化工设计 分章节思考题

绪论

1. 简述化工过程设计的目标及内容。

主要目标：确定最佳流程及最佳操作条件，达到最优投入产出比。在定量计算的基础上，结合专家的经验，考虑安全、健康、环保的因素，确定出一个综合的设计方案。

化工过程设计的内容：其基本核心内容是化工工艺设计，其附带内容是围绕化工工艺设计，对它的配套部分如公用工程、外管设计等进行深入设计和完善。 2. 我国化工设计部门的主要有哪些专业种类？化工工艺专业可发挥什么作用？

（1）化学工程与工艺（2）化工机械(3)自动化及仪(4)总图(5)概预算（工程经济）(6)建筑、结构、暖通、给排水、强弱电(7)热工、环境工程（环保）、工业炉.

3. 化工厂设计中有哪些全局性问题？（20170302）

化工厂厂址的选择、总图布置、安全与卫生、公用工程、土建设计、自动控制、技术经济。

4. 化学工业绿色化的内涵主要包括哪些内容？

以“减量化、再利用、资源化”为基本原则，具体体现在： （1）减少化工过程的能耗、物耗； （2）减少有害物质的使用或生成；

（3）减少废弃物，并使废弃物在系统类在利用； （4）尽量将排放的废弃物转化为可用的再生资源； （5）尽量延长产品的生命周期。

第1章化工设计概述

1. 现代化工生产有哪些特点？

（1）化工原材料、中间体和产品，多是易燃、易爆、有毒和腐蚀性的物质 （2）生产工艺因素较多，要求的工艺条件苛刻

（3）化工生产装置的大型化、连续化、自动化以及智能化 （4）化工生产的系统性和综合性强

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2. 什么是化工过程？化工过程主要有几种类型？

（1）原料的储存 （2）原料的预处理

（3）进行化学反应的过程（或其他化工过程）（4）进行分离的过程 （5）产品的提纯 （6）产品的储存及包装

3. 我国基本建设程序有哪三个阶段？简要说明这三个阶段要解决什么问题。

化工项目设计（按设计深度）：初步设计（基础设计） 扩初设计（扩大的初步设计） 施工图设计（施工设计）

这就是所谓的“三段设计（设计的三个阶段）” 初步设计

是设计深度最浅的设计阶段，一般只要求： 1、PID图；

2、物料及热量核算计算； 3、对土建、公用工程提出要求；

4、对工厂布置（总图）和车间布置提出要求、建议； 5、工程概算； 6、初步设计说明书。 扩初设计

在初步设计的基础上，针对工程的关键技术（主要指关键设备、关键工艺）工段，补充以下文件： 1、关键设备设计图纸； 2、关键设备的布置图； 3、关键工艺工段操作说明； 4、扩初设计说明书。

扩初设计只是从初步设计到施工图设计的一个过渡阶段，它还不能指导施工建设。

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施工图设计

这是最详细、最深入的工程设计阶段。只有它的设计文件，才能交给施工队进行施工建设。是针对初步设计或扩初设计的完全具体化。 对化工工艺部分的设计，施工图设计要出的主要文件： 1、PID最终版； 2、UID图；

3、所有设备的施工图； 4、平立面布置图； 5、配管图（配管设计图）； 6、施工材料明细表； 7、工程预算书；

8、施工图设计说明书。等等。

4. 用方框图表示我国化工厂基建的详细程序和主要内容。

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5. 编制项目建议书的作用和意义？

将收集到的有关项目的资料（信息）整理成文，由某地区、部门、企业向其上级主管部门提出的申请项目投资立项的文件。

想投资该项目的主体，将它前期收集的所有资料（信息），经过加工（初步定量计算、并结合专家经验）处理，按以上主要章节整理成一本文件。其目的就是要打动上级决策者，让决策人下决心上该项目。 6. 化工项目建议书应该包括哪些主要内容？

