2024年4月25日发(作者：诺基亚6208c上市价格)

化工设计复习题答案

填空题：

1.

根据化工过程开发程序分类，化工设计可分为四种设计类型，分别是 概念设计 、

中式设计 、 基础设计 和 工程设计 。

2.

化工设计中的计算主要包括： 物料衡算 、 能量衡算 和 设备造型与计算 。

3.

选择生产方法和工艺流程是应着重考虑 先进性 、 可靠性 和 合理性 三原则。

4.

换热器按照传热方式可分为 直接传热式 、 间壁传热式 和 蓄热式 。

5.

在化工施工图设计中，每个设备只能编一个位号，位号的第一个字母为设备类别代号，

说明下列设备类别代号代表什么：

T— 储罐、塔 R— 反应器 V— 容器机运设备

P— 泵 E— 换热器 塔 F— 容器

6.

在画设备布置图时，剖切到的厂房用 粗实 线画出，未剖到的厂房用 细实 线画出。

7.

在换热器的设计或选型时，需要核算液体在直管内的流速，根据经验，排出下列流体流

速由小到大的顺序：a 冷却水；b油类蒸汽；c 气液混合流体；d 油类 dacb 。

8.

在填料塔的设计时，陶瓷填料不适用于 氢氟酸 、 热碱 等工艺物料。

9.

工厂的三废治理工程要“三同时”， 即 同时设计 、 同时加工安装 、 同时试车

运行 。

10.

工程设计中的种类主要有 三段设计 、 二段设计 和 一段设计 。

11.

化工设备布置设计的主要任务是 确定整个工艺流程中的全部设备在平面上和空间中的

正确位置，相应地确定厂房或框架的结构形式 。

12.

在化工设计中，工艺设计人员提供设计条件的其他相关专业是 土建、给排水、自控、

电气、电讯等 。

13.

扩大的初步设计完成后要编制的设计文件内容主要包括： 编制准确度能满足控制投资

或报价使用的工程概算、设计说明书、设计说明书附图附表 。

14.

易燃物品的自燃点随压力增加而 降低 。

15.

工艺流程草图又称为 方案流程图 、 流程示意图 ，一般在生产方法确定后绘制，主

要为工艺计算服务，也是工艺方案的确定和工艺流程图设计的依据，但不列入设计文件。

16.

在泵的选型中，要求流量大而扬程低的，可选用 单级离心泵 ；要求流量小而扬程高的，

宜选用 复泵、多级离心泵 。

17.

在厂房建筑物的视图中，凡未被剖切的墙、梁、柱、楼板等结构的轮廓，用 细实 线画

出；而被剖切后的剖面结构轮廓，用 粗实 线画出。

18.

常见的化工设备主要有 泵 、 压缩机 、 换热器 、 反应器 、 蒸馏塔 等。

19.

化工设备的装备图，除了一般机械装备图的内容外，还有 技术特性表 、 接管表 、 修

改表 、选用表 、 图纸目录 等，以满足化工设备图的特殊要求。

20.

在施工图设计中，设备布置设计一般应提供 设备布置图 、 首页图 、 设备安装图 、

管口方位图 。

21.

管道支架按照其作用可分为： 固定支架 、 滑动支架 、 导向支架 、 弹簧吊架。

22.

在带控制点的工艺流程图中，设备的位号应标注在设备的 附近 位置。

23.

物质的可燃性取决于其 闪电 、 自然点 、 爆炸极限 和 燃烧热 四个因素。

24.

在冷冻工程中，常用的载冷剂有 水 、 盐 和 有机物。

25.

在进行工程投资经济评价时，通常采用 静态评价 和 动态评价 两类评价方法。

26.

项目经济分析评价中的静态评价方法的评价指标为 投资收益率 、 静态还本期 和 累

计现金价值 。

27.

目前，国内外化工设计院大多采用的流程模拟软件包括 Aspen plus 、 chemCAD和

PRO//II 。

图示题：

1.

在工艺流程图中，下列图形符号分别代表什么设备？(p30)

2.

说明下列图形符号表示的意义？(p35)

3.

画出下列阀门管件的图形符号。(p38)

截止阀 异经管 球阀 隔膜阀

4.

画出换热器无相变时载热体流量控制的下列两种温度自控方案。(p43)

载热体单回路控制 载热体旁路控制

5.

按照设备布置要求，画出某楼层上圆形、正方形预留孔、单扇门、空门洞或墙孔、窗的

表示方法。(p37)

6.

在带控制点的工艺流程图中，画出第4工段第2个温度指示仪表，画出第4工段第3个

压力记录仪表，画出第4工段第1个流量记录（检出元件为限流孔板）仪表三种集中仪

表盘安装仪表的位号标注方法。(p40-41)

7.

在管路布置中，画出下列管道（在同一个立面上）的俯视图。(p169)

8.

画出管线离开本图纸界区到图号为0103、设备位号为P0203的表示方法，以及管线离

开装置设计界区的表示方法。(同2)

9.

画出离心泵两种流量调节的自控流程：出口节流调节和旁路调节。(p42)

10.

分别画出平面图上：圆形安装孔（或地坑）、方形安装孔（或地坑）、门、窗 的表示方

法。(同5)

11.

画出管道或管件（单线表示）之间的下列连接方式或表示方法：(同7)

法兰连接 承插连接 螺纹连接 焊接 管道转向 管道重叠 管道交叉

12.

在管道设计中，画出从左到右坡度为4/1000的管道的表示方法? (p174)

是非题：

1.

可燃液体的燃点温度低于闪点温度，所以，在化工设计时可以只考虑其燃点温度。（ ×）

2.

两种可燃液体混合物的闪点是它们摩尔分数的加权平均值。 （ ×）

3.

可燃气体的爆炸极限范围随温度的升高而缩小，随压力的增大而扩大。（ × ）

4.

在化工设备和管道布置时，其定位尺寸的标注要以米为单位，并精确到小数点后3位。

（ × ）

5.

