的基本要求是:
将出塔蒸气的绝大部分冷凝下来,排除不凝性气体;
调节回流量LR和馏出液量D,保持塔内压力稳定。
36.物料衡算的目的是根据原料与产品之间的定量转化关系,计算原料的消耗量,各种中间产品、产品和副产品的产量,生产过程中各阶段的消耗量以及组成,进而为热量衡算、其他工艺计算及设备计算打下基础。
37.物料衡算的基础是质量守恒定律。
38.转化率是表示原料通过化学反应产生化学变化的程度。
计算式如下:
转化率=反应掉的原料量÷
原料量×
100%
39.要想生产能力大,过程既经济又合理,则单程收率越高越好。
40.连续过程的物料衡算方法有直接求算法、利用节点进行核算法和利用联系组分进行物料衡算法3种。
41.循环过程的目的是维持操作,控制产品质量,降低原料消耗,提高原料利用率等。
42.化工生产中常用的加热剂有水蒸气、烟道气、电能,有时也用联苯醚等有机热载体。
43.化工生产中常用的冷却剂有水、空气、冷冻盐水等。
44.动力消耗包括自来水(一次水)、循环水(二次水)、冷冻盐水、蒸气、电、石油气、重油、氮气、压缩空气等。
45.设备设计与选型是在物料衡算和热量衡算基础上进行的,其目的是决定工艺设备的类型、规格、主要尺寸和台数,为车间布置设计、施工图设计及非工艺设计项目提供足够的设计数据。
46.化工设备的主要技术经济指标有单位生产能力、消耗系数、设备价格、管理费用和产品总成本。
47.一般化工设备的使用年限是10~20年,高压设备的使用年限是20~25年。
48.流量按最大流量计或正常流量的1.1~1.2倍计。
扬程为所需的实际扬程,它依管网的安装和实际操作条件而定。
所选泵的扬程值应大于实际生产所需的扬程值。
49.因为结构简单,输液无脉动,流量调节简单,因此,除难以胜任的场合外,应尽可能选用离心泵。
50.选择换热器时,要根据热负荷、流量的大小,流体的流动特性和污浊程度,操作压力和温度,允许的压力损失等因素,结合各种换热器的特征与使用场所的客观条件来合理选择。
51.一个好的分离方案应具有合理利用能量、降低能耗,设备投资少,生产能力大,产品质量稳定及操作简便等特点。
52.精馏设备的型式很多,按塔内部主要部件不同,可以分为板式塔与填料塔两大类。
板式塔又有筛板塔、浮阀塔、泡罩塔、浮动喷射塔多种型式;
而填料塔也有多种填料。
53.在精馏设备选型时应满足生产能力大,分离效率高,体积小,可靠性高,满足工艺需要,结构简单,踏板压力降小等的要求。
54.对各种形式塔板的成本进行比较时,不仅考虑一层塔板的造价,还应当将塔板的效率和处理能力考虑在内,也就是从完成同一分离任务考虑,对塔的总投资来进行比较。
55.按结构分类,反应器有管式反应器、釜式反应器、固定床反应器、流化床反应器等,另外还有鼓泡式反应器、塔式反应器等。
56.搅拌器的形式有桨式、涡轮式、推进式、框式(或锚式)、螺杆式及螺带式等。
57.反应釜的换热主要有夹套、内冷、外冷、溶剂蒸发、回流冷却和直接加冷却剂等方式。
58.蒸发设备的选型主要考虑被蒸发溶液的性质,如黏度、发泡性、腐蚀性、热敏性和是否容易结晶或析出结晶等因素。
59.室内布置受气候影响小,操作条件好。
小规模的间隙操作、操作频繁的设备或低温地区的设备,以室内布置为宜。
60.图的绘制一般分下列3个阶段进行:
先绘制生产工艺流程草图;
再绘制物料流程图;
后绘制带控制点的工艺流程图。
61.塔的布置形式很多,常在室外集中布置,在满足工艺流程的前提下,可把高度相近的塔相邻布置。
62.塔通常安装在高位换热器和容器的建筑物或框架旁,利用容器或换热器的平台作为塔的人孔、仪表和阀门的操作与维修的通道。
