原培训班化工设计复习题

化工设计复习题 第一章 化工厂设计的内容与程序 一、简答题 1. 简述工程项目从计划建设到交付生产所经历的基本工作程序。 （p5） 2. 化工设计根据化工过程开发程序分类可分为哪几类，工程设计又分为哪几个阶段？ （p12） 3. 化工设计根据项目性质分类可分为哪几类？（p1） 第二章 工艺流程设计 1. 简述工艺流程设计的主要任务。 （p2021） 2.工艺流程图有哪几种？简述其主要作用。 （p2428） 3.试述管道及仪表流程图的绘制中对设备画法及标注、管道的画法及标注、阀门与管件的 表示方法、仪表控制点的表示方法有何具体要求？（p2842） 三、设计题 1. 离心泵是最常用的液体输送设备，常通过改变出口阀门的开度来调节其输出流量，试 确定该方案带控制点的工艺流程图。 2. 容积式泵的出口不能堵死，其流量常通过控制回路阀门的开度来调节。试以齿轮泵为 例，确定容积式泵的回路调节自控流程。 3. 对于列管式换热器，若冷、热流体在换热过程中均无相变化，试确定下列几种情况下 的自控流程。 (1) 冷、热流体均为非工艺流体，且热流体的温降(T1-T2)小于冷流体的温升(t2-t1)。 (2) 冷、热流体均为非工艺流体，且热流体的温降(T1-T2)大于冷流体的温升(t2-t1)。 (3) 冷、热流体均为工艺流体，且热流体的温降(T1-T2)小于冷流体的温升(t2-t1)。 (4) 冷、热流体均为工艺流体，且热流体的温降(T1-T2)大于冷流体的温升(t2-t1)。 4. 用混酸硝化氯苯制备混合硝基氯苯。已知混酸的组成为：HNO 3 47%、H 2SO4 49%、H 2O 4%；氯苯与混酸中 HNO3 的摩尔比为 1：1.1；反应开始温度为 4055，并逐渐升温至 80；硝化时间为 2h；硝化废酸中含硝酸小于 1.6%，含混合硝基氯苯为获得混合硝基氯 苯量的 1%。试以混合硝基氯苯的收率以及硫酸、硝酸及氯苯的单耗作为方案评判标准比 较下列方案，并从中选择一种确定适宜的工艺流程，并说明理由。 方案 I，硝化分离方案 2 配酸釜冷 却 水水 连续分离器 粗 硝 基 物 去 精 制硫 酸氯 苯 硝 化釜冷 却 水水 蒸 汽 硝 酸 分 离 废 酸 出 售3-5 -配酸釜冷 却 水 水 连续分离 器 粗 硝 基 物 去 精 制 硫 酸氯 苯 硝化釜冷 却 水水 蒸 汽 硝 酸 分 离 废 酸 出 售 方案 II，硝化分离萃取方案配 酸釜冷 却 水水 连续分离器 粗 硝 基 物 去 精 制硫 酸 氯 苯 萃 取罐硝化釜 冷 却 水水 蒸 汽 硝 酸 萃 取 废 酸 出 售 方案 III，硝化- 分离-萃取-浓缩方案 3 配酸釜冷 却 水水 连续分离器 粗 硝 基 物 去 精 制硫 酸 氯 苯 萃取 罐硝化釜 冷 却 水水 蒸 汽 硝 酸 萃 取 废 酸 出 售 5.药品精制中，粗品常先用溶剂溶解，然后加入活性炭脱色，最后再滤除活性炭等固体杂 质。假设溶剂为低沸点易挥发溶剂，试以过滤速度和溶剂收率为方案评判标准比较下列方 案，并从中选择一种确定适宜的工艺流程，并说明理由。 方案 I，常压过滤方案 溶解 脱色釜水 蒸 气 滤 液 活 性 炭溶 剂粗 品 过 滤 器 溶 剂去 三 废 放 空3-1 溶解脱色釜水 蒸 气 滤 液 活 性 炭溶 剂粗 品 过 滤 器 溶 剂去 三 废 放 空 方案 II，真空抽滤方案 配酸釜冷 却 水回 收 硫 酸 冷 却 水冷 凝 器 接 真 空水 蒸 汽 浓 缩釜 接收罐 补 充 硫 酸 去 水 处 理 连续分离器 粗 硝 基 物 去 精 制氯 苯 萃 取罐硝化釜 冷 却 水水 蒸 汽 硝 酸 回 收 氯 苯 4 溶解脱色釜水 蒸 气 滤 液溶 剂去 三 