化工設計復習資料(2015)

1、第一章 化工設計的內容與程序1、化工設計的種類。(紅字)（1）根據項目性質分類：新建項目設計，重復建設項目設計，已有裝置的改造設計。（2）根據化工過程開發(fā)程序分類：概念設計、中試設計、基礎設計和工程設計。（3）工程設計按初步設計、擴大初步設計和施工圖設計三個階段進行。2、概念設計的作用、主要內容。概念設計是以過程研究中間結果（或最終結果）為基礎，從工程角度出發(fā)按照工業(yè)化時的最佳規(guī)模進行的一種假想設計。概念設計的作用是暴露和提出基礎研究中存在的工藝流程、主要單元操作、設備結構及材質、過程控制方案及環(huán)保安全等方面存在的問題，并為解決這些問題提供途徑或方案。概念設計主要內容：過程合成、分析和優(yōu)化，設

2、計工藝流程；進行全系統(tǒng)的物料衡算、熱量衡算和設備工藝計算；確定工藝操作條件及主要設備的型式和材質；生產安全性分析，確定三廢治理措施；計算基建投資、產品成本等主要技術經濟指標。3、中試設計的目的。驗證模型和數據，即概念設計中的一些結果和設計思想通過中試來驗證。4、簡述基礎設計?；A設計是新技術開發(fā)的最終成果，是工程設計的依據?；A設計包括工藝條件，化學工程數據，設計計算結果。運用系統(tǒng)工程的理論和計算機模擬技術對工藝流程和工藝參數進行優(yōu)化?；A設計中對關鍵技術有詳盡的技術說明和數據。5、簡述工程設計。根據工程的重要性、技術的復雜性和技術的成熟程度及計劃任務書的規(guī)定，工程設計可分為三段設計、兩段設計

3、和一段設計。重大工程項目：按初步設計、擴大初步設計、施工圖設計三個階段進行。技術成熟的大中型工廠：按擴大初步設計、施工圖設計兩個階段進行。技術簡單、規(guī)模較小的工廠：可直接進行施工圖設計。 6、初步設計的主要任務：根據已批準的可行性研究報告，確定全廠性的設計原則、設計標準、設計方案和重大技術問題，編制出初步設計文件和概算書。工藝專業(yè)初步設計文件內容：1）設計說明書 2）表格 3）圖紙 4）概算書7、簡述施工圖設計。施工圖設計的任務：解決擴大初步設計階段待定的各項問題，并以它作為施工單位編制施工組織設計、編制施工預算和進行施工的依據。施工圖設計的工作內容：在擴大初步設計的基礎上，完善流程圖設計和車

4、間布置設計，進而完成管道配置設計和設備、管路的保溫及防腐設計。8、簡述可行性研究的主要內容?？尚行匝芯渴菍M建項目進行全面分析及多方面比較，對其是否應該建設及如何建設作出論證和評價，為上級機關投資決策和編制、審批設計任務書提供可靠的依據。可行性研究的內容：市場營銷情況研究，原料和技術路線研究，工程條件研究，勞動力來源和費用、人員培訓、項目實施計劃研究，資金使用和成本核算研究等。9、比較可行性研究報告與設計任務書的區(qū)別。(紅字)答：從三個方面進行比較，時間上：可行性研究報告在先，設計任務書在后；內容上：可行性研究報告只提供依據，設計任務書是結論；性質上：可行性研究報告是給上級提供決策的文件，設計

5、任務書是給設計人員的指令。10、簡述化工設計的工作程序。以基礎設計為依據提出項目建議書；上級主管部門認可后寫出可行性研究報告；上級批準后，編寫設計任務書；進行初步設計、擴大初步設計，再經上級主管部門認可后進行施工圖設計。11、化工車間（裝置）工藝設計的程序及內容：答：1）設計準備工作：a.熟悉設計任務書 b.收集資料；2）方案設計：確定生產方法和生產流程；3）工藝計算：物料衡算、熱量衡算、設備選型和設計計算；4）車間布置設計；5）化工管道設計；6）提供設計條件；7）編制概（預）算書及設計文件。12、設計文件初步（擴初）設計階段與施工圖設計階段的設計工作完成后都要編制設計文件。它是設計成果的匯總