物料流程图不是设计文件。（ √）

6.

带控制点的工艺流程图又称管道仪表流程图。（× ）

7.

压缩机流量控制可以采取旁路调节和出口流量调节。（ × ）

8.

在管道布置图中，管接头、弯头、三通、法兰等，应按规定符号画出，并标出定位尺寸。

（ × ）

9.

易燃混合气体的自燃点化学反应计量比时最低。（ √ ）

10.

可燃液体混合物的闪点介于两者之间，而不是摩尔数的加权平均值。（ √ ）

11.

可燃液体的燃点高于闪点。（ √ ）

12.

可燃气体或可燃液体蒸汽与空气混合，温度越高爆炸极限范围越大，压力越大爆炸极限

范围越大。（ √ ）

13.

工艺流程草图中的设备高低和相对位置不要求准确画出。（ √ ）

14.

不能在容积式泵的管道上直接安装节流装置来调节流量。（ √ ）

15.

换热器的温度调节中，调节传热面积的方式主要适合于蒸汽冷凝换热器，调节阀装在冷

凝管路上。（ √ ）

16.

填料塔的物料为氢氟酸或热碱是不能选用陶瓷材料的填料。（√ ）

简答题：

1.

简述化工厂设计的工作程序。(p3)

2.

简述化工装置设计的主要程序。(p6)

3.

在化工设计中，简述工艺设计人员提供设计条件的其他主要相关专业。(p8)

4.

在工艺流程设计中，常进行多种方案的比较论证，简要说明工程上常用的判断根据。

(p18)

5.

简要说明化工容器或管道需要保温的场合类型。(p23)

6.

简要说明在管道仪表流程图绘制中，常用的三种线条类别及其推荐应用。(p29)

7.

在管道标注时，例如PL0901–50 A1A –H，说明有关数字及字母符号表示的意义。(p35)

8.

在绘制化工设备图时，哪些零部件或结构常采用简化画法？(p96)

9.

化工设备图尺寸标注时，尺寸标注的基准面主要有哪些？(p103)

10.

简述工厂车间布置设计的主要内容。(p115)

11.

浮头式换热器布置时需要注意的问题。(p125)

12.

简要说明设备布置图的线宽要求？(p132)

13.

简述建筑统一模数的主要内容。(p117)

14.

简要说明设备平面布置设计时，设备定位尺寸的标注基准。(p135)

15.

简要说明化工装置管道布置设计的主要任务？(p157)

16.

在化工设计中公用工程主要指那些？(p195)

17.

管道仪表流程图和带控制点的工艺流程图有何不同？(p28)

18.

在工艺管道和仪表流程图中，说明下列物料代码代表的物料名称：

RO—原料油 CW—循环水

PA—工艺空气 PG —工艺气体

PW—工艺水 FG —燃料气

IA—仪表空气 SC—蒸汽冷凝水

19.

简要说明化工设备图尺寸标注常选用的基准？(p103)

20.

简要说明车间布置施工图设计的主要内容？(p115)

21.

简要说明车间布置施工图设计和车间布置初步设计的区别？(p115)

22.

简要说明大型转动设备车间安装布置应注意的问题？(p122)

23.

简要说明车间设备布置的主要内容？(p118)

24.

简要说明设备布置图的主要内容。(p128)

25.

容积泵主要有哪些种类，调节流量的方式有哪些？(p42)

26.

循环水的水质稳定处理，有哪些措施？(p196)

27.

在化工设计中，通风主要包括哪些方式？(p202)