废 抽 滤 器 活 性 炭溶 剂粗 品 接 真 空3-2 溶解脱色釜水 蒸 气 滤 液溶 剂去 三 废 抽 滤 器 活 性 炭溶 剂粗 品 接 真 空 方案 III，真空抽滤冷凝方案 溶 解脱色釜水 蒸 气 滤 液溶 剂去 三 废 抽 滤 器 活 性 炭溶 剂粗 品 冷 凝 器 冷 却 剂接 真 空 接收罐3-溶解脱色釜水 蒸 气 滤 液溶 剂去 三 废 抽 滤 器 活 性 炭溶 剂粗 品 冷 凝 器 冷 却 剂接 真 空 接收罐 方案 IV，加压抽滤方案 溶解脱色 釜水 蒸 气 压 缩 空 气 或 氮 气滤 液压 滤 器 活 性 炭溶 剂粗 品溶 剂去 三 废 放 空3-4溶解脱色釜水 蒸 气 压 缩 空 气 或 氮 气滤 液压 滤 器 活 性 炭溶 剂粗 品溶 剂去 三 废 放 空 5 6.在加压连续釜式反应器中，用混酸硝化苯制备硝基苯。已知混酸组成为：HNO 3 5%、H 2SO4 65%、H 2O 30%；苯与混酸中 HNO3 的摩尔比为 1：1.1；反应压力为 0.46MPa，反应温度为 130；反应后的硝化液进入连续分离器，分离出的酸性硝基苯和废 酸的温度约为 120；酸性硝基苯经冷却、碱洗、水洗等处理工序后送精制工段。试以单 位能耗为评判标准，比较下列方案，并从中选择一种确定适宜的工艺流程，并说明理由。 方案 I， 间接水冷-常压浓缩方案 配酸 釜冷 却 水循 环 废 酸 酸 性 硝 基 苯连续分离器硝化釜 苯 粗 硝 基 苯去 精 制 工 段去 水 处 理中和器 稀 碱 、 水冷 却 水冷 却 水冷 凝 器水 蒸 汽 浓缩罐 接收罐废酸罐 中间罐硝 酸 、 硫 酸 循 环 酸 罐泵 回 收 苯 120130配酸釜冷 却 水循 环 废 酸 酸 性 硝 基 苯连续分离器 硝化釜 苯 粗 硝 基 苯去 精 制 工 段去 水 处 理中和器 稀 碱 、 水冷 却 水冷 却 水冷 凝 器水 蒸 汽 浓缩罐 接收罐废酸罐 中间罐硝 酸 、 硫 酸 循 环 酸 罐泵 回 收 苯 方案 II， 原料预热-闪蒸浓缩方案 配酸 釜冷 却 水硝 酸 、 硫 酸循 环 废 酸 原 料 苯换 热 器酸 性 硝 基 苯连续分离器硝化釜热 苯 去 水 处 理中和器稀 碱 、 水冷 却 水冷 却 水冷 凝 器 接 真 空水 蒸 汽 闪蒸罐 接收罐废酸罐 循 环 酸 罐 中间罐 泵 粗 硝 基 苯去 精 制 工 段回 收 苯 120130配酸釜冷 却 水硝 酸 、 硫 酸循 环 废 酸 原 料 苯换 热 器酸 性 硝 基 苯连续分离器 硝化釜热 苯 去 水 处 理中和器 稀 碱 、 水冷 却 水冷 却 水冷 凝 器 接 真 空水 蒸 汽 闪蒸罐 接收罐废酸罐循 环 酸 罐 中间罐 泵 粗 硝 基 苯去 精 制 工 段回 收 苯 6 第三章 化工计算 1、试述限制反应物、过量反应物、过量百分数和收率的定义。 2. 简述物料衡算的方法和步骤。 3. 简述能量衡算的方法和步骤。 三、计算题 1. 硝化混酸配制过程的物料衡算。已知混酸组成为 H2SO4 65%(质量百分比，下同) 、 HNO3 5%、H 2O 30%，配制混酸用的原料为 92.5%的工业硫酸、 98%的硝酸及含 H2SO4 67% 的硝化废酸。试通过物料衡算确定配制 1000kg 混酸时各原料的用量。为简化计算，设原料 中除水外的其它杂质可忽略不计。 2以苯为溶剂，用共沸精馏法分离乙醇-水混合物，制取纯乙醇。假定料液混合物含水 60%， 乙醇 40%，在精馏塔馏出液中含苯 75%，水 24%，其余为醇（组成均为质量分数） ，塔底 产品为无水乙醇。若要求乙醇产量为 1000kg/h，试计算精馏中所需的苯量。 3. 