化工設(shè)計(jì)概論試題

1、一填空題六.計(jì)算題1. 利用乙烯局部氧化制取環(huán)氧乙烷，將乙烯在過量空氣條件下通過銀催化劑進(jìn)行如下反響，進(jìn)料物質(zhì)流量為1000mol/h，進(jìn)料中含乙烯10%mol，乙烯轉(zhuǎn)化率為25%，計(jì)算反響器出口物料量。反響方程式如下：2C2H4+O22C2H4O2.氨氧化反響器的能量衡算 氨氧化反響式為： 4NH3氣5O2氣 4NO氣6H2O氣 此反響在 25、 1013kPa的反響熱為H0r=904.6KJ。現(xiàn)有25的 100molNH3/h和300mol O2/h連續(xù)進(jìn)入反響器，氨在反響器內(nèi)全部反響，產(chǎn)物在300呈氣態(tài)離開反響器。如操作壓力為1013kPa，計(jì)算反響器應(yīng)輸入或輸出的熱量。300時NO、O

2、2 和 H2O 的NO30.80 J/mol·O230.80 J/mol· H2O34.80 J/mol· 3. 乙苯脫氫制苯乙烯，通入純乙苯為250kg/h，乙苯與水蒸氣質(zhì)量比為1：1.3，乙苯轉(zhuǎn)化率為50%，其中在轉(zhuǎn)化掉的乙苯中有90%轉(zhuǎn)化成苯乙烯；10%轉(zhuǎn)化成苯；試計(jì)算反響器出口物料質(zhì)量流量。 轉(zhuǎn)化成苯乙烯的反響： C8H10C8H8+H2 轉(zhuǎn)化成苯的反響： C8H10C6H6+C2H44.甲烷在連續(xù)式反響器中用空氣氧化生產(chǎn)甲醛，甲烷的轉(zhuǎn)化率為40%，氧氣完全反響。 CH4氣O2 HCHO氣H2O氣 以100mol進(jìn)反響器的甲烷為基準(zhǔn)。假定反響在足夠低的壓力

3、下進(jìn)行，氣體便可看作理想氣體。甲烷于25進(jìn)反響器空氣于25進(jìn)反響器，如要保持出口產(chǎn)物為150，需從反響器取走多少熱量？ N2,15029.24 J/mol·HCHO,1509.12 J/mol· H2O,15034.00 J/mol· CH4,15039.2J/mol·H0f CH4=74.85KJ/molH0f HCHO=115.9KJ/molH0f H2O=241.83KJ/mol5.鄰二甲苯空氣氧化制苯酐，乙知鄰二甲苯的轉(zhuǎn)化率為70%，氧的用量為理論用量的150%，每小時投入鄰二甲苯250kg，試計(jì)算出口物料流量。反響式如下：C8H10+3O2C8

4、H4O3+3H2O6.甲烷和氫氣混合用空氣完全燃燒來加熱鍋爐，煙道氣分析按體積組成為N272.28%；CO28.12%；O22.44%；H2O17.15%。問：燃料中甲烷和氫氣的比例？ 反響式：H2+1/2O2H2O CH4+2O2CO2+2H2O答案一填空題1. 工藝 2. 現(xiàn)場施工 3. 物料衡算4. 工藝流程5. 物料 6. 位號7. 單位時間 8. 選擇9. 連續(xù) 10. 流程 11. 列管式 12. 閥門 13. 支承 14. 腐蝕 15. 三 16. 工程 17. 擴(kuò)大初步設(shè)計(jì) 18. 設(shè)計(jì)說明書19. 管道號 20. 執(zhí)行 21. 氣相 22. 質(zhì)量守恒 23. 離心泵 24.