1、化工厂设计的工作程序：

以基础设计为依据提出项目建议书；经上级主管部门认可后写出可行性研究报

告；经上级主管部门批准后，编写任务设计书，进行扩大初步设计；经上级主管

部门认可后，进行施工图设计。

2、化工装置设计的主要程序：

设计准备工作；方案设计；化工计算；车间布置设计；配管工程设计；提供设计

条件；编制概算书及编制设计文件。

3、简述工艺设计条件的其他主要相关专业：

总图、土建、外管、非定型设备、自控、电气、电讯、电加热、采暖通风、给排

水、工业炉等

4、多种方案比较论证，常用的判断依据：

产物收率、原材料单耗、能量单耗、产品成本、工程投资、还有环保、安全占地

面积等元素

5、化工容器或管道需要保温的场合类型：

凡设备或管道表面的温度超过50℃，需要减少热损失；设备内或输送管道内的

介质要求不结晶、不凝结；制冷系统的设备和管道中介质输入要求保冷；介质的

温度低于周围空气露点温度，要求保冷；季节变化大，有些常温湿气或液体冬季

易冻结，有些介质在夏季易引起蒸发、汽化。

6、管道仪表流程图绘制中，常用的三种线条类型及其推荐应用：

粗线条：主要工艺物料管道、主产品管道和设备位号线、主辅助物料、主公用物

料管道和设备位号线；中线条：次要物料、产品管道和其他辅助物料管道，设备、

机械图形符号，代表设备、公用工程站等长方框，管道的图纸接续标志，管道的

界区标志；细线条：其他图形和线条。如阀门、管件等图形符号和仪表图形符号

线，仪表管线、尺寸线。各种标志线、引出线、范围线、表格线、分界线，保温、

绝热层线，伴管、夹套管线，特殊件编号框及其他辅助线。

7、PL 09 01-50 A1A-H物料代号 工序号 管道号 管径 管道等级 隔热（声）

8、哪些零部件或结构常采用简化画法：

接管法兰、标准化零部件、外购部件、液面计、重复结构简化

9、化工设备图尺寸标注基准面有：

设备筒体和封头的轴线；设备筒体与封头的环焊缝；设备法兰的连接面；设备支

座、裙座的底面；接管轴线与设备表面交点。

10、简述工厂车间布置设计的主要内容：

初步设计阶段的车间平面布置图和立面布置图、施工图阶段的车间平面布置图和

立面布置图。

11、浮头换热器布置时需注意要预留抽出管束所需的面积和空间

12、设备布置图线宽要求：

设备轮廓采用粗线（0.9~1.2mm）；设备支架与设备基础采用中粗线（0.5~0.7mm）；

对于动设备（机泵等）如只绘出设备基础，图线宽度用0.9mm；除此之外均采用

细线（0.15~0.3mm）。

13、建筑统一模数主要内容：

建筑平面立面统一规定一套相应的基数，有关尺寸是相应基数的倍数，便于施工

设计。

14、设备平面布置设计时，设备定位尺寸的标准基准：

平面上设备平面定位尺寸应以建（构）筑物的定位轴或管架、管廊的柱中心线为

基准线标注定位尺寸，或以已标注定位尺寸的设备中心线为基准线进行标注。也

有采用坐标系进行定位尺寸标注的，但应尽量避免以区的的分界线为基准线来标

注定位尺寸。

15、化工装置管道布置设计主要任务：

（1）确定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）确定管道的安装连接和铺设、支撑方式

（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、型钢等材质、规格和数量。

16、化工设计中公用工程主要指给排水、供电、供热与冷冻以及采暖通风等专业

17、管道仪表流程图和带控制点的工艺流程图区别：

带控制点的工艺流程图是与初步设计阶段绘制，是一个工程项目设计的一个指导

性文件，也是各专业开展设计的依据之一，而管道仪表流程图又称施工流程图，

是施工设计阶段的主要成品之一。二者内容不同，带控制点的工艺流程图应画出

所有工艺设备。工艺物料管线、辅助物料管线、主要阀门以及工艺参数（T、P、

流量液位、物料组成、浓度等）的测量点，并表示出自动控制的方案。而管道仪

表流程图要求画出全部设备，全部物料管线和主要公用工程管线以及开车、停车、

事故、维修、取样、备用、催化剂再生所设置的全部阀门、管件、标注所有测量、

调节仪表和控制器的安装位置和功能代号。

18、工艺管道和仪表流程图中：

RO-原料油 CW-循环水 PA-工艺空气 PG-工艺气体

PW-工艺水 FG-燃料气 IA-仪表空气 SC-蒸汽冷凝水

19、化工设备图尺寸标注常选用基准：

设备筒体和封头的轴线；设备筒体与封头的环焊缝；设备法兰的连接面；设备支

座、裙座的底面；接管轴线与设备表面交点。

20、车间布置施工图设计主要内容：对初步设计进行修改、完善和深化。确定设

备管口、操作台、支架及仪表等的空间位置；确定设备的安装方案；确定与设备

安装有关的建筑和结构尺寸；确定管道及电电气仪表管线的走向等

21、车间布置施工图设计和车间布置初步设计的区别

车间布置施工图设计除落实车间布置初步设计的内容外，还要完成如下设计：1

绘制设备管口和仪表位置图2物料和设备移动运输设计3与设备安装有关的建筑

和结构尺寸4设备安装方案5确定管线位置

22、大型转动设备车间安装布置应注意周围留一定的操作维修空间，设备基础要

和建筑物基础分离，要设吊装设备，用于设备的安装维修

23、车间设备布置主要内容：

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和尺寸

④在上述各项基础上确定建筑物与场地的尺寸。

⑤其他

24、设备布置图主要内容

（1）一组视图

（2）尺寸与标注

（3）安装方位标

（4）说明与附注

25、容积泵主要类型，调节方式

往复泵、齿轮泵、螺杆泵、旋涡泵；旁路调节或改变转速、改变冲程大小来调节

流量。

26、循环水的水质稳定处理措施：

排污、防垢处理、防腐蚀处理、防止微生物生长、除机械杂质

27、化工设计中，通风包括哪些方式

自然通风、机械通风

第一章 化工厂设计的内容与程序

（陈声宗 习题与思考题2010.9）

1、化工设计的种类有哪些？

答：根据项目性质化工设计可分为：新建项目设计、重复建设项目设计、已有装置的改造设

计。

根据化工过程开发程序化工设计可分为：概念设计、中试设计、基础设计和工程设计；

其中工程设计又包括：初步设计、扩大初步设计和施工图设计。

2、请画出化工厂设计的工作程序示意图。

3、化工厂通常由哪些部门和设施所构成？

答：化工厂通常由化工生产车间、辅助生产装置、公用工程及罐区、服务性工程、生活福利

设施、三废处理设施和厂外工程等构成。

4、化工车间工艺设计的程序及主要内容有哪些？

答：一、设计准备工作

（1）熟悉设计任务书（2）制定设计工作计划（3）查阅文献资料（4）收集第一手资料 。

二、方案设计

方案设计的任务是确定生产方法和生产流程，是整个工艺设计的基础。

三、化工计算

化工计算包括工艺设计中的物料衡算、能量衡算、设备选型与计算三个内容，其任务是

在这三项计算的基础上绘制物料流程图、主要设备图和带控制点工艺流程图。

四、车间布置设计

主要任务是确定整个工艺流程中的全部设备在平面上和空间中的正确的具体位置，相应

地确定厂房或框架的结构型式。

五、配管工程设计

任务是确定生产流程中全部管线、阀门及各种管架的位置、规格尺寸和材料，综合权衡

建设投资和操作费用。

六、提供设计条件

工艺专业设计人员向非工艺专业设计人员提供设计条件。

七、编制概算书及编制设计文件

概算主要提供了车间建筑、设备及安装工程费用。

第二章 工艺流程设计

1、化工工艺设计包括哪些内容？

答：生产方法选择，工艺流程设计，工艺计算，设备的设计与选型，设备布置，管道设计对

非工艺设计提条件，设计说明书，概预算书。

2、在选择生产方法和工艺流程时，应该着重考虑的原则有哪些？其步骤有哪些？

答：先进性、可靠性、合理性；

资料搜集与项目调研、生产设备类型与制造厂商调研、对调研结果进行全面分析对比。

3、工艺流程设计的步骤有哪些？

答：确定整个流程的组成，确定每个过程或工序的组成，确定工艺操作条件，确定控制方案，

原料与能量的合理利用，制定“三废”处理方案，制定安全生产措施。

4、工艺流程图的种类有哪些？

答：工艺流程草图，工艺物料流程图，带控制点的工艺流程图，管道仪表流程图。

5、某管道标注为“HW0201-150 -L1B”，表示什么意思？

答：①HW0201-表示管道号，其中：

HW-物料代号，热水；02-工程工序编号，第02号；01-管道顺序号，第01号。

②150 –管道尺寸（管径），公称通径150mm,。

③L1B-管道等级，其中：

L-国内标准压力等级代号，1.0MPa； 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？画出示意图。

