化工设计思考题及答案.pdf

第一章第一章 思考题思考题 1、按设计性质来分，化工设计的分类及内容、按设计性质来分，化工设计的分类及内容 答： （一）新技术开发过程中的设计（工程研究）概念设计、中试设计、基础设计 （二）工程设计 1）初步设计：根据设计任务书，全面研究设计对象，以获得技术上可能、经济上合理的最符合要求 的设计方案。内容有确定全厂性设计原则、标准及方案，水电气的供应方式及用量，关键设备选型，产品 成本、项目投资的测算。设计深度以让对方了解设计方案、投资及基本出处为准。 2）扩大初步设计（扩初设计） ：在已批准的初步设计基础上，解决设计中的主要技术问题，明确、 细化，编制准确的工程概算。 ）施工图设计：成品时详细的施工图纸及必要的文字说明，建设方可依据其直接建设施工。 2、大型化工厂的设计程序、大型化工厂的设计程序 答：答：1）项目建议书 2）项目可行性研究报告（特大型要预可行性研究报告）3）总体设计 4）初步设计 5）施工图设计 6）项目后评价报告 具体如下： 3、化工工艺设计的内容、化工工艺设计的内容 答：化工工艺设计的内容包括： （1）生产方法的选择； （2）工艺流程的确定； （3）物料衡算和能量衡算； （4）设备的选择和计算； （5）车间布置设计； （6）化工管路设计； （7）其他非工艺项目的考虑 ； （8）编制设计说明书； （9）编制概（预）算。 图纸内容： （1）工艺方案流程图（2）施工流程图（3）物料衡算图（4）设备布置图（5）管路布置图 4、非定型设备施工图的内容、非定型设备施工图的内容 答：(1)视图(2)尺寸 (3)零部件编号及明细栏 (4)管口符号和管口表； (5)技术特性表，用表格形式列出 设备的主要工艺特性， (6)技术要求 (7)标题栏， ，(8)其他 5、化工设计工作所涉及的专业、化工设计工作所涉及的专业 答：答：化工设计工作所涉及的专业有：工艺专业、设备专业、自控专业、给排水专业、电气与供热、土建专 业、总图运输专业、概算专业等 6、化工项目建设各阶段的内容、化工项目建设各阶段的内容 答：答： （一）（一） 机会研究机会研究 （1） 分析投资动机 （2） 鉴别投资机动会 （3）论证投资方向 （4） 具体项目机会论证 （二）项目建议书（二）项目建议书 (1) 项目目标及功能定位(2) 产品市场研究 (3) 规划选点(4) 项目建设方案构思 (5) 项目建设方 案初步论证 （三）可行性研究报告（三）可行性研究报告 论述化工项目的（1）投资的必要性（2）技术可行性（3）财务可行性（4）组织可行性（5）经济可行性（6） 环境可行性（7）社会可行性（8）风险因素及对策 （四）初步设计（四）初步设计 （五）施工图设计施工图设计 施工图设计的主要工作内容是在初步设计的基础上，完善流程图设计和车间布置设计，进而完成管道 配置设计和设备、管路的保温及防腐设计。 附件：施工说明、各部分安装材料表、全厂设备一览表与综合材料汇总表，施工图总预算表。 第二章第二章 思考题思考题 1、说明厂址选择的三个阶段及第二阶段的工作内容、说明厂址选择的三个阶段及第二阶段的工作内容 答：厂址选择的三个阶段包括： （一）准备工作阶段 （二）现场工作阶段 （三）编制报告阶段 第二阶段的工作内容： (1)踏勘地形图所表示的地形、地物的实际状况研究厂区自然地形的改造和利用方式以及场地上原有设 施加以保留或利用的可能性；(2)研究工厂在现场基本区划的几种可能方案；(3)确定铁路专用线的接轨地点 和进线走向、航道和建造码头的适宜地点，公路的连接工厂和主要出入口的位置；(4)实地调查厂区历史上 洪水淹没的情况；(5)工程地质现象(溶洞、滑坡等的实地观察)：(6)踏勘工厂水源地，排水口，热电厂及厂 外各种管线可能的走向；(7)了解现场环境污染状况；(8)周围地区工厂，居民点分布状况和协作要求。 