化工设计习题及答案陈声宗Word格式文档下载.docx
- 文档编号:17075394
- 上传时间:2022-11-28
- 格式:DOCX
- 页数:20
- 大小:73.82KB
化工设计习题及答案陈声宗Word格式文档下载.docx
《化工设计习题及答案陈声宗Word格式文档下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《化工设计习题及答案陈声宗Word格式文档下载.docx(20页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
01-管道顺序号,第01号。
2150■管道尺寸(管径),公称通径150mm,
3LIB-管道等级,其中:
L-国内标准压力等级代号,l.OMPa:
1-顺序号,第1号:
B-管道材质类别,碳钢。
6、固定床反应器温度控制形式有哪些?
画岀示意图。
(a)用进料浓度控制
(b)用进料温度控制【(c)用进料温度控制11(d)用冷料量控制
第二章物料衡算与热量衡算
习题1连续常压蒸馅塔进料为含苯质量分数(下同)38%(wt)和甲苯62%的混合溶液,要求馅岀液中能回收原料中97%的苯,釜残液中含苯不低于2%。
进料流量为20000kg/h,求慵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。
38
进料中苯的摩尔分数^=-—^—=0.4196
3oo2
—+—
7892
_2_
釜残液中苯的摩尔分数心〃=c78=0.02351
29o
进料平均相对分子质量A7=0.4196x78+(1-0.4196)x92=86.13
进塔原料的摩尔流量F=兰巴=232.2kmol/h
86.13
依题意,饰岀液中能回收原料中97%的苯,所以Dxdh=97.43x0.97=94.51^///?
作全塔苯的质量衡算得Fxeb=Dxdh+Wx^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
94519451
解得W=124.2kmol//z,D=1OSkmol/h所以,=—=0.8752
D108
组分
塔进料
塔顶饰出物
釜残液
kg/h
%(wt)
kniol/h
%(mol)
kg/li
kmol/h
%(mol)
苯
7600
97.43
41.96
7372.6
85.60
94.52
87.52
227.8
2.0
2.92
2.35
甲苯
12400
62
134.8
58.04
1240.2
14.40
13.48
12.48
11159.4
98.0
121.3
97.65
合计
20000
100
232.2
8612.8
108
11387.2
124.2
习题2丙烷充分燃烧时要使空气过呈:
25%,燃烧反应方程式为:
试计算得到100摩尔燃烧产物(又称烟道气)需要加入的空气的摩尔量。
解:
以1mol入口丙烷为计算基准
根据反应方程式,lmol丙烷需要5mol的氧气与之反应,因氧气过量25%,故需要加入的空气呈:
为
耳f=29.76〃曲其中O26.25mol,弘23.5\rnol
烟道气中各组分的量:
C3Z/80molN223.51mol
因此,以lmol入口丙烷为基准的物料衡算结果如下
入口
岀口
1
6.25
1.25
23.51
3
4
30.78
31.76
从计算结果可以看出,当空气加入量为29.76mol时,可产生烟道气31・76mol,所以,每产生lOOmol烟道气需加入的空气量为
习題3天然气蒸汽转化法制造合成氨原料气的示意流程图
CO2
转化炉内进行桂类蒸汽转化反应,以甲烷为例,炷类蒸汽转化的反应方程式为
天然气经一段转化炉转化后继续进入二段转化炉反应,在一段转化炉岀口添加空气以配合合
成氨原料气中所需的氮气,同时,一段转化气中的一部分氢气遇q燃烧供给系统热量。
二
段转化后再经一氧化碳变换工序使混合气中的co大部分转化为co二和比,co转化为co二
和H•的方程式为CO+H.O^=^CO.+3H.,变换后的气体进入脱除CO_工序脱除CO.再
—二■二■■
经甲烷化工序除去残存的微量co和co:
后作为合成氨介格原料气。
已知某厂天然气的组成为:
ch4
c2h6
CH
C4H10(正)
C4H10(异)
CsH12(正)
CsHf(异)
n2
83.20
10.00
5」6
0.69
0.50
0.06
0.05
0.33
0.01
要求合成氨原料气的组成为:
h2
Ar
斑(mol)
73.97
2丄64
0.31
1.08
计算天然气的用量和空气的用量。
以100kmol合成氨原料气为汁算基准。
设天然气用疑为.vkmol,添加空气量为ykmoL
(1)作系统N2平衡
因为在天然气蒸汽转化法制造合成氨原料气过程中,N2没有参加反应,它的数量在反应器的进口、出口物料中没有变化,作系统N?