5、攪拌器 25. 平面 26. 中間 27. 管道28. 直接 29. 蒸汽 30. 溫度 31. 車間 32. 工藝 33. 對流 34. 間歇 35. 標(biāo)準(zhǔn)定型)36. 小 37. 強(qiáng)度 38. 外 39. 平面 40. 同一 41. 吸入 42. 生產(chǎn)43. 供熱 44. 直接 45. 完全 二選擇題2. B3. A4. C5. D6. C7. A8. B9. B10. D11. A12. A 13. C14. B15. A16. B17. D18. C19. B20. A21. D22. D23. B24. A25. D 26. A 27. D28. C 29. B30. D 31. B

6、三名詞解釋題1. 概念設(shè)計(jì)是從工程角度出發(fā)進(jìn)行的一種假想設(shè)計(jì)。2. 把各個生產(chǎn)單元按照一定的目的要求，有機(jī)地組合在一起，形成一個完整的生產(chǎn)工藝過程，并用圖形描繪出來，即是工藝流程圖。3. 是對整個車間各工段、各設(shè)施在車間場地范圍內(nèi)，按照它們在生產(chǎn)中和生活中所起的作用進(jìn)行合理的平面和立面布置。4. 建筑物的下面，支承建筑物重量的全部土壤稱為地基。5. 總預(yù)備費(fèi)包括根本預(yù)備費(fèi)和漲價預(yù)備費(fèi)兩項(xiàng)。6. 根底設(shè)計(jì)是新技術(shù)開發(fā)的最終成果，它是工程設(shè)計(jì)的依據(jù)。7. 工藝流程設(shè)計(jì)通過工藝流程圖的形式，形象地反映了化工生產(chǎn)由原料進(jìn)入到產(chǎn)品輸出的過程。8. 化工設(shè)備主要指在化工生產(chǎn)中常用的標(biāo)準(zhǔn)和非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。9.

7、用管道將各工段和各設(shè)備連接起來。稱管道布置。10. 設(shè)備購置費(fèi)包括設(shè)備原價及運(yùn)雜費(fèi)用。11. 概算書是在初步設(shè)計(jì)階段編制的車間投資的大概計(jì)算。12. 工藝流程草圖：是用來表達(dá)整個工廠或車間生產(chǎn)流程的圖樣。13. 將各工段與各設(shè)備按生產(chǎn)流程在空間上進(jìn)行組合、布置稱車間布置。14. 根底是建筑物的下部結(jié)構(gòu)，埋在地面以下。15. 其他費(fèi)用是指工程費(fèi)用以外的建設(shè)工程必須支出的費(fèi)用。四.簡答題1. 工藝流程四個重要過程。(4分)1) 原料預(yù)處理過程。1分2) 反響過程。1分3) 產(chǎn)物的后處理。1分4) 三廢的處理過程。1分2. 車間布置初步設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。6分1. 生產(chǎn)、生產(chǎn)輔助、生活行政設(shè)施的空間布置

8、；2. 決定車間場地與建筑物、構(gòu)筑物的大??； 3. 設(shè)備的空間水平和垂直方向布置； 4. 通道系統(tǒng)、物料運(yùn)輸設(shè)計(jì)；5. 安裝、操作、維修所需的的空間設(shè)計(jì)；6. 其他。答出一個得1分，最多得6分3. 工程概算費(fèi)用的分類。4分1) 設(shè)備購置費(fèi)。1分2) 安裝工程費(fèi)。1分3) 建筑工程費(fèi)。1分4) 其他費(fèi)用。1分4. 什么情況需要保溫？(5分)1) 凡設(shè)備或管道外表區(qū)溫度超過50，需要減少熱損失；2) 設(shè)備內(nèi)或輸送管道內(nèi)的介質(zhì)要求不結(jié)晶、不凝結(jié)；3) 制冷系統(tǒng)的設(shè)備和管道中介質(zhì)輸送要求保冷；4) 介質(zhì)的溫度低于周圍空氣露點(diǎn)溫度，要求保冷；5) 季節(jié)變化大。 答出一個得1分，最多得5分。5. 泵的選用