6、，是進行下一步工作的依據，內容包括設計說明書、附圖（流程圖、布置圖、設備圖等）和附表（設備一覽表、材料匯總表等）。13、一個化工項目從設想到建成投產，分三個階段：即可行性研究決策 階段、設計階段、建設階段。第二章 生產方法和工藝流程設計1、工藝流程設計：生產工藝路線選定后，即可進行工藝流程設計；是化工設計中非常重要的環(huán)節(jié)；是工藝設計的核心。工藝流程設計是通過圖解的形式，表示出某個化工生產裝置由原料到制得成品的全過程中物料和能量發(fā)生的變化及流向，以及生產中采用的化工過程及設備（包括化學過程和物理化學過程及設備），還要表示出全部管道、所有閥門和管件及控制點。2、生產方法和工藝流程選擇的原則：先進性

7、 可靠性 合理性先進性主要指技術上的先進和經濟上的合理可行?？煽啃允侵杆x擇的生產方法和工藝流程是否成熟可靠。3、生產方法和工藝流程確定的步驟：(1) 資料搜集與項目調研； (2) 生產設備類型與制造廠商調研；(3) 對調研結果進行全面分析對比。4、工藝流程設計分為四個重要部分：即原料預處理過程、反應過程、產物的后處理（分離凈化）、三廢處理過程。5、工藝流程圖：是工藝設計的關鍵文件，它以形象的圖形、符號、代號，表示出工藝過程選用的化工設備、管路、附件及儀表自控等的排列及連接，借以表達在化工生產中物料和能量的變化過程。工藝流程圖的種類：方框流程圖、工藝流程簡（草）圖、工藝物料流程圖、帶控制點工藝

8、流程圖、工藝管道儀表流程圖。總工藝流程圖是在化工廠設計中，為總說明部分提供的全廠流程圖樣。工藝流程簡（草）圖亦稱方案流程圖、流程示意圖，是用來表達整個工廠或車間生產流程的圖樣。工藝物料流程圖簡稱PFD，是在全廠總工藝流程圖基礎上，分別表達各車間內部工藝物料流程的圖樣。它表達一個生產工藝過程中的關鍵設備或主要設備，或一些關鍵節(jié)點的物料性質如溫度、壓力、流量和組成。工藝管道儀表流程圖又稱施工流程圖，簡稱PID，用圖示方法把建立化工廠工藝裝置所需的全部設備、儀表、管道及主要管件組合起來，起到描述工藝裝置結構和功能的作用。與之相配套的有輔助管道和公用系統(tǒng)管道儀表流程圖。工藝流程圖有哪些類型？分別在哪一

9、設計階段出現？(紅字) 答：方框流程圖：根據選定工藝路線，對工藝流程進行概念設計時完成的流程圖，不編入設計文件，多用于項目建議書、可行性研究報告等；工藝流程簡圖：設計初始階段用來表達整個工廠或車間生產流程的圖樣，不編入設計文件，定性標出由原料轉化成產品的變化、流向以及所采用的各種化工單元及設備，供設計開始時工藝方案討論；工藝物料流程圖（PFD）：完成物料衡算和熱量衡算后，以圖形與表格的形式反映物料衡算和熱量衡算的結果，即繪制工藝物料流程圖。工藝物料流程圖列入初步設計階段的設計文件，為設計審查提供資料，也作為生產操作和技術改造的參考資料設計檔案資料；帶控制點工藝流程圖：完成設備設計計算，確定控制

10、方案，即可繪制初步設計階段帶控制點工藝流程圖，并作為設計成果編入初設階段的設計文件中；工藝管道儀表流程圖（PID）：也稱工藝施工流程圖，是設計、繪制設備布置圖和管道布置圖的基礎；也是施工、安裝和生產操作時的主要參考依據。6、為什么說工藝流程設計是工藝設計的核心？工藝流程設計是化工設計中非常重要的環(huán)節(jié)，它通過工藝流程圖的形式，形象地反映了化工生產由原料進入到產品輸出的過程，其中包括物料和能量的變化，物料的流向以及生產中所經歷的工藝過程和使用的設備、儀表等。在整個設計中，設備選型和設計、工藝計算、設備布置等工作都與工藝流程有直接關系。只有流程確定后，其他各項工作才能開展，工藝流程設計涉及各個方面。