平衡得
O・OO33x+0.79y=24.64(A)
(2)作系统氢平衡
甲烷转化制出的讣量关系推导如下:
甲烷蒸汽转化反应过程CH4+H2O;
^=±
CO+3H2
CO变换反应过程CO+H2O^=^CO2+3H.
总过程CH4+2H二0——CO二+4H2
用同样的方法可推导出桂类蒸汽转化制比的讣量关系通式为
因此,lOOkmol天然气可提供的理论H?
HM/kmol
可提供的理论婭量/kmol
4x83.20=332.80
7x10.00=70
c3h8
10x5.16=51.60
13x0.69=8.97
CtHio(异)
13x0.50=6.50
CsH]2(正)
16x0.06=0.96
Cj;
Hi2(异)
16x0.05=0.80
co2
471.63
因此,xkmol天然气进料可提供的理论H2为
氢气燃烧的反应过程2H2+O2=2H2O
燃烧消耗的H2为
作系统出平衡得
'
丄・63.Y-2xO・21y=73.97+4x1.08(B)
式中(4x1.08)是合成氨原料气的CH4折合为缶物质的M(mol)
(A)式合(B)式联解得到
因此,制造lOOkmol的合成氨原料气需加入天然气18.92kmol,一段转化炉出口需添加
31.11kmol的空气。
习题4乙烯氧化为环氧乙烷的反应方程式如下:
试计算O.lOBMPa.25°
C下的反应热。
乙烯(g)的标准生成热为^98//w=52.2SkJ/mol
环氧乙烷(g)的标准生成热为為/环张乙烷=一512/〃讽
因此0.1013Mpa,25°
C下的反应热计算如下:
习题5乙烯氧化制环氧乙烷的反应器中进行如下反应:
主反应C2H4(g)+^O2(g)—C2H4O(g)
副反应C2H^g)+3O2(g)—2CO2(g)+2H2O(g)
反应温度基本维持在250°
C,该温度下主、副反应的反应的反应热分别为
-AH^23=1053952/kmo!
乙烯
-旳23=1321726U/kmol乙烯
乙烯的单程转化率为32%,反应的选择性为69%,反应器进口混合气的温度为210'
C,流
量45000〃F(STP)//?
其组成如下:
3.5
82.0
14.5
热损失按反应放岀热量的5%考虑,求热载体移岀的热虽。
查得有关气体的热容数拯如下:
水蒸气
210°
C
64.43
31.38
30.04
250°
66.94
31.67
45.56
35.35
103.8
30.17
假设如下热力学途径:
210C下反应器入口混合气体热容
250C下反应器入口混合气体热容
因此,反应器入口混合气体在210°
C〜25O°
C的平均热容为
由热载体務走的热量为
第四章设备的工艺设计及化工设备图
1、化工设备选用一般原则的内容是什么?
(1)合理性:
即设备必须满足工艺要求,设备与工艺流程、生产规模、工艺操作条件、工艺控制水平相适应,又能充分发挥设备的能力。
(2)先进性:
要求设备的运转可靠性、自控水平、生产能力、转化率、收率、效率要尽可能达到先进水平。
(3)安全性:
要求安全可靠、操作稳定、弹性好、无事故隐患。
(4)经济性:
设备投资节省,设备易于加工、维修、更新,没有特殊的维护要求,运行费用减少。
(5)系统性:
化工过程是一个完整的系统,设备设计时不能仅关注单一设备,避免因个别设备妨碍整个系统优化:
注重经济性的同时,还应通盘考虑,保留适当裕量,以免在日后扩产和工艺调整时成为系统“瓶颈”。
2、一份完整的化工设备图,除绘有设备本身的各种视图外,应具有哪些基本内容?