63.换热器的布置原则是顺应管路和缩小管路长度,其位置取决于与他密切联系的设备布置。
64.釜式反应器一般用挂耳支承在建(构)筑物或操作台的梁上;
对于体积大、质量大或振动大的设备,要用支脚直接支撑在地面或楼板上。
两台以上相同的反应器应尽可能排成一直线。
65.泵应尽量靠近供料设备,以保证良好的吸入条件。
它们常集中布置在室外、建筑物底层或泵房。
66.往复式压缩机结构复杂,拆装时间长,所以都布置在压缩机室内,并配有起重装置,其周围要留有足够大的空地。
67.按HG20519.7-92规定,设备布置图一般只绘平面图。
图样中包括一组视图、尺寸及标注、安装方位标、附注说明及标题栏等。
68.对于较复杂的装置或有多层建(构)筑物的装置,当平面图表示不清楚时,可以绘制剖视图或局部剖视图。
剖视符号用A—A、B—B、X—X大写英文字母表示。
69.管路是化工生产中不可缺少的组成部分,像人体中的血管一样,起着输送各种流体的作用。
70.公称通径既不是管子的内径也不是管子的外径,而是管子的名义直径,它与管子的实际内径相接近,但不一定相等。
公称通径用DN表示。
71.公称压力是管路、管件和阀门在一定温度范围内的最大允许工作压力。
用PN表示。
72.管路连接常用的方法有焊接、螺纹连接和法兰连接3种。
73.阀门的作用是控制流体在管内的流动。
其功能有启闭、调节、节流、自控和保证安全等。
74.不同流体按其性质、形态和操作要求不同,应选用不同的流速。
黏度较大的流体,管内的压力降较大,流速应较低。
75.计算管路压力降的目的是为了选择合适的泵、压缩机、鼓风机等输送设备和校核流速或管径。
最常用的方法是利用算图进行计算。
76.管路应避免通过电动机、仪表盘、配电盘上空;
塔及容器的管路不可从人孔正前方通过。
77.管路安装时应尽量避免出现“气袋”∩、“口袋”∪和盲肠,当无法避免时,应在管线最高点设置放空阀,最低点设置放静阀。
阀门、仪表的安装应方便操作与维修,一般阀门安装高度以离操作面1.2m为宜,水平管路上的阀门、阀杆不宜垂直向下。
78.人孔应设在安全、方便的操作区,常将一个塔的几个人孔设在一条垂线上,并对着道路。
二、选择题(20分,每题1分)
1.属于换热器的控制方案有(AB)
(A)调节换热介质流量;
(B)旁路调节;
(C)循环调节;
(D)PID调节
2.在带控制点的工艺流程图中,常用比例为:
(B)
(A)1:
10;
(B)1:
100;
(C)1:
35;
(D)1:
150
3.常用设备分类代号中,表示泵的符号为:
(A)B;
(B)P;
(C)D;
(D)C
4.工艺流程图中表示工艺气的是:
(C)
(A)PA;
(B)PGS;
(C)PG;
(D)IG
5.在仪表位号的标注中,TRC的含义是:
(A)温度报警积分;
(B)温度控制变送;
(C)温度记录控制;
(D)温度积分控制
6.单程转化率与总转化率的区别在于:
(A)
(A)计算基准;
(B)计算方法;
(C)计算目标;
(D)计算程序
7.在设备布置图中,安装方位标的圆直径为:
(A)5mm;
(B)10mm;
(C)14mm;
(D)20mm
8.同一公称通径管子的(A)相同。
(A)外径;
(B)内、外径的算术平均值;
(C)内径;
(D)内、外径的对数平均值
9.管子中流体和气体的流速一般不超过(C)。
(A)5m/s,50m/s;
(B)3m/s,30m/s;
(C)3m/s,100m/s;
(D)10m/s,100m/s