出料

TC

FC

空气

氨气

进料

出料

载热体

出料

TC

TC

进料

出料

TC

进料

(a)用进料浓度控制 (b)用进料温度控制Ⅰ (c) 用进料温度控制Ⅱ (d)用冷料量控制

第三章物料衡算与热量衡算

习题1 连续常压蒸馏塔进料为含苯质量分数(下同)38％(wt)和甲苯62％的混合溶液，要求馏

出液中能回收原料中97％的苯，釜残液中含苯不低于2％。进料流量为20000kg／h，求馏

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

78

0.4196

进料中苯的摩尔分数

x

FB



3862



7892

2

78

0.02351

釜残液中苯的摩尔分数

x

WB



298



7892

6

进料平均相对分子质量

M0.419

进塔原料的摩尔流量

F

78(10.4196)9

286.13

2000

232.2kmol/h

86.13

依题意，馏出液中能回收原料中97%的苯，所以

Dx

DB

97.430.9794.51kmol/h

作全塔苯的质量衡算得

Fx

FB

Dx

DB

Wx

WB

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

232.20.419694.510.02351

232.2WD

解得

W124.2kmol/h,D108kmol/h

所以，

x

DB



组分

kg/h

苯 7600

塔进料

%(wt) kmol/h %(mol) kg/h

38 97.43

134.8

232.2

41.96

58.04

100

塔顶馏出物

%(wt) kmol/h %(mol) kg/h

94.52

13.48

108

87.52

12.48

100

227.8

94.5194.51

0.8752

D108

釜残液

%(wt) kmol/h %(mol)

2.0 2.92

121.3

124.2

2.35

97.65

100

7372.6 85.60

1240.2 14.40

8612.8 100

甲苯 12400 62

合计 20000 100

11159.4 98.0

11387.2 100

习题2 丙烷充分燃烧时要使空气过量25％，燃烧反应方程式为：

C

3

H

8

5O

2

3CO

2

4H

2

O

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，1mol丙烷需要5mol的氧气与之反应，因氧气过量25%，故需要加入

的空气量为

1.255

29.76mol

其中

O

2

6.25mol,N

2

23.51mol

0.21

烟道气中各组分的量：

C

3

H

8

0 mol

N

2

23.51 mol

CO

2

313

O

2

6.2551.25mol

mol

H

2

O

414

mol

因此，以1mol入口丙烷为基准的物料衡算结果如下

入口 出口

1

6.25

23.51

0

0

30.78

0

1.25

23.51

3

4

31.76

C

3

H

8

O

2

N

2

CO

2

H

2

O

合计

C

3

H

8

O

2

N

2

CO

2

H

2

O

合计

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100mol烟道气需加入的空气量为

10029.76

93.7mol

31.76

习题3天然气蒸汽转化法制造合成氨原料气的示意流程图

天然气x kmol

空气

ykmol

一段

蒸汽

二段

转化炉

CO

变换

CO

2

脱除

转化炉

甲烷化

合成氨

原料气

CO

2

转化炉内进行烃类蒸汽转化反应，以甲烷为例，烃类蒸汽转化的反应方程式为

垐?

CH

4

+H

2

O

噲?

CO+3H

2

天然气经一段转化炉转化后继续进入二段转化炉反应，在一段转化炉出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

O

2

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

2

和

H

2

，

CO

转化为

CO

2

垐?

和

H

2

的方程式为

CO+H

2

O

噲?

CO

2

+3H

2

，变换后的气体进入脱除

CO

2

工序脱除

CO

2

，再

经甲烷化工序除去残存的微量

CO

和

CO

2

后作为合成氨合格原料气。

已知某厂天然气的组成为：

组分

%(mol)

CH

4

83.20

C

2

H

6

10.00

C

3

H

8

5.16

C

4

H

10

(正)

0.69

C

4

H

10

(异)

0.50

C

5

H

12

(正)

0.06

C

5

H

12

(异)

0.05

N

2

0.33

CO

2

0.01

合计

100

要求合成氨原料气的组成为：

组分

%(mol)

H

2

73.97

N

2

24.64

Ar

0.31

CH

4

1.08

合计

100

计算天然气的用量和空气的用量。

解：以100 kmol合成氨原料气为计算基准。

设天然气用量为xkmol，添加空气量为ykmol。

（1）作系统N

2

平衡

因为在天然气蒸汽转化法制造合成氨原料气过程中，N

2

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

2

平衡得

0.0033x

+

0.79y =24.64 (A)

(2)作系统氢平衡

甲烷转化制H

2

的计量关系推导如下：

垐?

甲烷蒸汽转化反应过程

CH

4

+H

2

O

噲?

CO+3H

2

垐?

CO

变换反应过程

CO+H

2

O

噲?

CO

2

+3H

2

垐?

总过程

CH

4

+2H

2

O

噲?