2、化工厂厂址选择的基本原则、化工厂厂址选择的基本原则 答：(1)选在原料、燃料供应和产品销售便利的地区，并在贮运，机修，公用工程和生活设施等方面具有良 好的协作条件的地区。(2)厂址应靠近水量充足和水质良好的水源；(3)厂址应有便利的交通条件。在有条件 的地方，要优先考虑采用水运对于有超重、超大或超长设备的工厂，应注意沿途是否具备运输条件。 (4)选厂应注意节约用地，不占或少占耕地。厂区的面积、形状和其他条件应满足工艺流程布置的要求。厂 址的自然地形应有利于厂房和管线的布置、交通联系和场地排水。厂区应适当留有发展余地。 (5)选厂应注意当地自然环境条件，并对工厂投产后对于环境可能造成的影响作出预评。工厂的生产区和居 民区的建设地点应同时选定。(6)厂址应避开低于洪水位或在采取措施后仍不能确保不受水淹的地段。 3、厂区布置的基本任务与原则、厂区布置的基本任务与原则 答：厂区布置的基本任务结合厂区的自然条件和外部条件，确定各种机器设备的空间位置，获得最合 理的物料和人员的流动路线，满足合理的物料和人员的流动路线实质上是一个运输问题，工厂布置的任务 实质上是为了寻求物料和人员的最佳运输方案。厂区布置的基本原则满足生产要求、 安全要求、发展要求、节约土地、满足施工和安装)的要求、绿化等 4、地下管线的布置原则、地下管线的布置原则 答：地下管线的布置原则：(1)压缩管线占地面积，利用各种管线的不同埋设深度，由建筑物基础外缘 至道路中心由浅入深地依次布置。 顺序：弱电电缆；电力电缆；管沟；给水管(循环水管)；雨水管；污水管。 (2)在施工顺序许可的条件下，将检修次数较少的雨水、污水管埋设在道路下面。 (3)管线交叉时避让原则：小管让大管；压力管让重力管；软管让硬管；临时管让永久管。 (4)地下管线敷设应注意下列安全事项： 电力电缆不能与热力管道平行靠近敷设，遇交叉时，电缆在下方穿过或采取保护措施；可燃气体的煤 气管线避免靠近管沟或地下室；压力较高的大管径给水管避免靠近建筑物； (5)管架或地下管线应适当地留有余地，以备工厂发展的需要。 5、生产车间的布置原则、生产车间的布置原则 答：生产车间的布置原则为： （1）按工艺生产过程的顺序确定 （）车间之间的距离应最短 （）原料和成品车间应接近仓库和运输线路，同时也应注意，中间车间也常常需要大量原料并生成各种 副产品。 （）车间之间的管道尽可能沿道路敷设。 （）产生有害气体与粉尘的车间应将其布置在下风处。 第三章第三章思考题思考题 1 1、化工工艺过程一般有几个阶段组成？、化工工艺过程一般有几个阶段组成？ 答：一个典型的化工工艺过程一般由六个阶段所组成： 原料 储存 进料 准备 反应 器 产品的 分离 产品的 精制 产品 储存 2 2、生产方法和工艺流程的确定步骤是什么？、生产方法和工艺流程的确定步骤是什么？ 答：（一）搜集资料，调查研究 收集的内容： 国内外生产情况，各种生产方法及工艺流程；原料来源及产品应用情况；试验研 究报告；安全技术及劳动保护措施；综合利用及三废处理；生产技术是否先进，生产连续化、自动 化程度； 设备的大型化及制造、运输情况； 基本建设投资、产品成本、占地面积；水、电、汽、 燃料的用量及供应，主要基建材料的用量及供应；厂址、地质、水文、气象等资料；(11)车间（装置） 环境与周围的情况。 （二）落实设备 在搜集资料过程中，必须对设备予以足够重视。对各种生产方法中所用的设备，分清国内己有定型产 品的、需要进口的及国内需重新设计制造的三种类型，并对设计制造单位的技术力量、加工条件、材料供 应及设计、制造的进度加以了解。 （三）全面对比 全面分析对比的内容很多，主要比较下列几项: 几种技术路线在国内外采用的情况及发展趋势；产品的质量情况；生产能力及产品规格； 原材料、能量消耗情况；建设费用及产品成本； 三废的产生及治理情况其他特殊情况。 3 3、工艺流程设计的任务？、工艺流程设计的任务？ 答：确定生产流程中各个生产过程的具体内容、顺序和组合方式，达到由原料制得所需产品的目的。绘制 工艺流程图，要求以图解的形式表示生产过程中，当原料经过各个单元操作过程制得产品时，物料和能量 发生的变化及其流向，以及采用了哪些化工过程和设备，再进一步通过图解形式表示出化工管道流程和计 量控制流程。 4 4、说明工艺流程设计的工作方法、说明工艺流程设计的工作方法 答：工艺流程设计方法如下： (1)以反应过程为中心。 (2)原料预处理过程。 (3)产物的后处理。a.有副反应b.反应物转换率未达100%c.原 料中有杂质d.产物聚集态的要求(4)产品的后处理。(5)未反应原料的循环或利用以及副产物的处理。(6)确定 “三废”排出物的处理措施。(7)确定公用工程的配套措施。(8)确定操作条件和控制方案。(9)制定切实可靠 的安全生产措施。(10)保温、防腐的设计。 5 5、工艺流程草图包括哪些内容、工艺流程草图包括哪些内容 答：一般由物料流程、图例和设备一览表组成 1、物流流程 (1)设备示意图。 (2)流程管线及流向箭头。 (3)文字注解 2、图例 图例中只须标出管线图例。阀门、仪表等无须标出。 3、设备一览表 设备一览表也只包括序号、位号、设备名称和备注，有时可省略设备一览表和图框。 7 7、管道标注、仪表位号标注中各部分的意义、管道标注、仪表位号标注中各部分的意义 答：管道标注内容应包括三个组成部分:即管道号、管径和管道等级。前两个部分为一组，其间用一短 横线隔开，管道等级为另一组，组间应留适当的空隙，如下图所示。对于有隔热(或隔音)措施的管道，还 要在管道等级之后加注隔热(或隔音)的代号，两者间也用一短横线隔开，当标注内容较多时，可以将管道 号、管径和管道等级、隔热(或隔音)代号分别标注在管线两侧。 仪表位号在检测控制系统中，一个回路中的每一个仪表(或元件)都应标注仪表位号。仪表位号由字母 组合和阿拉伯数字编号组成。第一个字母表示被测变量，后继字母表示仪表的功能。数字编号表示仪表的 顺序号。数字编号可按车间或工段进行编制。如图2一8中的P为被测变量代号，I为仪表功能代号，8是工段 号，01是序号。 第四章第四章 思考题思考题 1、如何确定泵型？、如何确定泵型？ 答：根据工艺条件及泵的特性，首先决定泵的型式再确定泵的尺寸。 从被输送物料基本性质出发，如物料的酸度、粘度、挥发性、毒性、化学腐蚀性、溶解性和物料是否 均一等因素来确定泵的基本型式。 应考虑到生产的工艺过程和动力、环境等条件，如生产操作连续或间断运转、扬程和流量的波动范围、 动力来源、厂房层次高低等因素。 流量大而扬程不高时可选用单级离心泵； 流量不大而扬程高的宜选往复泵或多级离心泵； 输送有腐蚀性介质，选耐腐蚀泵； 输送昂贵液体、剧毒或具有放射性能的液体选用完全不泄漏、无轴封的屏蔽泵； 当要求精确进料时应选用计量泵或柱塞泵等。 