10.黏度大的流体一般应选择(A)。
(A)低流速;
(B)高流速;
(C)适宜流速;
(D)特定流速
11.在进行车间布置设计时,宜优先考虑(C)。
(A)室内布置;
(B)T形布置;
(C)露天布置;
(D)L形布置
12.在进行车间布置设计时,加热炉、明火设备与产生易燃易爆气的设备间的距离一般不小于(C)。
(A)10m;
(B)15m;
(C)18m;
(D)30m
13.在不影响工艺流程的情况下,较高设备宜(A)。
(A)集中布置;
(C)分散布置;
14.绘制管路布置图时常用常比例为(C)。
20;
30;
(D)1:
100
15.在化工设计过程中,概算工作在(BC)过程进行。
(A)编制设计任务书;
(B)初步设计;
(C)施工图设计;
(D)现场施工中
16.在绘制带控制点的工艺流程图时,遇到管路穿过设备或交叉时应(A)。
(A)将纵向管路断开一段;
(B)将横向管路断开一段;
(C)将横、纵向管路断开一段;
(D)将管路都不断开
17.用作保温材料的热导率宜(A)。
(A)低;
(B)高;
(C)较高;
(D)适中
18.在绘制带控制点的工艺流程图时,遇到管路拐弯时应(A)。
(A)成直角;
(B)圆弧;
(C)成45度角;
(D)成60度角
19.在带控制点的工艺流程图中,仪表编号的标注方法是:
上半圆中填写(C),下半圆中填写(
)
(A)数字编号,字母代号;
(B)参量代号,功能代号;
(C)字母代号,数字编号;
(D)功能代号,参量代号
20.对间隙操作的釜式反应器来说,人孔或加料口离地面、楼板或操作平台面的高度以(B)为宜。
(A)500mm;
(B)800mm;
(C)1000mm;
(D)1200mm
三、简答题
1.
初步设计工作程序一般有哪几个步骤?
答:
初步设计工作程序一般有以下几个步骤:
(1)
设计准备阶段;
(2)
工艺专业设计方案的确定;
(3)
其他专业的具体工作;
(4)
各专业有关图纸的会签;
(5)
编制初步设计总概算;
(6)
审定文件并报上级主管部门组织审批。
2.
生产方法的选择有哪几个步骤?
生产方法的选择有以下几个步骤:
设计资料的选择;
生产方法的比较与确定;
选择生产方法时应注意的事项等。
3.
带控制点的工艺流程图以什么为主项进行绘制?
其原则是什么?
带控制点的工艺流程图以车间(装置)或工段(工序)为主项进行绘制。
原则上是一个主项绘一张图样。
如流程复杂可分成数张,但仍算一张图样,使用同一图号。
4.
写出下列按工段编制仪表位号中各部分的含义:
T
RC
-
1
31
序号(一般用二位数字,也可以用三位数字)
工段代号
功能字母代号
5.
泵的流量控制方案有哪两种?
分别用于何种场合?
泵的流量控制方案有出口节流控制和旁路控制两种方案。
泵的出口节流控制是离心泵流量控制常用的方法;
旁路控制主要用于容积式泵(往复泵、齿轮泵、螺杆泵等)的流量调节。
6.
热量衡算的目的是什么?
热量衡算的目的如下:
通过计算传入或传出的热量,确定加热剂或冷却剂的消耗量以及其他能量的消耗;
计算传热面积以决定换热设备的工艺尺寸;
确定合理利用热量的方案以提高热量综合利用的效率。
7.
设备设计与选型的要求有哪些?
(1)要充分考虑工艺上的要求;
(2)运行可靠,操作安全,便于连续化和自动化生产;
(3)能创造良好工作环境和无污染;
(4)便于购置、容易制造。
总之,要全面贯彻先进、适用、高效、安全、可靠、省材和节资的原则。
具体还要从技术经济指标和设备结构上的要求加以考虑。
8.
选择设备材料时应注意哪些事项?