CO

2

+4H

2

用同样的方法可推导出烃类蒸汽转化制

H

2

的计量关系通式为

C

n

H

2n+2

+2nH

2

O=nCO

2

+(3n+1)H

2

因此，100kmol 天然气可提供的理论H

2

为

组分

CH

4

C

2

H

6

C

3

H

8

C

4

H

10

(正)

C

4

H

10

(异)

C

5

H

12

(正)

烃量

/kmol

83.20

10.00

5.16

0.69

0.50

0.06

可提供的理论烃量/kmol

4



83.20=332.80

7



10.00=70

10



5.16=51.60

13



0.69=8.97

13



0.50=6.50

16



0.06=0.96

C

5

H

12

(异)

N

2

CO

2

合计

0.05

0.33

0.01

100

16



0.05=0.80

0

0

471.63

因此，xkmol天然气进料可提供的理论H

2

为

471.63

x

kmol

100

氢气燃烧的反应过程

2H

2

+O

2

=2H

2

O

燃烧消耗的H

2

为

20.21ykmol

作系统H

2

平衡得

471.63

x20.21y73.9741.08

(B)

100

式中（

41.08

）是合成氨原料气的CH

4

折合为H

2

物质的量(mol)

(A) 式合(B)式联解得到

x18.92kmol

y31.11kmol

因此，制造100kmol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：

1

C

2

H

4

(g)O

2

(g)C

2

H

4

O(g)

2

试计算0.1013MPa、25℃下的反应热。

0

解：乙烯（g）的标准生成热为

H

2

52.2k8J

98f,乙烯,

l/mo

环氧乙烷(g)的标准生成热为

H

298,f,环氧乙烷

－51kJ/mol

因此，0.1013Mpa，25℃下的反应热计算如下：

000

H

298,



(n

i

H

298,r





(n

i

H

298,f

)

产物

－

f

)

反应物

0

＝1（－5）－1152.＋28＝－0

1

2

k1J03.m3o

l/

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

C

2

H

4

(g)

1

O

2

(g)C

2

H

4

O(g)

2

2CO

2

(g)2H

2

O(g)

副反应

C

2

H

4

(g)3O

2

(g)

反应温度基本维持在250℃，该温度下主、副反应的反应的反应热分别为

0

H

523

105395kJ/kmol

乙烯

0

H

523

1321726kJ/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℃，流

量45000

m(STP)/h

,其组成如下：

组分

%(mol)

3

C

2

H

4

3.5

N

2

82.0

O

2

14.5

合计

100

热损失按反应放出热量的5%考虑，求热载体移出的热量。

解：查得有关气体的热容数据如下：

组分

C

2

H

4

210℃

250℃

64.43

66.94

O

2

31.38

31.67

CO

2

45.56

水蒸气

35.35

C

2

H

4

O

103.8

N

2

30.04

30.17

C

p

/[kJ/(kmolK]

假设如下热力学途径：

210℃下反应器入口混合气体热容

C

p

0.03564.430.8230.040.14531.3831.44kJ/(kmolK)

250℃下反应器入口混合气体热容

C

p

0.03564.940.8230.170.14531.6731.67kJ/(kmolK)

因此，反应器入口混合气体在210℃～250℃的平均热容为

C

p,m

(31.4431.67)

1

31.56kJ/(kmolK)

2

H

1



45000

31.56(250210)2.53610

4

kJ/h

22.4

4500045000

H

2

0.0350.320.69(105395)0.0350.32(10.69)(1321726)

22.422.4

7

1.08610kJ/h

HH

1

H

2

2.53610

6

1.08610

7

8.32410

6

kJ/h

HHQ

2

8.32410

6

(4.16210

5

)4.16210

5

kJ/h

由热载体移走的热量为

Q

1

HQ

2

8.32410

6

(4.16210

5

)7.90810

6

kJ/h

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？

答：（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？

答： ①标题栏 ②明细栏 ③管口表 ④设计数据表 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？

答：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其他特殊用室。

2、车间平面布置方案中，厂房的平面形式主要有几种？哪种形式是最常用的？为什么？

答：厂房的平面形式主要有直线（长方）形、L形、T形和∏形（按管廊的外形看）。

直线（长方）形便于总平面图的布置，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面，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？

答：

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（确定管道、电气代表管线、采暖通风管道的走向和位置。）

4、车间设备布置的要求有哪几条？

答：（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 （五）工艺设备竖面布置的原则。

第六章 管道布置设计

1.管道布置设计的内容有什么？

答：①确定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？

答： HG/T20549-1998《化工装置管道布置设计规定》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？

答：真空管线应尽量短,尽量减少弯头和阀门,以降低阻力,达到更高的真空度。

4.玻璃管等脆性材料管道应如何处理？

答：玻璃管等脆性材料管道的外面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？

答：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？

答：管道支架按其作用分固定支架、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？

答：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？

答：人孔可布置在顶上,侧面或封头中心,以侧面较为方便,但在框架上支撑时占用面积较

大,故以布置在顶上为宜。人孔中心高出地面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 设

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 平面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、

1

、 、、 C、A或B

2

3

B、

A

、

B

C

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．设备布置图中的标高用（ A ）表示。

A、m B、cm C、mm D、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

8．设备布置设计不包括的内容是（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．在以下四条关于几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、0.5 m B．1.0 m C、1.5 m D、2.0 m

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1.5 m

B、贮槽之间的距离不小于0.4～0.6 m

C、换热器之间的距离不小于1.0 m

D、塔与塔之间的距离1.0～2.0 m

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0.8～1.2 m。

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

解答：C．正确答案。泵与泵之间一般不小于0.7 m，双排泵之间一般不小于2.0

m，泵基础一般高出地面100～200 mm。

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0.6 m；操作设备时设备到墙的距离为0.8 m；操作平台梯子的坡度为

65°；通道通行部分的最小净空为2.1 m。请问上述设计中数据正确的是（D ）。

A、① B、② C、③ D、④

解答： 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1.0 m，工人操作时设备与墙面的距离不小于

1.0 m，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 ）。

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、 EL100.000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、2 B、3 C、4 D、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、E0113B B、E-113B C.E113B D、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 ）。