文档收集于互联网,已重新整理排版.word版本可编辑,有帮助欢迎下载支持.答:
①标题栏②明细栏③管口表④设计数拯表⑤技术要求⑥签署栏⑦注⑧其他。
第五章车间布置设计
1、化工车间由哪些设施所组成?
由下列设施组成:
⑴生产设施⑵生产辅助设施⑶生活行政福利设施⑷英他特殊用室。
2、车间平面布置方案中,厂房的平而形式主要有几种?
哪种形式是最常用的?
为什么?
厂房的平而形式主要有直线(长方)形、L形、T形和口形(按管廊的外形看)。
直线(长方)形便于总平面图的布巻,节约用地,有利于设备排列,缩短管线,易于安
排交通出入口,有较多可供自然采光和通风的墙而,是最常用的厂房平面形式。
3、车间设备布置设计的主要内容是什么?
①确泄各个工艺设备在车间平面和立面的位置。
2确立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确龙供安装、操作与维修所用的通道系统的位宜与尺寸。
4在上述各•项的基础上,确定建筑物与场地的尺寸。
5苴他(确左管道、电气代表管线、采暧通风管逍的走向和位置。
)
4、车间设备布置的要求有哪几条?
(一)满足生产工艺要求
(二)满足安装和检修要求(三)满足上建要求
(四)满足安全、卫生和环保要求(五)工艺设备竖而布置的原则。
第六章管道布置设计
1•管道布置设计的内容有什么?
①确泄车间中各个设备的管口方位与之相连接的管段的接口位置。
2确定管逍的安装连接和铺设、支承方式。
3确宦各管段(包括管道、笛件、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而和立面的空间位置,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.管道布置设计应符合的标准有哪些?
HG/T20549-1998《化工装星管道布宜设汁规左》和SH3012-2000《石油化工管道布
置设计通则》
3.真空管线布置设计时应注意什么?
真空管线应尽量短,尽疑减少弯头和阀门,以降低阻力,达到更高的真空度。
4.玻璃管等脆性材料笛道应如何处理?
玻璃管等脆性材料管道的外而最好用塑料薄膜包裹,避免管道破裂时溅出液体,发生意外。
5.管架已有哪些标准设计?
HG/T21623-1990《管架标准图》和HG/T21640-2000《H型钢结构管架通用图》。
6.管道支架按其作用分哪几种?
管道支架按其作用分固泄支架、滑动支架、导向支架和弹簧吊架。
7.立式容器的管口方位划分为哪两部分?
立式容器的管口方位取决于管道布置的需要。
一般划分为操作区和配管区两部分。
加
料口,温度计和视镜等经常操作及观察的管口布置在操作区,排出管布置在容器底部。
8.卧式容器的人孔如何布置?