（1）、项目的背景、意义；

（2）、产品价格和市场需求预测分析； （3）、产品方案和建设规模； （4）、工艺技术路线和技术来源；

（5）、原料、燃料、动力、水的供应、运输，产品运输等； （6）、厂址选择和厂址条件； （7）、环保方案； （8）、消防及安全措施； （9）、工厂定员及人力资源来源； （10）、投资估算、资金筹措方案；

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（11）、基建及投资规划；

（12）、经济效益初步分析与评价； （13）、结论及建议 7. 为什么要进行可行性研究？

根据国家、地区、行业、部门的经济整体规划或布局，对拟建项目的技术、经济和工程、安全、环保等问题进行详细的研究与分析。就该项目是否该建、是否缓建、如何建提出建议，为投资决策提供更可靠的依据。 8. 简述可行性研究的主要内容，其核心是什么？

主要内容就是项目的技术经济分析报告，要求针对业主自己做出的项目建议书的内容逐一地进行论证研究与分析。

9. 设计工作一般分为哪几个阶段？试说明各设计阶段的主要内容和主要成果？

化工项目设计（按设计深度）:初步设计（基础设计）、扩初设计（扩大的初步设计）、施工图设计（施工设计） 一、初步设计

是设计深度最浅的设计阶段，一般只要求： 1、PID图；

2、物料及热量核算计算； 3、对土建、公用工程提出要求；

4、对工厂布置（总图）和车间布置提出要求、建议； 5、工程概算； 6、初步设计说明书。 二、扩初设计

在初步设计的基础上，针对工程的关键技术（主要指关键设备、关键工艺）工段，补充以下文件： 1、关键设备设计图纸； 2、关键设备的布置图； 3、关键工艺工段操作说明； 4、扩初设计说明书。

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三、施工图设计

这是最详细、最深入的工程设计阶段。只有它的设计文件，才能交给施工队进行施工建设。是针对初步设计或扩初设计的完全具体化。 对化工工艺部分的设计，施工图设计要出的主要文件： 1、PID最终版； 2、UID图；

3、所有设备的施工图； 4、平立面布置图； 5、配管图（配管设计图）； 6、施工材料明细表； 7、工程预算书；

8、施工图设计说明书。等等。 10. 初步设计工作程序一般有哪几个步骤？

1）PID图；

2）物料及热量核算计算； 3）对土建、公用工程提出要求；

4）对工厂布置（总图）和车间布置提出要求、建议； 5）工程概算； 6）初步设计说明书

11. 简述化工项目试生产的步骤。

（1）清理现场 （2）清洗设备及管道 （3）设备的单体试车

（4）整个工程以水代料联动试车 （5）投入物料进行试试车

第2章工艺流程设计

1. 工艺流程设计的任务有哪些？

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(1)确定整个流程的组成（2）确定每个工序或单元操作的组成(3)确定操作条件 2. 工艺路线需要考虑哪些因素？

(1)反应步骤长短； (2)副反应数量；

(3)反应速度及转化率、选择性率等； (4)反应条件要求； (5)产物分离难易； (6)环保、安全、健康情况； (7)投资及成本的高低； (8)产品质量情况； (9)原料来源难易；

3. 生产方法和工艺路线的选择有哪几个步骤？

（1)搜集资料，调查研究 （2）落实关键设备

（3）对各种生产方法进行经济、技术、安全性等方面的全面比较 （4）对选定的方法进行适当的修改

4. 辨证分析工艺路线选择中的连续法与间歇法生产。

1.连续化的优点：

一般说来，连续化生产可缩短工艺流程，操作稳定，相应减少设备和场地。具有投资较少，原材料及能源消耗低，易于自动控制，劳动生产率高，生产成本较低等优点。 2.连续式存在的问题

对建厂条件、车间布置、设备安装等要求高，对工人的技术水平、操作要求以及对干部的管理水平要求高，对生产的连续稳定性要求高，对自动化程度要求高，对原材料的规格质量要求高等。此外，连续化生产，不宜、不易、有时不能更换产品品种，因此，往往达不到“一线多能．一机多用”、产品多样化的目的。