A、30m B、22m C、24m D、18m

21．在车间布置平面图绘制中，下列标高标注正确的是（ D ）。

0.000m

A、

+3.500m

B、

-1.50m

C、 D、

±

±0.00m

22．车间设备布置时，一些高大设备多采用（ 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，如下几项要求中（ 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：

答：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围内、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情况及各种有关因素，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

答：(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？

答：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

答：（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。

（6）车间中所采取的劳动保护、防腐、防火、防毒、防爆及安全卫生等措施

是否符合要求。

（7）本车间与其他车间在总平面图上的位置合理，力求使它们之间输送管线

最短，联系最方便。

（8）考虑建厂工区的气象、地质、水文等条件。

（9）人流特流不能交错。

5．简述车间平面布置的内容和要求

答：内容 ：一个较大的化工车间（装置）通常包括下列组成。

（1）生产设施（2）生产辅助设施（3）生活行政设施。（4）其他特殊用室。

要求

（1）适合全厂的总图布置，与其他车间、公用工程系统、运输系统等结合成

一个有机整体。

（2）保证经济效益，尽量做到占地少、基建和安装费用少、生产成本低。

（3）便于生产管理、物料运输，操作维修要方便。

（4）生产要安全，并妥善解决防火、防毒、防爆等问题，必须符合国家的各

项有关规定和标准。

（5）要考虑将来扩建、增建和改建和余地。

6．简述车间设备布置的内容

答：（1）确定各个工艺设备在车间平面和立面的位置；

（2）确定某个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。

7．简述车间设备布置图的内容

答：（1）一组视图 （2）尺寸及标注 （3）安装方位标

（4）说明及附注 （5）设备一览表 （6）标题栏

四、看图回答问题

1阅读醋酸残液蒸馏岗位设备布置图，并回答以下问题：

醋酐残液蒸馏岗位设备布置图

醋酐残液蒸馏岗位流程说明：

醋酐残液进入残液蒸馏釜，使残液中的醋酐蒸发变成蒸汽，再经冷凝器冷凝

为液态醋酐，进入醋酐受槽施加负压，然后去醋酐贮槽；蒸馏釜中蒸馏醋酐后的

残渣，加水后再加热、冷凝，得到的醋酐经醋酸受槽施加负压后去醋酸贮槽。本

系统为间断操作，通过阀门进行控制。

回答问题：

（1）醋酐残液蒸馏岗位的设备布置图包括 5.000平面 图和 1-1剖面 图。

（2）从平面图可知，本系统的真空受槽A、B和蒸馏釜布置在距北墙 1600 mm，

距①轴分别为3800 mm、2000 mm、6000 mm的位置处；冷凝器的位置距

北墙 500 mm，与醋酸受槽V1103A间的水平距离为1000 mm。

（3）从A-A剖面图可知，蒸馏釜和真空受槽A、B布置在标高为 5 m的楼面

上，冷凝器安装在标高 7.5 m的支架上。

第六章 管道布置设计

1.管道布置设计的内容有什么？

答：①确定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？

答： HG/T20549-1998《化工装置管道布置设计规定》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？