人孔可布置在顶上,侧而或封头中心,以侧而较为方便,但在框架上支撑时占用面积较
大,故以布置在顶上为宜。
人孔中心高出地而3.6m以上应设操作平台。
一、填空题
1.设备布置图是在厂房建筑图的基础上增加设备布置的内容,用粗实线表示」备,厂房建筑用细实线画出。
2.设备布置图主要包括反映设备水平布置情况的上鏈[图和反映某处立面布置情况的剖面图。
二、选择题
1.厂房建筑的承重柱在平面中排列所形成的网格称为柱网,沿厂房长度方向的各承重柱自左向右用(A)……依次编号。
A、Q)'
©
、③B、®
@0C、A或B
2.在化工设备图中,设备的轮廓,一般按比例用(A)绘制。
A、粗实线(b)B、中实线(2b/3)C、细实线(b/3)D、点划线
3.在布置(A)时,应遵循缩短管长和顺应流程的原则。
A、换热器B、塔C、泵D、搅拌器
4.设备布置图中的标咼用(A)表示。
A、mB、cmC、mmD、都可以
5.在设备平面布置图中,设备标注为T-101b,其中T表示(B)。
A、一种设备等级B、一种设备代号
C、设备一种材质D、一种设备保温等级
6.在对塔进行布置时,对于(C)需采用独立布置方案。
A、将高度相近的塔B、数量不多、结构与大小相似的塔
C、单塔或特别高大的塔D、较小的塔
7.以下有关工程设计阶段及PID版次的叙述错误的是(B)。
A、工程设计阶段分基础设计和详细工程设计两个阶段
B、在基础设计阶段,PID应完成初步设计条件版(A)版,内部审核版(B版)和用户批准版(C)版三个版次的设计
C、在详细工程设计阶段,PID应完成1版(详细设计1版),2版(详细设计2版),3版(施工版)三个版次的设计
D、对于小型或成熟工艺装置的PID设计,至少应完成初步条件版,设计版和施工版三个版次
&
设备布置设讣不包括的内容是(B)。
A、确定各个工艺设备在车间平面和立面的位置
B、确定车间中各个设备的管口方法
C、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
D、确定供安装、操作与维修所用的通道系统的位置与尺寸解答:
B.正确答案。
车间设备布置设计主要包括:
1确定各个工艺设备在车间平面和立面的具体位置:
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、操作与维修所使用的通道系统的位置与尺寸;
4确定场地与建筑物、构筑物的尺寸;
5确定管道、电气代表管线、采暖通风管道的走向和位置。
9.在以下四条关于儿种常见设备的布置设计的意见中考虑欠妥当的是(A)。
A、对于原料和成品贮罐,一般集中布置在贮罐区,同时为缩短流程、节省管长,原料和成品贮罐均应靠近与之有关的厂房布置
B、对于大型换热器独立布置时应尽量安排在室外以节约厂房
C、泵的布置应尽量靠近供料设备,以保证有良好的吸入条件
D、反应器安装在室内或框架内,其基础与建筑物分开,以免将振动和噪声传递给建筑物
10.设备布置时设备间、设备与墙之间、运送设备的通道和人行道的宽度都有一定规范供设备布置设计时参照执行。
工艺设备与道路间的距离不应小于(B)。
A、0.5mB・1.0mC、1.5mD、2.0m
11.请指出下列有关安全距离数据中(A)是不正确的。
A、回转机械彼此间距离为不小于1.5m
B、贮槽之间的距离不小于0.4〜0.6m
C、换热器之间的距离不小于1.0m
D、塔与塔之间的距离1.0〜2.0m
解答:
A.正确答案。
依据“车间布置设计有关尺寸和设备之间的安全距离”,回转机械彼此间距离为不小于0.8〜1.2mo
12.“泵的布置设计时应尽量集中布置,排成一条线,电机端对齐,正对道路。
以下关于泵的布置正确的是(C)。
A、泵与泵之间的距离视泵的大小而定,一般不小于1.0m
B、双排泵之间的距离一般不小于1.5m
C、泵与墙之间的距离一般不小于1.2m,以便通行
D、泵的基础一般比地面高④400〜500mm
C.正确答案。
泵与泵之间一般不小于0.7m,双排泵之间一般不小于2.0m,泵基础一般高出地面100〜200mm。