一蒸发器连续操作，处理量为 25 吨时溶液，原液含 10NaCl，10NaOH 及 80（w%)H 2O。经蒸发后，溶液中水分蒸出，并有 NaCl 结晶析出，离开蒸发器的溶液浓 度为： 2NaCl，50NaOH 及 48（w%)H 2O。计算：（1）每小时蒸出的水量；（2） 每小时析出的 NaCl 量；（3）每小时离开蒸发器的浓溶液的量。 4. 含 H2 和 CO 混合气和空气燃烧，燃烧后废气分析结果如下：N 279.8（mol%),O 2 18.0%，CO 2 2.4%(为干基）计算：（1）H 2 和 CO 混合燃料的组成；（2）混合燃料和空气 的比率。 第四章 设备的工艺设计及化工设备图 1.简述化工设备选型和工艺设计考虑的原则。 （P82） 2.简述化工设备的视图表达特点 。 （P9599） 3. 简述化工设备的基本结构特点。 （P94） 练习题 一、选择题 1、可行性研究是工程项目投资决策的基础，其研究报告提出的投资估算的偏差范围应小 于： （1）5；（2）10；（3）15 ；（4）20。 2、在工艺流程图中，某仪表的位号为TIC-203，其中字母C表示( )。 （1）电导率；（2）报警；（3）控制或调节；（4）指示。 3、用苯氯化制备一氯苯时，为减少副产二氯苯的生成量，应控制氯的消耗量。已知每 7 100mol苯与 40mol氯反应，反应产物中含 40mol氯苯、1mol二氯苯以及 59mol未反应的苯。 反应产物经分离后可回收 55mol的苯，损失 4mol苯，则苯的总转化率为： （1）41.0% ；（2）55% ；（3）59% ；（4）91.1%. 4、在工艺流程设计中，通常的二阶段设计是指： （1）可行性研究和工艺流程设计； （2）中试设计和施工图设计；（3）初步设计和施工 图设计； （4）初步设计和初步扩大设计。 5、在绘制工艺流程框图时，单元反应常用的表示形式为： （1）圆框；（2）方框；（3）棱形框；（4）圆框或方框或棱形框均可。 6、右图是某管道的压力控制点示意图(图中符号 “”表示压力变送器) ，图中的压力指示仪表安 装形式为： （1）就地安装的仪表；（2）嵌于管道中的仪表； （3）集中仪表盘面安装的仪表；（4）就地仪表 盘面安装的仪表。 7、为了减少溶剂的挥发损失，低沸点溶剂的热过滤不宜采用： （1）真空抽滤，出口设置冷凝冷却器（2）加压过滤； （3）真空抽滤，出口不设置冷凝冷却器；（4）无上述限制，上面 几种过滤工业上均可采用。 8、某厂共有 4 个车间，其中 3 车间共有 5 道工序。已知第 3 车间第 2 工序中有三台相同的 编号为 02 的反应器并联，则在带控制点的工艺流程图中这三台反应器的设备位号常表示为： （1）D030202A、B、C；（2）E3202A、B 、C （3）E030202A、B、C；（4） D3202A、B、C。 9、当两管子的 DN 相同，则有： （1）两管子的外径必相同；（2）两管子的内径必相同；（3）两管子的外径和内径均必相 同；（4）两管子的外径和内径均必不相同。 10、同一标准的管法兰具有相同的连接尺寸的条件是： （1）公称直径相同；（2）公称压力相同；（3）公称直径和公称压力相同；（4）以上三 项均不对。 11、在带控制点的工艺流程图中，右面图例表示的仪表为： (1)就地安装仪表；（2）就地仪表盘面安装仪表；（3）就地仪表盘后安装仪表；（ 4）集 PI203 8 中仪表盘后安装仪表。 12、项目建设单位与设计单位签定项目合同时，设计单位除用具体名称表示外，还常表示 为： （1）甲方；（2）乙方；（3）丙方；（4）甲方或乙方或丙方。 13、在工艺流程图中，某仪表的位号为TIC-203，其中字母I表示： （1）电流；（2）报警；（3）记录；（4）指示。 