答：真空管线应尽量短,尽量减少弯头和阀门,以降低阻力,达到更高的真空度。

4．管道布置时管道焊缝的设置，应符合哪些要求？

答：管道对接焊缝的中心与弯管起弯点的距离不应小于管子外径，且不小于

100mm；公称直径小于150mm的管道上两相邻对接焊缝的中心间距不应小于外

径，且不得小于50mm：公称直径等于或大于150mm的管道上两相邻对接焊缝的

中心间距不应小于150mm。

5．管道穿过建筑物的楼板、屋顶或墙面时应如何处理？

答：应加套管，套管与管道间的空隙应密封。套管的直径应大于管道隔热层的

外径，并不得影响管道的热位移。管道上的焊缝不应在套管内，并距离套管端

部不应小于150mm。套管应高出楼板、屋顶面50mm。管道穿过屋顶时应设防雨

罩。管道不应穿过防火墙或防爆墙。

6. 玻璃管等脆性材料管道应如何处理？

答：玻璃管等脆性材料管道的外面最好用塑料薄膜包裹,避免管道破裂时溅出

液体,发生意外。

7．管架已有哪些标准设计？

答：HG/T21623-1990《管架标准图》和HG/T21640-2000《H型钢结构管架通用

图》。

8．管道支架按其作用分哪几种？

答：管道支架按其作用分固定支架、滑动支架、导向支架和弹簧吊架。

9． 立式容器的管口方位划分为哪两部分？

答：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。

10. 卧式容器的人孔如何布置？

答：人孔可布置在顶上,侧面或封头中心,以侧面较为方便,但在框架上支撑时

占用面积较大,故以布置在顶上为宜。人孔中心高出地面3.6m以上应设操作平

台。

11.换热器的配管要求是什么？

答：配管时管道要尽量短,操作、维修要方便。在管廊上有转弯的管道布置在

换热器的右侧,从换热器底部引出的管道也从右侧转弯向上。从管廊的总管引

来的公用工程管道,可以布置在换热器的任何一侧。将管箱上的冷却水进口排

齐,并将其布置在冷却水地下总管的上方,回水管布置在冷却水总管的管边。换

热器与邻近设备间可用管道直接架空连接。管箱上下的连接管道要及早转弯,

并设置一短弯管,便于管箱的拆卸。

12. 塔的管道固定与热补偿要注意什么？

答：管道固定与热补偿：塔的管道直管长，热变形大，配管时应处理好热膨胀

问题。塔顶气相出口管和回流管是热变形较大的长直管，且重量较大，为防止

管口受力过大，在靠近管口的地方设固定支架，在固定支架以下每隔4.5～11

米(DN25～DN300)设导向支架，由较长的水平管(形成二臂部很长的L形自然补

偿器)吸收热变形。

13．管道布置图的设计依据？

答：管道布置图是以带控制点工艺流程图、设备布置图、设备装配图及土建、

自控、电气等专业的有关图样、资料为依据，根据管道布置原则和相关标准做

出合理的布置设计，并绘出管道布置图。

14. 管道支架的编号含义是什么？

答：管架由五个部分组成：

15. 管道的标注分几部分？

答：管道布置图中的管道应标注四个部分，即管道号（管段号）（由三个单元

组成）、管径、管道等级和隔热或隔声，总称为管道组合号。管道号和管径为

一组，用一短横线隔开；管道等级和隔热为另一组，用一短横线隔开，两组间

留适当的空隙。

16.管道布置图的比例和图幅如何定的？

答：常用的比例有1∶30，也可采用1∶25或1∶50，但同区的或各分层的平

面图,应采用同一比例。

管道布置图图幅应尽量采用A0，比较简单的也可采用A1或A2。同区的图

应采用同一种图幅。图幅不宜加长或加宽。

17．管道布置图的分区原则和方法是什么？

答：由于车间(装置)范围比较大,为了清楚表达各工段管道布置情况,需要分区

绘制管道布置图时,常常以各工段或工序为单位划分区段,每个区段以该区在

车间内所占的墙或柱的定位轴线为分区界线。区域分界线用双点划线表示，在

区域分界线的外侧标注分界线的代号、坐标和与该图标高相同的相邻部分的管

道布置图图号。

18．管道布置图的阅读步骤？

答： (1) 概括了解 首先要了解视图关系,了解平面图的分区情况,平面图、

立面剖视图的数量及配置情况,在此基础上进了一步弄清各立面剖视图在平面

图上剖切位置及各个视图之间的关系。注意管道布置图样的类型、数量、有关

管段图、管件图及管架图等。

(2) 详细分析，看懂管道的来龙去脉，从起点设备开始,找出这些设备所在标

高平面的平面图及有关的立面剖(向)视图,然后根据投影关系和管道表达方法,

逐条地弄清楚管道的来龙去脉,转弯和分支情况,具体安装位置及管件、阀门、

仪表控制点及管架等的布置情况。分析图中的位置尺寸和标高,结合前面的分

析,明确从起点设备到终点设备的管口,中间是如何用管道连接起来形成管道

布置体系的。

19. 管道轴测图的内容有哪些？

答：管道轴测图一般包括以下内容：

（1）管段及所属阀门、管件、仪表控制点等图形符号。（2）尺寸和标注。

（3）方向标。（4）技术要求。（5）材料表。（6）标题栏。

20. 管口方位图的视图如何画？

答：非定型设备应绘制管口方位图，采用A4图幅，以简化的平面图形绘制。每

一位号的设备绘一张图，结构相同而仅是管口方位不同的设备，可绘在同一张图

纸上，对于多层设备且管口较多时，则应分层画出管口方位图。用细点画线和粗

实线画出设备中心线及设备轮廓外形；用细点画线和粗实线画出各个管口、鑵耳

（吊柱）、支腿（或支耳）、设备名牌、塔裙座底部加强筋及裙座上人孔和地脚螺

栓孔的位置。

21．管口方位图中管口表包含哪些内容？

答：在标题栏上方列出与设备图一致的管口表，表内注写各管口的编号、公称直

径、公称压力、连接标准、连接面型式及管口用途等内容。在管口表右上侧注出

设备装配图图号。

22．管架图的图幅、比例和主要内容有什么？

答：管架图一般采用A3或A4图幅，比例一般采用1∶10或1∶20，图面上常采

用主视图和俯视图结合表达其详细结构，编制明细表说明所需的各种配件，在标

题栏中还应标注该管架的代号。应注明焊条牌号，必要时，应标注技术要求和施

工要求，以及采用的相关标准与规范。

23．非标准的特殊管件按什么标准绘图并且主要内容有什么？

答：应按HG 20519.20—92单独绘制详细的结构图，并要求一种管件绘制一张图

纸以供制造和安装使用。图面要求和管架图基本相同，在附注中应说明管件所需

的数量、安装的位置和所在图号，以及加工制作的技术要求和采用的相关标准与

规范。

24．管道三维模型设计软件的主要功能有哪些？

答：建立管道、设备、建筑结构、管道支吊架的三维模型，进行三维模型的碰

撞检查和设计检查，全自动生成管道轴测图，设备及管道的平、剖面图，各类

材料的统计表，进行工程项目的数据库管理，图形库管理，模型渲染与消隐等。

25. 管道建模的主要过程包括哪些？

答：主要过程包括：

（1）严格按照管路等级驱动。（2）内置设计规则检查。（3）布置管线。

（4）管道的定位。（5）成组布管。（6）管件的自动插入。

（7）阀门的定位和插入。（8）智能编辑功能。

在看懂管道走向的基础上，在平面图（或剖面图）上，以建筑定位轴线或首层地面、设备中

心线、设备管口法兰为尺寸基准，阅读管道的水平定位尺寸;在剖面图上，以首层地面为基

准，阅读管道的安装标高，进而逐条查明管道位置。

由图中的平面图和A-A剖面图可知，PL0401—Φ57×3.5B物料管道从标高8.8

m由南向北拐弯向下进入蒸馏釜。另一根水管CWS0401—Φ57×3.5也由南向北转弯向下 ，