13.某工厂车间设备布置时,为节省投资,减少厂房面积,工艺设备与道路间的距离定为0.6m;
操作设备时设备到墙的距离为0.8m:
操作平台梯子的坡度为65°
;
通道通行部分的最小净空为2.1mo请问上述设计中数据正确的是(D)。
A、①B、②C、③D、④
D.正确答案。
依据“车间布置设计有关尺寸和设备之间的安全距离”,工艺设备与道路间的距离为不小于1.0m,工人操作时设备与墙面的距离不小于1.0m,操作平台梯子的坡度一般不超过45°
特殊可达到60°
。
14.工艺专业提供的建议的设备平面布置图的用途是(A)o
A、装置布置专业、总图专业开展工作的依据,也是机泵计算、询价订货的依据。
B、因制造周期长,需提前询价订货的机泵计算依据。
C、指导供销人员采购设备的依据。
D、指导设备安装施工的依据。
15.在化工工艺设计中,其核心内容是(C)。
A、工艺流程设计和生产方法的选择
B、车间布置设计和管道布置设计
C、工艺流程设计和车间布置设计
D、化工工艺计算和车间布置设计
16.车间平面布置图每层平面应以其标高命名,对于一层内地面,表示方法(D)正确。
A、EL100.0平面B、EL0.0平面
C、EL0.000平面D、ELI00.000平面
17.考虑厂房的柱网布置时,在满足工艺操作需要,满足设备安装、运转及维修需要的前提下,应选择符合建筑模数的柱网。
中国统一规定以(B)m的倍数为优先选用的柱网。
A、2B、3C、4D、5
18.下面为某一换热设备的设备位号,表示方法正确的为(A)。
A、E0113BB、E-113BC.E113BD、E-0113B
19.考虑厂房立面布置时,厂房的高度主要取决于(D)。
A、设备的高低B、安装的位置
C、安装条件D、综合考虑上面三方面因素
20.在化工厂厂房建筑设计时,单层厂房的宽度不应大于(A)o
A、30mB、22mC、24mD、18m
21.在车间布置平面图绘制中,下列标高标注正确的是(D)。
A+3.500mr-1.50m一d、±
0.000m
VVvV
22.车向设备布置时,一理高大设备多采用(A)。
A、露天布置,以减少建筑物的费用,降低毒物的积累。
B、室内布置,以保护设备,使设备不受冷、热的影响。
23.车间设备布置时,为使管路尽量短和便于操作,通常设备多采用(B)。
A、按流程图出现的顺序布置。
B、按相似的设备布置在一起的分组布置。
24.在车间设备布置时有许多要求,如下儿项要求中(C)项不合理。
A、高大的设备尽量放在露天,以降低厂房造价。
B、设备布置时应留一定的间隙,有利于操作及检修。
C、设备布置时尽量使设备布局与其在流程图上出现的顺序一样。
D、设备布置时应充分利用高位差布置有压差的设备。
三、简答题
1.简述车间布置设计的内容:
车间布置设计可分为车间厂房布置和车间设备布置
车间厂房布置是对整个车间各工段、各设施在车间场地范圉内、按照在生产
中和生活中所起的作用进行合理的平向布置和平面布置。
车间设备布置是根据生产流程惜况及各种有关因素,把各种工艺设备在一定区域内进行排列。
2.简述车间设备布置的要求
(一)满足生产工艺要求
(二)满足安装和检修要求
(三)满足土建要求(四)满足安全、卫生和环保要求
3.工艺对设备布置有哪些要求?
1)满足工艺流程顺序,要保证水平和垂直方向的连续性。
2)相同类型设备尽可能布置在一起。
3)设备与设备之间按规定留足间距、留有操作空间,便于操作、维修。
4)考虑设备互换使用的可能性。
5)设备安排要考虑管路走向,走直线,少弯路。
要有堆放原料,中间产物,产品的空地。
6)注意劳动保护,传动设备要有足够的安全距离。
7)留有扩建或扩产余地。
4.简述车间布置设计的原则
(1)最大限度地满足工艺生产包括设备维修的要求。
(2)有效地利用车间建筑面积(包括空间)和土地。
(3)要为车间的技术经济指标、先进合理以及节能等要求创造条件。
(4)考虑其他专业对本车间布置的要求。
(5)要考虑车间的发展和厂房的扩建。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 化工 设计 习题 答案 陈声宗