9、與設(shè)計(jì)程序。(6分)1確定泵型。 2確定選泵的流量和揚(yáng)程。3確定泵的安裝高度。4確定泵的臺數(shù)和備用率。 5校核泵的軸功率。6確定冷卻水或驅(qū)動蒸汽的耗用量。7選用電動機(jī)。8填寫選泵規(guī)格表。 答出一個得1分，最多得6分。6. 塔型選擇根本原那么。(5分)1) 生產(chǎn)能力大，彈性好。2) 滿足工藝要求，別離效率高。3) 運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性高，操作、維修方便。4) 結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，造價較低。5) 塔壓降小。 答出一個得1分，最多得5分。7.化工車間裝置工藝設(shè)計(jì)內(nèi)容6分1)設(shè)計(jì)準(zhǔn)備工作2)方案設(shè)計(jì)3)化工計(jì)算4)車間布置設(shè)計(jì)5)化工管路設(shè)計(jì)6)提供設(shè)計(jì)條件7)編制概算書及編制設(shè)計(jì)文件答出一個得1分，最多得6分

10、。8.簡述化工車間管道布置設(shè)計(jì)的要求4分1) 符合生產(chǎn)工藝流程的要求，并能滿足生產(chǎn)需要。2) 便于操作管理，并能保證平安生產(chǎn)。3) 便于管道的安裝和維護(hù)。4) 要求整齊美觀，并盡量節(jié)約材料和投資。答出一個得1分，最多得6分。9.管道支架按其作用分類4分32. 固定支架 1分33. 滑動支架 1分34. 導(dǎo)向支架 1分35. 彈簧吊架 1分10.簡述化工設(shè)備的根本結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。(6分)1) 根本形體以回轉(zhuǎn)體為主。2) 各局部結(jié)構(gòu)尺寸大小相差懸殊。3) 殼體上開孔和管口多。4) 廣泛采用標(biāo)準(zhǔn)化零部件。5) 采用焊接結(jié)構(gòu)多。6) 對材料有特殊要求。7) 防泄露平安結(jié)構(gòu)要求高。答出一個得1分，最多得6分。

11、11.設(shè)計(jì)貯罐的一般程序。(6分)1) 聚集工藝設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。2) 選擇容器材料。3) 容器型式的選用。4) 容積計(jì)算。5) 確定貯罐根本尺寸。6) 選擇標(biāo)準(zhǔn)型號。7) 開口和支座。8) 繪制設(shè)備草圖。 答出一個得1分，最多得6分。12.車間平面布置的內(nèi)容。(4分)1) 生產(chǎn)設(shè)施。 1分2) 生產(chǎn)輔助設(shè)施。1分3) 生活行政設(shè)施。1分4) 其他特殊用室。1分13.工藝上降低污垢系數(shù)方法。4分1) 改良水質(zhì)，1分2) 消除死區(qū)，1分3) 增加流速，1分4) 防止局部過熱。1分14.反響釜設(shè)計(jì)程序。6分1確定反響釜操作方式 2匯總設(shè)計(jì)根底數(shù)據(jù) 3計(jì)算反響釜體積4確定反響釜設(shè)計(jì)選用體積和臺數(shù) 5反響釜直

12、徑和筒體高度、封頭確定 6傳熱面積計(jì)算和校核 7攪拌器設(shè)計(jì) 8管口和開孔設(shè)計(jì)答出一個得1分，最多得6分。 15.工程概算工程的劃分。(4分)1. 工程費(fèi)用1分 2. 其他費(fèi)用1分 3. 總預(yù)備費(fèi)1分 4. 專項(xiàng)費(fèi)用1分 16.簡述車間設(shè)備布置需要滿足的要求。6分2. 滿足生產(chǎn)工藝要求。1分3. 符合經(jīng)濟(jì)原那么。1分4. 符合平安生產(chǎn)要求。1分5. 便于安裝和檢修。1分6. 建筑要求。1分7. 保證良好的操作條件。1分17.簡述化工設(shè)計(jì)結(jié)合國情應(yīng)考慮的問題6分1) 中國人民的消費(fèi)水平及各種化工產(chǎn)品的消費(fèi)趨勢。1分2) 中國化工機(jī)械設(shè)備及電氣儀表的制造能力。1分3) 中國化工生產(chǎn)所用的化工原材料及