5. 简要分析化工装置大型化的优势与局限性。（20170316）

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采用大型装置的目的是为了提高产量，降低建设投资。由于装置的建设费和生产规模并不成正比，所以近年来大型装置越来越多。

·优点：装置规模增大可相应节省建设费，且大装置占地少，布置紧凑，减少热能损失，改善能量回收，便于使用计算机进行控制和管理等。

·缺点：装置大型化也会带来一些问题，例如，大型附属设备贵，一般无备用没备。另外大型装置也受经济效益、机械设计制造和运输的，若开车不稳定，损失就巨大。

因此，一个工程应该取多大规模一定要视拟建工程的条件而定。 6. 在化工工艺流程设计中应如何贯彻保护环境原则？

减少“排放”，完善治理，综合利用。 7. 说明工艺路线流程化的工作步骤和内容。

①确定主反应过程。

②根据反应要求，决定原料准备过程和投料方式。

③根据产品质量要求和实际反应过程，确定产物净化分离的过程。 ④产品的计量、包装或后处理工艺过程。 ⑤副产物处理的工艺过程。 ⑤“三废”排出物的综合治理流程。

8. 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。

9. 工艺流程设计中，确定主反应过程和装置应考虑哪些问题？（20170323）

①反应器类型及操作方式(连续、间歇)——反应的动力学特性、物料特性、工艺条件

②能量供给、移出方式——反应器结构设计和辅助设施。 ③催化反应——催化反应方式和催化剂的选择。 10. 产物的后处理应考虑哪些问题？

（1）副反应的发生

（2）受反应时间或化学平衡，产物中存在过剩组分 （3）有害杂质净化

（4）产物中有固体产品，也增加了后处理过程。

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11. 三废处理应考虑哪些问题？

（1）所含有害物质在排放前应该达到排放标准 （2）尽量综合利用，变废为宝 （3）污染问题不解决，不允许投产 12. 工艺流程的丰富和完善主要考虑哪些问题？

①事故的处理； ②开车、停车方便；

③操作人员的操作方便、合理、安全； ④取样分析便利； ⑤工艺条件的控制体系；

⑥实施自动控制、机械化，电子化装置； ⑦防火、防爆、防毒、防污染的安伞装置； ⑧设备的吊装、防雷、防火花等装置设施。 13. 说明在确定分离顺序时应遵循的5个原则。

（1）根据待处理物系的性质，一般是容易分离的组份，可考虑先分离。 （2）相分离可考虑优先进行。

（3）含量较多的组份可考虑优先分离。 （4）高附加值的产物组份可考虑优先分离。

（5）稳定性较差、有毒、有腐蚀、有放射性的组份可考虑优先分离。 14. 带控制点的工艺流程图主要有哪些内容构成？如何表达？ 15. 简述带控制点工艺流程图的基本要求及图面内容? 16. 工艺流程图中流程线的绘图方法和管道标注方法。 17. 工艺流程图中设备的绘图方法和标注方法。

18. 作图表示离心泵流量的旁路节流法控制方案，说明其适用情况与局限性。

（20170330）

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优点：调节阀直径较小，可用于介质流量偏低的场合。缺点：泵的总效率降低。

旁路控制主要用于容积式泵（如往复泵、齿轮泵、螺杆泵等）的流量调节，有时也用于离心泵工作流量低于额定流量20%的场合。 19. 往复泵和齿轮泵应采用何种控制方案？为什么？

调节方法：旁路调节；改变转速或改变冲程大小；

禁止在出口管道上直接安装节流装置来调节流量，原因：容积泵流量减小，压力急剧上升。

20. 管壳式换热设备的自控原理是什么?最常用的控制方法是什么？ 21. 什么是工艺包？工艺包主要包含哪些内容？

工艺包是一个专用的技术名词，特指某个化工产品生产技术方面的全部技术文件的总和。工艺包是一个化工厂工艺的核心技术文件。 工艺包的来源：国内高等院校、研究院所；国外专利商 工艺包（工艺包设计）的主要内容 （1）、工艺包的范围；