14、.以下各项中，作为设计前期工作的核心，其报告是国家主管部门对工程项目进行评估 和决策的依据的是： （1）项目建议书；(2) 初步设计；（3）可行性研究 ；（4）设计任务书 。 15、对于技术成熟的中、小型工程项目，为简化设计步骤，缩短设计时间，一般采用： （1）一阶段设计；（2）两阶段设计；（3）三阶段设计；（4）四阶段设计。 16、某厂共有 4 个车间，其中 2 车间共有 4 道工序。已知第 2 车间第 2 工序中有两台相同 的编号为 02 的换热器并联，则在带控制点的工艺流程图中这二台反应器的设备位号常表示 为： （1）D020202A、B；（2） E20202A、B；（3）D2202-2 ；（4）E2202A、B。 17、管子的公称直径 DN 是指： （1）管子的外径；（2）管子的内径；（3）小于管子外径的一个数值；（4）大于管于管 子外径的一个数值。 18、30kmol/hCO 在燃烧炉里燃烧，其的转化率为 80%，则过程氧的理论量为：（ 1） 12kmol/h；（2）15kmol/h；（3）30kmol/h；（4）24kmol/h。 20、对于可看为稳流过程的连续操作下列说法正确地是：（1）系统内各点参数与位置无关 但与时间有关；（2）系统内各点参数与位置有关但与时间无关；（3）系统内有物料积累 但无能量积累；（4）系统内有能量积累但无物料积累。 21、有一反应体系已知原料 A 在新鲜原料中的流率是 50kmol/h，在进反应器的混合原料中 的流率是 200kmol/h，若 A 的总转化率为 40%，则 A 的单程转化率为：（ 1）80% ；（2） 40%：（3）20%；（4）10%。 22、有一反应 A+1.5B+3C 6E+M ，若原料摩尔配比为：A：B：C=2 ：3；5，则限制反 应物为：（1）A；（2）B；（3）C；（4）M。 23、有一反应 A+2B+4C 6E+M ，若原料摩尔配比为：A：B：C=2：3；7，则限制反应 物为：（1）A；（2）B；（3）C；（4）M。 24、10kmol/hCH 4 在燃烧炉里燃烧，CH 4 的转化率为 80%，则过程氧的理论量为：（1） 20kmol/h；（2）16kmol/h；（3）10kmol/h；（4）8kmol/h。 25、有一反应体系已知原料 A 在新鲜原料中的流率是 50kmol/h，在进反应器的混合原料中 的流率是 100kmol/h，若 A 的单程转化率为 40%，则 A 的总转化率为：（1）20% ；（2） 80%：（3）60%；（4）40%。 26、有一反应 3A + B C+4D，各物质的标准生成热如下表： 物质 A B C D 9 Hf kJ/mol -30 25 -50 10 则上反应的标准反应热是；（1）-55kJ/mol；（2）-35 kJ/mol；（3）55 kJ/mol；（4） 35kJ/mol。 27、有一反应 3A + 2B C+4D，各物质的标准生成热如下表： 物质 A B C D Hf kJ/mol -30 25 -50 10 则上反应的标准反应热是；（1）-45kJ/mol；（2）35 kJ/mol；（3）30 kJ/mol；（4）-30 kJ/mol。 28、当间接换热时，下列情况中作为换热介质给热系数最大的是：（1）循环水冷却； （2）饱和水蒸气加热；（3）道生液冷却；（4）烟道气加热。 29、适宜作为高温下冷却介质的热载体是：（1）高压水蒸气；（2）低压水蒸气；（3）循 环水；（4）熔盐。 30、下列过程中，能量利用最合理的是：（1）用电加热物料，因热效率较高；（2）直接 用燃烧炉产生烟道气加热物料；（3）燃料先由锅炉产生水蒸气，再用水蒸气加热物料； （4）以上三种情况基本相当，难分伯仲。 