在选择泵的型式时，应以满足工艺要求为主要目标。 2 2、说明塔型选择基本原则、说明塔型选择基本原则 答：生产能力大，弹性好。满足工艺要求，分离效率高。运转可靠性高，操作、维修方便。结构 简单，加工方便，造价较低。塔压降小。对于真空塔或要求塔压降低的塔来说，压降小的意义更为明显。 3 3、反应器的设计要点是什么？、反应器的设计要点是什么？ 答： (1)保证物料转化率和反应时间。 (2)满足反应的热传递要求。 (3)设计适当的搅拌器或类似作用的机构。 (4)注意材质选用和机械加工要求。 4 4、说明化工设备图的分类、说明化工设备图的分类 答：常用的化工设备图根据其主次关系、具体表示部位等常作如下分类: (1)(1)总图总图。表示化工设备以及附属装置的全貌、组成和特性的图样。它应表达设备各主要部分的结 构特征、装配连接关系、主要特征尺寸和外形尺寸，并写明技术要求、技术特性等技术资料。 (2)(2)装配图装配图。表示化工设备的结构、尺寸、各零部件间的装配连接关系，并写明技术要求和技术特性 等技术资料的图样。 (3)(3)部件图部件图。表示可拆或不可拆部件的结构形状、尺寸大小、技术要求和技术特性等技术资料的图样。 (4)4)零件图。零件图。表示化工设备零件的结构形状、尺寸大小、及加工、热处理、检验等技术资料的图样。 (5)(5)管口方位图管口方位图。管口方位图是化工工程图中特有的一种图纸，是表示化工设备管口方向位置，管口与 支座、地脚螺栓的相对位置的简图。 (6)(6)表格图表格图。对于那些结构形状相同，尺寸大小不同的化工设备、部件、零件(零部件)，用综合列表的 方式表达各自的尺寸大小的图样。 (7)(7)标准图标准图。经国家有关主管部门批准的标准化或系列化设备、部件或零件的图样。 (8)(8)通用图通用图。经过生产考验，结构成熟，能重复使用的系列化设备、部件和零件的图纸。 5 5、化工设备的基本结构特点、化工设备的基本结构特点 答：(1)基本形体以回转体为主。(2)各部结构尺寸大小相差悬殊。(3)壳体上开孔和管口多。(4)广泛采用 标准化零部件。(5)采用焊接结构多。(6)需考虑耐腐蚀、耐高温、耐深冷、耐高压、高真空，对材料有特 殊要求(7)防泄漏安全结构要求高 6、化工设备图上需要标注的尺寸有哪几类？化工设备图上需要标注的尺寸有哪几类？ 答：化工设备图上需要标注的尺寸有如下几类： (1)规格性能尺寸反映化工设备的规格、性能、特征及生产能力的尺寸。 (2)装配尺寸反映零部件间的相对位置尺寸 (3)外形尺寸表达设备的总长、总高、总宽(或外径)尺寸。 (4)安装尺寸化工设备安装在基础或其他构件上所需要的尺寸。 (5)其他尺寸：零部件的规格尺寸,不另行绘制图样的零部件的结构尺寸或某些重要尺寸，设计计算 确定的尺寸,如主体壁厚、搅拌轴直径等。焊缝的结构型式尺寸,一些重要焊缝局部放大图中，应标注横 截面的形状尺寸。 第五章第五章 思考题思考题 1、设备布置的内容，涉及到那些专业？设备布置的内容，涉及到那些专业？ 答：车间设备布置是确定各个设备在车间平面与立面上的位置；确定场地与建筑物、构筑物的尺寸: 确定管道、电气仪表管线、采暖通风管道的走向和位置。具体地说，它主要包括: (1)确定各个工艺设备在车间平面和立面的位置； (2)确定某些在工艺流程图中一般不予表达的辅助设备或公用设备的位置； (3)确定供安装、操作与维修所用的通道系统的位置与尺寸； (4)在上述各项的基础上确定建筑物与场地的尺寸； (5)其他。 