13、設(shè)備用金屬材料的供給情況。1分4) 中國環(huán)境保護(hù)的有關(guān)規(guī)定和化工生產(chǎn)中三廢排放情況。1分5) 勞動就業(yè)與化工生產(chǎn)自動化水平的關(guān)系。1分6) 資金籌措和外匯貯備情況。1分18.露天或半露天布置的優(yōu)點(diǎn)。4分1) 建筑投資少、用地省。1分2) 利于安裝和檢修。1分3) 有利于通風(fēng)。1分4) 防火防爆。1分五.畫圖識圖題1.畫出真空泵流量調(diào)節(jié)中的真空管吸入支路調(diào)節(jié)示意圖。8. 畫出通過調(diào)節(jié)換熱介質(zhì)來控制換熱器溫度的控制方案示意圖。3.畫出離心泵出口旁路調(diào)節(jié)示意圖。4.畫出用提餾段塔板溫度控制塔底產(chǎn)品流量來實(shí)現(xiàn)精餾塔的控制示意圖。5.畫出離心泵出口直接節(jié)流調(diào)節(jié)示意圖。6.畫出用精餾段塔板溫度控制塔頂產(chǎn)品

14、流量來實(shí)現(xiàn)精餾塔控制的示意圖。六.計(jì)算題1. 利用乙烯局部氧化制取環(huán)氧乙烷，將乙烯在過量空氣條件下通過銀催化劑進(jìn)行如下反響，進(jìn)料物質(zhì)流量為1000mol/h，進(jìn)料中含乙烯10%mol，乙烯轉(zhuǎn)化率為25%，計(jì)算反響器出口物料量。反響方程式如下：2C2H4+O22C2H4O 解：以每小時為計(jì)算基準(zhǔn)。 進(jìn)料：乙烯=1000×10%=100mol/h; 1分空氣=1000×90%=900mol/h；1分其中：氮?dú)?900×0.79=711mol/h; 1分 氧氣=900×0.21=189mol/h; 1分轉(zhuǎn)化掉乙烯=100×25%=25mol/h；1分

15、那么產(chǎn)物中：未反響的乙烯：10025=75mol/h;1分生成環(huán)氧乙烷：25mol/h;1分消耗氧氣：25×0.5=12.5mol/h;1分剩余氧氣：18912.5=176.5mol/h;1分氮?dú)猓?11mol/h。1分2.氨氧化反響器的能量衡算 氨氧化反響式為： 4NH3氣5O2氣 4NO氣6H2O氣 此反響在 25、 1013kPa的反響熱為H0r=904.6KJ?，F(xiàn)有25的 100molNH3/h和800mol 空氣/h連續(xù)進(jìn)入反響器，氨在反響器內(nèi)全部反響，產(chǎn)物在200呈氣態(tài)離開反響器。如操作壓力為1013kPa，計(jì)算反響器應(yīng)輸入或輸出的熱量。300時N2、O2、NO 和 H2

16、O 的N229.50J/mol·O230.80 J/mol· NO30.80 J/mol·H2O34.80 J/mol· 解：題給的進(jìn)料量由物料衡算得到反響器出口各組分的摩爾流量。nH2O6÷4×100150mol/h1分nNO4÷4×100100mol/h1分nO2800×0.215÷4×10043mol/h1分nN2800×0.79632mol/h1分 算焓時的參考態(tài)：25，101.3KPa，NH3氣，O2氣，NO氣，H2O氣。因此進(jìn)口的兩股物料的焓均為零。計(jì)算出口物料的

