《化工设计》习题及解答
第一章 化工设计概论
1．化工设计的种类有哪些？
根据项目性质化工设计可分为：新建项目设计、重复建设项目设计、已有装置的改造设计。
根据化工过程开发程序化工设计可分为：概念设计、中试设计、基础设计和工程设计；其中工程设计又包括：初步设计、扩大初步设计和施工图设计。
2．请画出化工厂设计的工作程序示意图。
3．可行性研究报告包含哪些内容？
（1）总论。包括项目名称、可行性研究的主办单位和负责人，可行性研究编制的依据和原则，可行性研究的依据，项目提出的背景、投资必要性和经济意义，研究的范围和主要过程；研究的简要综合结论，存在的主要问题和建议。
（2）市场预测。包括国内外市场情况预测和产品的价格分析。
（3）产品方案及生产规模。对于老厂改、扩建和技术改造项目要结合企业现有内部和外部条件，对产品方案和生产规模要作方案比较，进行优选。
（4）工艺技术方案。包括工艺技术方案的选择、工艺流程和消耗定额、自控技术方案、主要设备的选择和标准化等内容。
（5）原料、原料、辅助材料及燃料的供应。 （6）建厂条件和厂址方案。 （7）公用工程和辅助设施方案。
（8）节能。包括能耗指标及分析、节能措施综述、单项节能工程等内容。 （9）环境保护与劳动安全。 （10）工厂组织和劳动定员。
（11）项目实施规划。包括建设周期的规划实施进度规划等内容。 （12）投资估算和资金筹措。
（13）财务、经济评价及社会效益评价。
（14）结论。包括综合评价和研究报告的结论等内容。
4．设计任务书的内容主要包括哪些内容？
（1）项目设计的目的和依据；
（2）生产规模、产品方案、生产方法或工艺原则；
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（3）矿产资源、水文地质、原材料、燃料、动力、供水、运输等协作条件； （4）资源综合利用、环境保护、三废治理的要求； （5）厂址与占地面积和城市规划的关系； （6）防空、防震等的要求； （7）建设工期与进度计划； （8）投资控制数；
（9）劳动定员及组织管理制度；
（10）经济效益、资金来源、投资回收年限。
第二章 工艺流程设计
1．化工工艺设计包括哪些内容？
生产方法选择，工艺流程设计，工艺计算，设备的设计与选型，设备布置，管道设计，对非工艺设计提条件，设计说明书，概预算书。
2．在选择生产方法和工艺流程时，应该着重考虑的原则有哪些？其步骤有哪些？
先进性、可靠性、合理性；
资料搜集与项目调研、生产设备类型与制造厂商调研、对调研结果进行全面分析对比。
3．工艺流程设计的步骤有哪些？
确定整个流程的组成，确定每个过程或工序的组成，确定工艺操作条件，确定控制方案，原料与能量的合理利用，制定“三废”处理方案，制定安全生产措施。
4．工艺流程图的种类有哪些？
工艺流程草图，工艺物料流程图，带控制点的工艺流程图，管道仪表流程图。
5．管道仪表流程图有哪些版式？
基础工程设计阶段有：A版PI图(初版)、B版PI图(内审版)、C版PI图(用户版)及D版PI图(确认版)；
详细工程设计阶段有：E版PI图(详1版)、F版PI图(详2版)、G版PI图(施工版)。
6．某管道标注为“PG1310-300 A1A-H”，表示什么意思？
7．固定床反应器温度控制形式有哪些？画出示意图。
出料TCFC空气氨气进料出料载热体出料TCTC进料出料TC进料
(a)用进料浓度控制 (b)用进料温度控制Ⅰ (c) 用进料温度控制Ⅱ (d)用冷料量控制
8．PIDCAD软件具有哪些特点？
PIDCAD软件操作简单、方便易学，适合于工程技术、设计人员及高校师生从事化工工程设计、流程图绘制时使用；结合工艺设备管理软件，可实现工厂工艺、设备信息化管理。
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第三章 物料衡算与热量衡算
习题1连续常压蒸馏塔进料为含苯质量分数(下同)38％(wt)和甲苯62％的混合溶液，要求馏出液中能
回收原料中97％的苯，釜残液中含苯不低于2％。进料流量为20000kg／h，求馏出液和釜残液的流量和组成。
解：苯的相对分子质量为78，甲苯的相对分子质量为92。以下标B代表苯。
3878?0.4196 进料中苯的摩尔分数 xFB?3862?7892278?0.02351 釜残液中苯的摩尔分数 xWB?298?7892进料平均相对分子质量 M?0.4196?78?(1?0.4196)?92?86.13 进塔原料的摩尔流量 F?2000?232.2kmol/h 86.13依题意，馏出液中能回收原料中97%的苯，所以
DxDB?97.43?0.97?94.51kmol/h
作全塔苯的质量衡算得 FxFB?DxDB?WxWB
作全塔总质量衡算得 F?W?D 将已知数据代人上述质量衡算方程得
232.2?0.4196?94.51?0.02351 232.2?W?D 解得 W?124.2kmol/h,D?108kmol/h 所以，xDB?组分 kg/h 苯 7600 94.5194.51??0.8752 D108塔进料 塔顶馏出物 %(wt) kmol/h %(mol) kg/h 94.52 13.48 108 3
87.52 12.48 100 227.8 11159.4 釜残液 %(wt) kmol/h %(mol) 2.0 98.0 2.92 121.3 124.2 2.35 97.65 100 %(wt) kmol/h %(mol) kg/h 38 97.43 134.8 232.2 41.96 58.04 100 7372.6 85.60 1240.2 14.40 8612.8 100 甲苯 12400 62 合计 20000 100
11387.2 100
化工设计复习题二