设备布置的最终结果表现是设备布置图。 设备布置设计是以工艺为主导， 并在其他专业(如总图， 土建， 设备，安装，电力，采暖通风、外管等)密切配合下集中各方面的意见，最后由工艺专业人员汇总完成的。 2 2、露天布置有哪些优点？、露天布置有哪些优点？ 答：露天布置的优点： (1)减少建筑面积节约建筑材料，降低工程造价，节约基本建设投资 (2)节约土建施工工程量，因此可以使基建进度提前 (3)有利于化工生产的防火、防爆和防毒，可节约通风设备及动力消耗 (4)有火灾及爆炸危险性的设备露天布置可降低厂房耐火等级，降低厂房造价 (5) 对厂房的改建、扩建灵活性大 不允许有显著温度变化，不能受大气影响的一些设备应布置在室内，如反应罐、各种机械传动的设备、 有精密度极高仪表的设备及其他应该布置在室内的设备。 3、简述车间设备布置的原则？、简述车间设备布置的原则？ 答：要满足生产工艺要求；要符合经济原则；要符合安全生产要求；便于安装和检修；要有良好的操作条 件； 4、在设备布置设计中，一般应提供哪些图样？在设备布置设计中，一般应提供哪些图样？ 答：在设备布置设计中，一般应提供以下图样： 1）设备布置图 设备布置图是表示一个车间或工段的生产和辅助设备在厂房建筑内外布置的图样。它通常以车间为 单位进行绘制。 2）首页图 当车间范围较大，以车间为单位绘制不能详细和清晰地表达时，则应绘制该车间分区概况的图样，然 后按首页图上所划分的区域再分绘设备布置图。 3）设备安装详图。设备安装详图用以表示固定设备的支架、吊架、挂架、设备的操作平台、附属的栈桥、 钢梯等结构的图样。 4）管口方位图。管口方位图表示设备上各管口以及支座等周向安装的图样。但该图有时由管道布置设计提 供。 5 5、设备布置图的内容有哪些？、设备布置图的内容有哪些？ 答：设备布置图的内容包括： (1)一组视图表示厂房建筑的基本结构和设备在厂房内外的布置情况；(2)尺寸及标注在图中注写建筑物定 位轴线的编号，与设备布置有关的尺寸，设备的位号与名称等；(3)安装方位标指示安装方位基准的图标； (4)说明与附注对设备安装有特殊要求的说明；(5)设备一览表列表填写设备位号、名称等；(6)标题栏注写 图名、图号、比例等。 6、车间平面布置图的内容？车间平面布置图的内容？ 答：1.厂房建筑平面图，注有厂房边墙轮廓线、门窗位置、楼梯位置、柱网间距和编号以及各层相对 标高。2.设备外形尺寸俯视图和设备编号。3.设备定位尺寸和尺寸线，设备管口方位及大小。4.操作台平 面示意图、主要尺寸和台面相对标高。5. 吊车及吊车梁的平面位置。6.地坑、地沟位置、尺寸及地坑、 地 沟相对标高。7.吊装孔的位置和尺寸。8.辅助室、生活室的位置及尺寸和室内设备器具等的示意图和尺寸。 7、请说明、请说明车间布置施工图设计的程序与内容车间布置施工图设计的程序与内容 答：工艺专业与所有专业协商，进行布置的研究，车间布置初步设计和管道仪表流程设计两项是研究的基 本资料。这一阶段的主要工作内容是: 落实车间布置(初)的内容； 绘制设备管口及仪表位置的详图； 进行物料与设备移动运输设计； 确定与设备安装有关的建筑与结构尺寸； 确定设备安装方案； 安排管道、仪表、电气管路的走向，确定管廊位置。 车间布置(施)的最后成果是绘制车间布置平(剖)面图，这是工艺专业提供给其他专业(土建、设备设 计、电气仪表等)的基本技术条件。 8、建筑物的构件有哪些，基础和柱有何作用？建筑物的构件有哪些，基础和柱有何作用？ 