17、焓 ：HH2O nH2OH2O×(200-25)=913.5KJ/h 1分HNO nNONO×(200-25)=539KJ/h 1分 HO2= nO2O2×(20025)=231.77KJ/h 1分HN2= nN2N2×(20025)= 3262.7KJ/h 1分反響放熱H0r= 100 × (904.6 )÷4 =22615 KJ/h 1分 過程的H=22615913.5539231.773262.7=17668.03KJ/h1分3. 乙苯脫氫制苯乙烯，通入純乙苯為250kg/h，乙苯與水蒸氣質(zhì)量比為1：1.3，乙苯轉(zhuǎn)化率為50%，

18、其中在轉(zhuǎn)化掉的乙苯中有90%轉(zhuǎn)化成苯乙烯；10%轉(zhuǎn)化成苯；反響如下。試計(jì)算反響器出口物料量。 轉(zhuǎn)化成苯乙烯的反響： C8H10C8H8+H2 轉(zhuǎn)化成苯的反響： C8H10C6H6+C2H4 解：以每小時為計(jì)算基準(zhǔn)。每小時通入乙苯=250kg/h=2.358kmol/h; (1分)參加反響的乙苯2.358×50%=1.179kmol/h;剩余乙苯=2.358×50%=1.179kmol/h=125kg/h; (1分)配入水蒸氣=250×1.3=325kg/h; (1分)在反響掉的1.179kmol乙苯中轉(zhuǎn)化成苯乙烯=1.179×90%=1.061kmol/

19、h；(1分) 轉(zhuǎn)化成苯=1.179×10%=0.1179kmol; (1分)那么反響生成：苯乙烯=1.061×104=110.34kg/h;(1分)氫氣=1.061×2=2.33kg/h;(1分)苯=0.1179×78=9.20kg/h;(1分)乙烯=0.1179×28=3.30kg/h;(1分)產(chǎn)物中水蒸氣=325kg/h。(1分)4.甲烷在連續(xù)式反響器中用空氣氧化生產(chǎn)甲醛，甲烷的轉(zhuǎn)化率為40%，氧氣完全反響。 CH4氣O2 HCHO氣H2O氣 以100mol進(jìn)反響器的甲烷為基準(zhǔn)。假定反響在足夠低的壓力下進(jìn)行，氣體便可看作理想氣體。甲烷于25

20、進(jìn)反響器空氣于25進(jìn)反響器，如要保持出口產(chǎn)物為150，需從反響器取走多少熱量？ N2,15029.24 J/mol·HCHO,1509.12 J/mol· H2O,15034.00 J/mol·CH4,15039.2J/mol·H0f CH4=74.85KJ/molH0f HCHO=115.9KJ/molH0f H2O=241.83KJ/mol解：物料基難：100mol進(jìn)料CH4入口：CH4：100mol O2：100×40%=40molN2：40÷21×79=150.48mol1分出口：CH4：10040=60mol 1分

21、N2：150.48molHCHO：40mol1分H2O：40mol1分取25時生成各個反響物和產(chǎn)物的各種原子即C、O2、H2為基準(zhǔn)，非反響物質(zhì)N2也取25為基準(zhǔn) ，將各個焓值計(jì)算如下。H出N2,150= nN2,150×(15025)=550KJ1分H進(jìn)CH4,25= nH0f CH4=74.85×100=7485KJ1分H出CH4,150= nH0f CH4+nCH4,150×(150-25)=74.85+4.9×60=4197KJ1分H出H2O,150= nH0f H2O+nH2O,150×(150-25)=241.83+4.25×40=9503.2KJ1分H出HCHO,150= nH0f HCHO+nHCHO,150×(150-25)=115.9+1.14×40=4590.4KJ1分H=55041979503.24590.47485=10255.6KJ1分5.鄰二甲苯空氣氧化制苯酐，乙知鄰二甲苯的轉(zhuǎn)化率為70%，氧的用量為理論用量的150%，每小時投入鄰二甲苯250kg，試計(jì)算出口物料流量。反響式如下：C8H10+3O2C8H4O3+3H2O解：以每小時為計(jì)算基準(zhǔn)。反響式 C8H10+3O2C8H4O3+3H2O進(jìn)料：鄰二甲苯=250÷106=2