11、7、工藝流程設計的主要任務是什么？(紅字)工藝流程設計的主要任務包括兩個方面：（1）確定生產流程中各個生產過程的具體內容、順序和組合方式；（2）繪制工藝流程圖。8、為使設計出的工藝流程達到優(yōu)質、高產、低耗和安全生產的要求，應注意解決好哪幾個方面的問題？(紅字)(1) 確定整個流程的組成； (2) 確定每個生產過程或工序的組成；(3) 確定工藝操作條件；(4) 確定控制方案；(5) 合理利用原料及能量； (6) 制定“三廢”處理方案； (7) 制定安全生產措施。 9、化工工藝設計包括哪些內容？(紅字)答：生產方法選擇，工藝流程設計，工藝計算，設備的設計與選型，設備布置，管道設計，對非工藝設計提供

12、條件，設計說明書，概（預）算書。10、簡述帶控制點的工藝流程圖。畫出所有工藝設備、工藝物料管線、輔助物料管線、閥門、管件及工藝參數測量點（溫度、壓力、流量、液位、物料組成、濃度等）。在繪制帶控制點工藝流程圖時，遇到管路穿過設備或交叉時應遵循“輔斷主不斷”原則，遇到管路拐彎時應成90度直角。工藝管道儀表流程圖上，管道的標注內容應包括三個組成部分：即管道號、管徑和管道等級。試比較初步設計階段帶控制點工藝流程圖與施工圖設計階段工藝管道儀表流程圖的不同點：可從設備表達、主輔管道表達、儀表控制表達三個方面進行分析比較。第三章 化工計算1、化工基礎數據的來源：查手冊或文獻資料、估算、用實驗直接測定、計算機

13、檢索等2、化工基礎數據的分類：基本物性數據、熱力學物性數據、化學反應和熱化學數據、傳遞參數3、相變熱：在恒定溫度和壓力下，單位物質發(fā)生相的變化時的焓變稱為相變熱。4、化工計算包括那些內容？化工計算包括工藝設計中的物料衡算、能量衡算以及設備選型和設計計算。在此基礎上，繪制物料流程圖、主要設備圖和帶控制點工藝流程圖。5、物料衡算的目的有哪些？(紅字)答：確定原材料的消耗定額，判斷是否達到設計要求；確定各設備的輸入及輸出的物流量、摩爾分率組成及其他組成表示方法，在此基礎上進行設備的選型及設計，并確定三廢排放位置、數量及組成； 作為熱量衡算的依據；根據計算結果繪出物流圖，可進行管路設計及材質選擇，儀表

14、及自控設計等。6、熱量衡算的目的是什么？(紅字)答：熱量衡算的目的如下：（1）通過計算傳入或傳出的熱量，確定加熱劑或冷卻劑的消耗量以及其他能量的消耗；（2）計算傳熱面積以確定換熱設備的工藝尺寸；（3）確定合理利用熱量的方案以提高熱量綜合利用的效率。第四章 設備的工藝設計及化工設備圖 1、化工設備：設備是完成生產過程的重要條件，是確定技術路線和工藝流程時必然涉及到的因素。在工藝流程圖及設備布置圖中的所有設備，均需標出設備名稱與位號?；ぴO備從設計角度分為以下兩類：標準設備（或定型設備）：是成批成系列生產的設備，可以現成買到。非標準設備（或非定型設備）：是化工過程中需要專門設計的特殊設備。2、一份

15、完整的化工設備圖，除繪有設備本身的各種視圖外，應具有以下基本內容：1.標題欄 2.明細表 3.管口表 4.設計數據表 5.技術要求 6.簽署欄 7.注 8.其他3、化工設備圖的比例：縮小比例1:1.5、1:2.5、1:3、1:4、1:6和放大比例2.5:1、4:1。4、化工設備圖分類：裝配圖 部件圖 零件圖 管口方位圖 標準圖 表格圖 裝配圖：表示設備全貌、組成和特性的圖樣，表達設備各個主要部件的結構特征、裝配連接關系、特征尺寸、外形尺寸、安裝尺寸及對外連接尺寸、技術要求等。部件圖：表示可拆或不可拆部件的結構、尺寸以及所屬零部件之間的關系、技術特性和技術要求等資料的圖樣。零件圖：表示零件的形狀