然后分为两路，一路向西转弯向下再转弯向南与PL0401相交；另一路向东再向北转弯向下，

然后又向北，转弯向上再向东接冷凝器。物料管与水管在蒸馏釜、冷凝器的进口处都装有截

止阀。

PL0402—Φ32×3.5B管是从冷凝器下部连至真空受槽A、B上部的管道，它先从出口向

下至标高6.80m处，向东1000mm，分出一路向南880mm再转弯向下进入真空受槽A，原管线

继续向东1800mm又转弯向南再向下进入真空受槽B，此管在两个真空受槽的入口处都装有

截止阀。

VE0401—Φ32×3.5B管是连接真空受槽A、B与真空泵的管道，由真空受槽A顶部向上

至标高7.95m的管道拐弯向东与真空受槽B顶部来的管道汇合，汇合后继续向东与真空泵相

接。

VT0401—Φ57×3.5B管是与蒸馏釜、真空受槽A、B相连接的放空管，标高9.40m，在

连接各设备上的立管上都装有截止阀。

设备上的其他管道的走向、转弯、分支及位置情况，也可按同样的方法进行分析。

在阅读过程中，还可参考设备布置图、带控制点的工艺流程图、管道轴测图等，以全

面了解设备、管道、管件、控制点的布置情况。

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学院 化工学院 专业 化学工程与工艺 班 年级

2006级 学号 姓名 共 4 页

第 1 页 A卷

2009～2010学年第 一 学期期末考试试卷

《 化工设计 》（ A卷 共 4 页）

（考试时间：2010 年 1 月 19 日 考试地点：西阶101）

二、

（共

rC

A

原料A

题号 一 二 三 四 五 成绩 核分人签字

E五种组

E之间能

得分

写出简要

一、

（共20分）简答题（共5个小题，每小题4分）

解：

1、简述化工工艺设计的内容及步骤。

A

根据设计任务书进行流程组织流程的物料及能量衡算设备设计及选型带控制点的

工艺仪表管道流程图车间平面、立面布置及配管图设计工程概算及工程技术经济评价工艺

设计说明书

2、简述化工产品成本由哪些部分构成。

化工产品销售成本主要由以下部分组成：主要原材料费用，辅助原材料费用，燃料及动力费用，

人工费，专利或技术费用，折旧及大修基金，副产品收入，车间经费，企业管理费，销售费用。

3、简述我国现行的化工基建程序。

项目建议书  项目建议书审批通过后，进行项目可行性研究  审查可行性研究，决策通过后，

下达设计任务书  设计阶段（包括基础设计、扩初设计、施工图设计） 施工建设期  工

程试投产运行  项目正式投产

1、

4、说明流程组织时挑选化学反应途径应该考虑的一些主要因素。

形

应该考虑的主要因素有：

2、

反应步骤的长短；副反应的数量；

应

反应的条件苛刻与否；反应原料的成本；反应的速度及转化率；反应产物是否容易分离；等等。

3、

4、

5、简述化工项目试生产的步骤。

5、

清理工程现场清洗设备及管道设备单体以水代料试车流程以水代料联动试车投入真

实物料试生产

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第 2页 A卷

三、

（共20分）下表列出了冷、热各两股流的起始温度和目标温度，并给出了其焓变及热容流率。

假设最小传热温差，T

min

要求为20℃。根据热交换网络窄点（Pinch）原理，请用问题列表算法（The

problem table algorithm）列出具体计算步骤：

1、计算出窄点。（10分）

2、计算出外界最小输入冷量

（

Q

Cmin

）

和外界最小输入热量

（

Q

Hmin

）

。（10分）

流股

1

2

3

4

类型

冷

冷

热

热

T

i

(℃)

20

140

200

250

T

o

(℃)

180

230

80

40

H（MW）

32.0

27.0

30.0

31.5

CP（MW／℃）

0.2

0.3

0.25

0.15

步骤

该热交

外界最

外界最

四、

（共

期，第二

元人民币

复利计算

年度（

总投

总销售

解：

步骤1：根据T

min

，划分温度区间（列出此步得4分）

流股

1

2

3

4

步骤2：计算各区间热容流率差及焓变（列出此步得4分）

温度间隔

240

190

150

70

30

步骤3：构造假想最节能热阶流图（列出此步得4分）

240℃ →7.5→190℃→4→150℃→－16→70℃→2→30℃

0 －7.5 －11.5 4.5 2.5

步骤4：构造可行的最节能热阶流图（列出此步得4分）

240℃ →7.5→190℃→4→150℃→－16→70℃→2→30℃

11.5 4.0 0 16 14

流股分配

4

1

2

3

50

40

80

40

⊿T ∑CP

C

－

∑CP

H

0．15

0．1

-0.2

0.05

⊿H （MW）

7.5

4

-16

2

类型

冷

冷

热

热

T

i

(℃)

20

140

200

250

T

o

(℃)

180

230

80

40

T

S

(℃)

30

150

190

240

＊

总销售

T

T

(℃)

190

240

70

30

＊

1、令年

2、试计

解：

1、以项

项目建成

NPV＝9

解得

（列出

2、因为

利率为

NPV（x

900/（1

试差解得

（列出计

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第 3页 A卷

五、（共25分）

乙醛可通过乙烯在银催化剂作用下部分氧化制取，但通常伴随着一个副反应（乙烯

的完全氧化反应），反应式为：

2C

2

H

4

＋O

2

2CH

3

CHO （主反应）

C

2

H

4

＋3O

2

2CO

2

＋2H

2

O （副反应）

设计已知：

1、乙烯在反应器内单程转化率为20％；

2、反应器内乙烯生成乙醛的单程选择性率为80％；

3、离开吸收塔的气流股有20％通过分流器放空；

4、分流器只牵涉到三种组份，提取塔也只牵涉到三种组份，除反应器外，其它单元设备内无化

学反应。图中组成为摩尔分率。设计出的流程示意图如下所示。要求：

1、试作该过程的自由度分析（15分）。

2、求解吸收塔吸收液流出流股（8号流股）的组成（10分）。

6 5

分流器

C

2

H

4

O

2

N

2

7

9

8

1

混合器

C

2

H

4

1.00

2

C

2

H

4

0.10

11

C

2

H

4

O 0.25

CO

2

H

2

O

3

反应器

4

H

2

O 1.00

C

2

H

4

O 0.04

流股

单元

MB

已知流

已知单

已知

原

计

最终

吸

收

塔

解：

1、自由

量为1

2、F

3

＝

先求解

3

因

因

消耗的

则

O

2

0.21

N

2

0.79

10

H

2

O 1.00

提

取

塔

再解吸

CH

3

CO

2

因8

结果，

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页 第 4 页 A卷