选择设备的材料时,首先要了解处理介质的性质,包括氧化性、还原性、介质浓度和腐蚀性能。
其次是设备要承受的温度(高温、常温还是低温)。
各种材料的耐温性能是不一样的,一般随温度升高其耐温性能减弱。
在低温下要考虑材料的脆性。
最后还要考虑设备承受的压力(高压、中压、低压或真空)。
一般压力愈高,要求材料的强度、耐腐蚀性能也愈好。
9.
车间布置设计包括哪两个部分?
答:
车间布置设计包括车间各个工段、各设施在车间场地范围内的平面布置和设备布置两个部分。
10.
化工车间通常包括哪些设施?
化工车间通常包括生产设施(生产工段、原料和产品仓库、控制室、露天堆场或贮罐区)、生产辅助设施(除尘通风室、配电室、机修间、化验室等)、生活行政设施(车间办公室、更衣室、浴室、卫生间等)及其他特殊用室(劳动保护室、保健室等)。
11.
露天布置的优、缺点是什么?
露天布置的优点是建筑投资少,用地小,有利于安装检修,有利于通风、防火、防爆、防毒;
缺点是受气候影响大,操作条件差,自动控制要求高。
12.
设备布置的原则有哪些?
设备布置的原则如下:
设备布置露天化;
满足生产工艺与操作要求;
符合安装与检修的要求;
符合安全技术要求;
符合建筑要求;
考虑通道与管廊的布置。
四、计算题
1.某厂用空气氧化邻二甲苯生产苯酐。
原料流量为205kg/h邻二甲苯,4500m3/h空气。
从反应的计量关系可知,生成1mol的苯酐需反应掉1mol的邻二甲苯。
经检验得到的反应器出口气体组成如下:
组分
苯酐
顺酐
邻二甲苯
O2
N2
其他
合计
%(mol)
0.65
0.04
0.03
16.58
78
4.70
试计算:
(1)邻二甲苯的转化率、苯酐收率和反应选择性。
(2)苯酐的年产量(按330天/年计)。
解:
因为其中含有大量N2,且N2为惰性组分(不参加反应),所以,选择N2作为物料衡算的联系物。
进入反应器的空气中含有N2:
(4500/22.4)×
0.79=158.7kmol/h
设反应器出口气体的总流量为xkmol/h,则有:
0.78x=158.7
x=203.5kmol/h
因此,反应器出口气体含有邻二甲苯:
203.5×
0.03%=0.061kmol/h=0.061×
106=6.47kg/h
反应器出口气体含有苯酐:
0.65%=1.323kmol/h
所以,邻二甲苯转化率X=(205-6.47)/205=96.8%
苯酐收率Y=1.323/(205/106)=68.6%
反应选择性S=Y/X=0.686/0.968=0.71=71%
苯酐的年产量=1.323×
24×
330×
148
=1.550×
106kg/h
=1550t/a
2.一种废酸,组成为23%(质量分数)的HNO3、57%H2SO4和20%H2O。
加入93%的浓硫酸及90%的浓硝酸,要求混合成27%HNO3、60%H2SO4的混合酸。
计算所需废酸及加入浓酸的数量。
设所需废酸量为xkg
浓硫酸量为ykg
浓硝酸量为zkg
第一步:
画出物料流程简图。
第二步:
选择基准。
可选择废酸或浓酸的质量为基准,也可以用混合酸的质量为基准。
本例选择混合酸为基准,总量为100kg。
第三步:
列物料衡算式。
总物料:
x+y+z=100
(1)
H2SO4:
57%x+93%y=100×
0.6=60
(2)
HNO3:
23%x+90%z=100×
0.27=27
(3)
解由式
(1)、
(2)和(3)联立的方程组得:
x=41.8kg废酸
y=39kg
浓硫酸
z=19.2kg
浓硝酸
第四步:
核算——水平衡
加入水量:
41.8×
20%+39×
7%+19.2×
10%=13kg
混合酸含水量:
100×
13%=13kg
两者相等,故计算正确。
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