16、、尺寸、加工以及熱處理和檢驗等資料的圖樣。管口方位圖：表示設備上管口、支耳、吊耳、人孔吊柱、板式塔降液板、換熱器折流板缺口位置，地腳螺栓、接地板、梯子及銘牌等方位的圖樣。標準圖(或通用圖) ：經過生產考驗，結構成熟，能重復使用的標準化或系列化設備、部件和零件的圖紙。表格圖：對于那些結構形狀相同、尺寸大小不同的化工設備、部件、零件(零部件)，用綜合列表的方式表達各自的尺寸大小的圖樣。5、化工設備圖的尺寸標注：規(guī)格性能尺寸 裝配尺寸 外形尺寸 安裝尺寸規(guī)格性能尺寸:反映規(guī)格、性能、特征及生產能力的尺寸。裝配尺寸:反映零部件間的相對位置尺寸。外形尺寸:表達設備的總長、總高(或外徑)尺寸。 安裝尺寸:

17、化工設備安裝在基礎或其他構件上所需要的尺寸。視圖分析：了解表達設備所采用的視圖數量和表達方法。設備分析：通過對視圖和零部件的分析，對設備的總體結構全面了解，并結合有關技術資料，進一步了解設備的結構特點、工作原理和操作過程等內容。6、化工設備選型和工藝設計的原則。先進性 合理性 安全性 經濟性 系統(tǒng)性7、反應器設計的基本內容和設計要點是什么？(紅字)答：反應器設計的基本內容： 根據物料性質和反應動力學特性、反應傳遞特性選擇合適的反應器型式； 根據反應傳遞特性確定反應器的操作優(yōu)選條件； 根據給定生產規(guī)模確定反應器的幾何尺寸。反應器設計要點：保證物料轉化率和反應時間；滿足反應的熱傳遞要求；設計適當的

18、攪拌器或類似作用的機構，注意材質選用和機械加工要求。8、塔型選擇的基本原則(紅字)。答：生產能力大，操作彈性好；滿足工藝要求，分離效率高；運轉可靠性高，操作、維修方便；結構簡單，加工方便，造價較低；塔壓降??；對于真空塔或要求塔壓降低的塔來說，壓降小的意義更為明顯。9、如何確定泵型？答：根據工藝條件及泵的特性，首先決定泵的型式再確定泵的尺寸。從被輸送物料基本性質出發(fā)，如物料的酸度、粘度、揮發(fā)性、毒性、化學腐蝕性、溶解性和物料是否均一等因素來確定泵的基本型式。應考慮到生產的工藝過程和動力、環(huán)境等條件，如生產操作連續(xù)或間斷運轉、揚程和流量的波動范圍、動力來源、廠房層次高低等因素。流量大而揚程不高時可

19、選用單級離心泵；流量不大而揚程高的宜選往復泵或多級離心泵；輸送有腐蝕性介質，選耐腐蝕泵；輸送昂貴液體、劇毒或具有放射性的液體選用完全不泄漏、無軸封的屏蔽泵；當要求精確進料時應選用計量泵或柱塞泵等。在選擇泵的型式時，應以滿足工藝要求為主要目標。10、泵的選用與設計程序（1）確定泵型（2）確定選泵的流量和揚程（3）確定泵的安裝高度。（4）確定泵的臺數和備用率。（5）校核泵的功率（6）確定驅動形式（7）選用電動機（8）填寫選泵規(guī)格表11、管殼式換熱器的設計及選用步驟（1）匯總設計數據、分析設計任務；（2）設計換熱流程；（3）選擇換熱器的材質；（4）選擇換熱器類型；（5）確定換熱器中冷熱流體的流向；（