答：包括：地基、基础、墙、柱、梁、楼板、屋顶、隔墙、楼梯、门、窗及天窗等。 基础是建筑物的下部结构，埋在地面以下，作用是支承建筑物，并将它的荷载传到地基上去。柱是 建筑物中垂直受力的构件，靠柱传递荷载到基础上去。 第六章第六章 思考题思考题 1 1、管道布置设计的任务、管道布置设计的任务 答：(1)确定车间中各个设备的管口方位和与之相连接的管段的接口位置。 (2)确定管道的安装连接和铺设、支承方式。 (3)确定各管段(包括管道、管件、阀门及控制仪表)在空间的位置。 (4)画出管道布置图，表示出车间中所有管道在平面、立面的空间位置，作为管道安装的依据。 (5)编制管道综合材料表，包括管道、管件、阀门、型钢等的材质、规格和数量。 2、管道在管架上的平面布置原则管道在管架上的平面布置原则 答：(1)较重的管道(大直径、液体管道等)应布置在靠近支柱处。公用工程管道布置在管架当中，支管引向 左侧的布置在左侧，反之置于右侧。 (2)连接管廊同侧设备的管道布置在设备同侧的外边；连接管架两侧的设备的管道布置在公用工程管线的 左、右两边。进出车间的原料和产品管道可根据其转向布置在右侧或左侧。 (3)当采用双层管架时，一般将公用工程管道置于上层，工艺管道置于下层。有腐蚀性介质的管道应布置在 下层和外侧。小直径管道可支承在大直径管道上，节约管架宽度，节省材料。 (4)管架上支管上的切断阀应布置成一排，其位置应能从操作台或管廊上的人行道上进行操作和维修。高温 或低温的管道要用管托，将管道从管架上升高 O.lm，以便于保温。 (6)支架间的距离要适当，固定支架距离太大时，可能引起因热膨胀而产生弯曲变形；活动支架距离大时， 两支架之间的管道因管道自重而产生下垂。 3、请说明、请说明管道平面布置图的画法管道平面布置图的画法 答：用细实线画出厂房平面图。画法同设备布置图，标注柱网轴线编号和柱距尺寸。 用细实线画出所有设备的简单外形和所有管口，加注设备位号和名称。 用粗单实线画出所有工艺物料管道和辅段编号、规格、物料代号及其流向箭头。 用规定的符号或代号在要求的部位画出管件、管架、阀门和仪表控制点。 标注厂房定位轴线的分尺寸。 第七章第七章 思考题及答案思考题及答案 1、 请说明化工厂水源的来源及优缺点 类别优点缺点 自来水取水设施简单、 一次投资省、 上马 快，水质可靠 水价高， 经常性费用大， 有时水温 不能满足要求 地下水可就地钻井，直接取用;水透明， 悬浮物少，水质 比较稳定，且基本恒定;经常性费 用小 一次投资大， 水中可溶性物质及硬 度较高，甚至 有有害物质，影响地面沉降。 地上水可选取水源多， 一般水量大， 经常 性费用低 一般水质较差，净水系统要求高， 土建构筑物多， 一次投资大， 水质、 水温随季节变化大 2、 循环水的水质稳定处理措施有哪些？循环水的水质稳定处理措施有哪些？ a.排污。 b.防垢处理。 c.防腐蚀处理。 d.防止微生物生长。 e.除机械杂质。 3 3、工艺对电气专业提供设计条件、工艺对电气专业提供设计条件 答：工艺对电气专业提供设计条件包括： (1)动力电。 设备布置平面图，图上注明电机位置及进线方向，就地安装的控制按钮位置； 用电设备表； 电加热表(温度、控制精度、热量、工作时间)； 环境特性。 (2)照明电。 提出设备平面布置图，标出需照明位置。提出照明四周环境特性(介质、温度、相对湿度、对防爆防雷 要求)。 (3)弱电。 指电讯设备、仪表仪器用电位置以及生产联系的讯号。 (4)防雷设计 按 GB 50057-94建筑物防雷设