31、用苯氯化制备一氯苯时，为减少副产二氯苯的生成量，应控制氯的消耗量。已知每 100mol苯与 40mol氯反应，反应产物中含 38mol氯苯、1mol二氯苯以及 61mol未反应的苯。 反应产物经分离后可回收 60mol的苯，损失 1mol苯，则苯的总转化率为( )。 (1)39.0% （2） 、60% （3） 、61% （4） 、97.5% 32、管道及仪表流程图中规定图纸幅面一般采用( )。 （1）A1 图幅；（2）A2 图幅；（3）A3 图幅；（4）A4 图幅。 33、管道及仪表流程图中规定工艺物料管道绘制采用( )。 （1）中实线；（2）粗实线 ；（3）细实线； （4）点划线。 34、管道及仪表流程图中设备绘制采用( )。 （1）中实线；（2）粗实线 ；（3）细实线； （4）点划线 35、工艺流程图中规定反应器的设备的代号为( )。 （1）C； （2）D； （3）E；（4） J。 36、工艺流程图中规定塔的设备的代号为( )。 （1）C； （2）D； （3）E；（4） J。 37、工艺流程图中规定换热器的设备的代号为( )。 （1）C； （2）D； （3）E；（4） J。 38、工艺流程图中规定泵的设备的代号为( )。 （1）C； （2）D； （3）E；（4） J。 39、工艺流程图中规定容器的设备的代号为( )。 （1）C； （2）F； （3）B ；（4） J。 40、适合于选用填料塔的情况为： （1）.要求塔持液量较小时；（2）要求具有较大操作弹性时；c（3）有多个进料口和侧 线采出的精馏塔；（4）需要从塔的分离段移入或移出较多热量时。 10 41、适合于选用填料塔的情况为： （1）欲分离物料为易发泡物系；(2)要求具有较大操作弹性时；（ 3）有多个进料口和侧 线采出的精馏塔；（4）需要从塔的分离段移入或移出较多热量时。 42、不适合于选用填料塔的情况为： （1）物料具有腐蚀性时；（2）要求具有较大操作弹性时；（3）间歇操作，塔持液量较 小时；（4）欲分离物料为易发泡物系。 43、适合于选用填料塔的情况为： （1）有多个进料口和侧线采出的精馏塔；（2）要求具有较大操作弹性时；（3）欲分离物 料为热敏物质或需真空下操作的物系；（4）需要从塔的分离段移入或移出较多热量时。 44、化工设备从化工设计角度分为 以下( )两类。 （1）换热设备和分离设备； （2）标准设备（定型设备）和非标准设备（非定型设 备 ） ； （3）反应设备和分离设备；（4）物料输送设备和储罐。 45、化工设备图按图纸的用途可分为（ ）两类。 （1）工程图和施工图；（2）装配图和部件图；（3）部件图和零件图；（4）零件图和表 格图。 46、按化工设备图的图纸的幅面要求，工程图一般有（ ）几种。 （1）A0、A1、A2、A3、A4 ；（2）A0 、A1、A2、A3 ；（3）A0 、A2、A3；（4） A2、A3。 47、化工设备图中施工图的图纸的幅面一般有（ ）几种。 （1）A0、A1、A2、A3、A4 ；（2）A0 、A1、A2、A3 ；（3）A0 、A2、A3；（4） A2、A3。 48、根据化工设备图的特点，化工设备图的基本视图常采用（ ）视图。 （1）3 个； （2）1 个 ； （3）2 个； D（4）4 个。 二、判断正误（在相应题号后括号里填“”或“” ） 1、项目建设单位与设计单位签定项目合同时，单位除用具体名称表示外，项目建设单位还 常用乙方表示，设计单位还常用甲方表示。 （ ） 2、往复泵、齿轮泵、螺杆泵、旋涡泵等容积式泵通常不能用调节出口管路上阀门开度直接 调节流量，而应用旁路调节或改变泵的转速的方法调节出口流量。 （ ） 3、当通过调节换热介质流量调节热负荷时，若调节流体的