20、6）確定和計算平均溫差tm；（7）計算熱負荷Q、流體給熱系數a ；（8）估計污垢熱阻系數并初算出傳熱系數K；（9）算出總傳熱面積A；（10）調整溫度差，再算一次傳熱面積；（11）選用系列換熱器；（12）驗算換熱器的壓力降；（13）校核傳熱系數K；（14）畫出換熱器設備草圖。12、寫出化工設備的基本結構特點?；拘误w以回轉體為主；各部分結構尺寸大小相差懸殊；殼體上開孔和管口多；廣泛采用標準化零部件；采用焊接結構多；對材料有特殊要求；防泄漏安全結構要求高13、簡述非定型設備的基本設計。確定設備的化工單元類型、基本結構形式、基本尺寸、主要工藝參數等。第五章 車間布置設計1、簡述車間布置設計。車間布置

21、設計是工藝人員的主要設計任務之一，是決定車間面貌的一個重要設計項目。車間布置設計的主要任務是確定整個工藝流程中的全部設備在平面上和空間中的正確位置，相應地確定廠房或框架的結構形式。化工計算結束，繪出工藝流程圖，完成設備選型及設計，進行車間布置設計，繪制平面與立面的車間布置圖。2、簡述車間布置設計的內容。答：車間布置設計可分為車間廠房布置和車間設備布置車間廠房布置是對整個車間各工段、各設施在車間場地范圍內，按照在生產中和生活中所起的作用進行合理的平面布置和豎向布置。車間設備布置是根據生產流程情況及各種有關因素，把各種工藝設備在一定區(qū)域內進行排列。3、簡述車間設備布置設計的主要內容。(紅字)答：車

22、間設備布置分初步設計和施工圖設計兩個階段。具體地說，它主要包括： 確定各個工藝設備在車間平面和立面的位置；確定某些在工藝流程圖中一般不予表達的輔助設備或公用設備的位置；確定供安裝、操作與維修所用的通道系統(tǒng)的位置與尺寸；在上述各項的基礎上，確定場地與建筑物的尺寸；確定管道、電氣儀表管線、采暖通風管道的走向和位置。車間設備布置設計的最終結果表現是設備布置圖。設備布置圖是在廠房建筑圖的基礎上增加設備布置的內容，用粗實線表示設備，廠房建筑用細實線畫出。4、化工車間的組成。(1)生產設施 生產工段、原料和產品倉庫、控制室、露天堆場或儲罐區(qū)等。(2)生產輔助設施 除塵通風室、變電配電室、機修儀修室、化驗室

23、、儲藏室等。(3)生活行政福利設施 車間辦公室、工人休息、更衣室、浴室、廁所等。(4)其他特殊用室 勞動保護室、保健室等。5、車間布置設計需要哪些基礎資料？對初步設計需要帶控制點工藝流程圖，對施工圖設計需要管道儀表流程圖；物料衡算數據及物料性質（包括原料、中間體、副產品、成品的數量及性質，三廢的數據及處理方法）；設備一覽表（包括設備外形尺寸、重量、支撐形式及保溫情況）；公用系統(tǒng)耗用量，供排水、供電、供熱、冷凍、壓縮空氣、外管資料；車間定員表；廠區(qū)總平面布置圖。6、車間平面布置方案中，廠房的平面形式主要有幾種？哪種形式是最常用的？(紅字)答：廠房的平面形式主要有直線（長方）形、L形、T形和形（按

24、管廊的外形看）。直線（長方）形便于總平面圖的布置，節(jié)約用地，有利于設備排列，縮短管線，易于安排交通出入口，有較多可供自然采光和通風的墻面，是最常用的廠房平面形式。7、露天布置 優(yōu)點：建筑投資少、用地少，利于安裝和檢修，通風、防火、防爆等。化工廠的設備布置優(yōu)先考慮露天布置。缺點：操作條件差，自控要求高，受氣候影響大。室內布置 優(yōu)點：氣候影響小，勞動條件好，適應于小型化工裝置、間歇操作、操作頻繁、在氣溫較低的地區(qū)或有特殊要求的設備。缺點：建筑造價較高。 一般情況可采用室內與露天聯合布置。8、車間設備布置的要求車間設備布置首先要滿足工藝流程和工藝條件的要求，在不影響工藝流程的情況下，為使管路盡量短和

25、便于操作，較高設備及相似設備宜集中布置。（1）滿足生產工藝要求；（2）滿足安裝和檢修要求；（3）滿足土建要求；（4）滿足安全、衛(wèi)生和環(huán)保要求；（5）滿足工藝設備豎向布置的原則。9、優(yōu)良的車間設備布置設計應達到什么要求？一個優(yōu)良的設備布置設計應做到：經濟合理、節(jié)約投資、操作維修方便安全、設備排列簡潔、緊湊、整齊、美觀。10、簡述車間設備布置圖的內容。設備布置圖一般包括以下內容：一組視圖 表示廠房建筑的基本結構和設備在廠房內外的布置情況；尺寸及標注 在圖中注寫建筑物定位軸線的編號，與設備布置有關的尺寸，設備的位號與名稱等；安裝方位標 在圖紙的右上方畫出指示安裝方位基準的圖標；說明與附注 對設備安裝

26、有特殊要求的說明；設備一覽表 列表填寫設備位號、名稱等；標題欄 注寫圖名、圖號、比例等。設備布置圖主要包括反映設備水平布置情況的平面圖和反映某處立面布置情況的剖面圖；設備布置圖中標注的標高以米為單位，小數以下應取三位數；設備布置圖上一般標注設備的定位尺寸，單位為mm。 11、安裝方位標 在圖紙的右上方畫出指示安裝方位基準的圖標；第六章 管道布置設計1、管道布置圖又稱為管道安裝圖或配管圖，是車間內部管道安裝施工的依據。管道布置圖包括一組平立面剖視圖，有關尺寸及方位等內容。2、管道軸測圖又稱管段圖或空視圖。是表達一段管道及所屬閥門、管件、儀表控制點的空間布置情況的立體圖樣3、繪制管道布置圖以什么為

27、依據？管道布置圖是以帶控制點工藝流程圖、設備布置圖、設備裝配圖及土建、自控、電氣等專業(yè)的有關圖樣、資料為依據，根據前述的管道布置原則作出合理的布置設計，并繪出管道布置圖。在管道布置圖中，管接頭、彎頭、三通、法蘭等，可不予畫出，其定位尺寸的標注要以m為單位。按圖面，管道為水平方向時，管道代號標注在管線上方，管道為垂直方向時，標注在管道左側。4、化工車間管道布置設計的內容。(紅字)化工管路設計包括管路計算和管道布置設計兩大部分。其中，管道布置設計包括以下內容：(1)確定車間中各個設備的管口方位和與之相連接的管段的接口位置。(2)確定管道的安裝連接和鋪設、支承方式。(3)確定各管段（包括管道、管件、

28、閥門及控制儀表）在空間的位置。(4)畫出管道布置圖，表示出車間中所有管道在平面、立面的空間位置，作為管道安裝的依據。(5)編制管道綜合材料表，包括管道、管件、閥門等的材質、規(guī)格和數量。5、化工車間管道布置設計的要求。（1）物料因素（輸送易燃易爆、有毒及有腐蝕性的物料管道不得鋪設在生活間、樓梯、走廊和門等處）（2）考慮施工、操作及維修永久性的工藝、熱力管道不得穿越工廠的發(fā)展用地。管道布置宜做到“步步高”或“步步低”，減少氣袋或液袋。否則應根據操作、檢修要求設置放空、放凈管線。管道應盡量避免出現“氣袋”、“口袋”和“盲腸”。管道引出支管時，氣體管道應從上方引出；液體管道應從下方引出。（3）安全生產

29、 （4）其他因素管道和閥門一般不宜直接支撐在設備上。距離較近的兩設備間的連接管道，不應直連，應用45°或90°彎接。管道布置時應兼顧電纜、照明、儀表及采暖通風等其他非工藝管道的布置。6、如何確定立式容器的管口方位？立式容器的管口方位取決于管道布置的需要。一般劃分為操作區(qū)和配管區(qū)兩部分。加料口、溫度計和視鏡等經常操作及觀察的管口布置在操作區(qū)，排出管布置在容器底部。7、管道支架按其作用分哪幾種？答：管架是用來支承、固定和約束管道的。管架可分為室外管架和室內管架兩類。 管道支架按其作用分固定支架、滑動支架、導向支架和彈簧吊架。 8、真空管線布置設計時應注意什么？答：真空管線應盡量短，