（2）、工艺的详细说明（原料、公用工程、产品规格，操作条件及流程说明，控制方案，物料性质等。）； （3）、物料及能量核算； （4）、PID图；

（5）、设备一览表（设备规格、材质、数量等）； （6）、布置建议； （7）、化验、检修要领等。

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从工艺包的内容来看，它基本达到了工艺初步设计的深度。我国设计院基本都是从接手工艺包开始，直接做项目过程的扩初设计和施工图设计。

第3章化工计算

1. 物料衡算的目的是什么？

1.确定原料的消耗量、副产品量以及输出过程物料的损耗量及三废生成量，判断是否达到设计要求（产品的技术经济指标）。 2.作为热量计算的依据。

3.根据计算结果绘出物流图，可进行管路设计及材质选择，仪表及自控设计、对生产设备和辅助设备进行选型或设计。 2. 物料衡算的依据和步骤是什么？

依据：1）设计任务书

2）建设单位或研究单位所提供的数据 3）工艺流程示意图

步骤：（1）确定衡算的对象、体系与环境，并画出计算对象的草图。

2）确定计算任务；

（3）确定过程所涉及的组分；

（4）对物流流股进行编号，并标注物流变量； （5）收集数据资料：

一类为设计任务所规定的已知条件； 一类为与过程有关的物理化学参数。 （6）列出物料衡算方程

（7）列出过程的全部物料平衡方程式及其他相关约束式 （8）选择计算基准。

（9）统计变量个数与方程个数，确定设计变量的个数及全部设计变量。 3. 物料平衡方程式

(Fi-F0)+(Dp-Dr)=W

4. 简述物料衡算的常用基准。（20170309）

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时间基准：对连续稳定过程，用单位时间的物料量作基准。 质量基准：固体或液体物料，选用单位质量为基准； 体积基准：气体物料，选用m3（STP），因它不随T、P变化。

干湿基准：对含水分的物料，选干基（不计水分），即水分变化时选干基。 当量基准：对化学反应过程，选用kmol，因为反应为等当量反应。 5. 能量衡算的目的是什么？能解决哪些具体问题？

1）确定传热设备的热负荷。

设计传热型设备如反应器、结晶器、塔式设备、输设备、压缩系统、分离等设备的形式、尺寸、传热积等，以及各种控制仪表等提供参数； 2）确定单位产品的能耗指标；

3）为非工艺专业（热工、电、给水、冷暖）的设提供设计条件。 6. 能量衡算的依据和步骤是什么？

包括划分系统、画出流程简图、列写方程式与约束式，求解方程组及结果整理等若干步骤。 7. 热量平衡方程式

△E=Q＋W

8. 加热剂有哪些基本要求？生产上常用的加热剂有哪些？ 要求：（1）在较低压力下可达到较高温度； （2）化学稳定性高； （3）没有腐蚀作用； （4）热容量大； （5）冷凝热大；

（6）无火灾或爆炸危险性； （7）无毒性； （8）价廉；

（9）温度易于调节。

加热剂：热水、饱和蒸汽、过热蒸汽、烟道气、导热油。

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第4章设备的工艺设计及化工设备图

1. 化工设备分为哪几类？

2. 简述化工容器设备的基本结构特点。举一例说明化工制图中采取的相应对策。

化工设备主要指在化工生产中常用的罐、釜、塔器、换热器、贮槽（罐）等标准和非标准设备。一般机械装配图除了（一组视图、必要的尺寸、技术要求、明细表及标题栏）外，还有技术特性表、接管表、修改表、选用表以及图纸目录等内容、以满足化工设备图的特定的技术要求。 3. 化工容器设备图的视图一般包括哪些内容。 4. 化工容器设备图上需要标注的尺寸有哪几类？

(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，它们是制造化工设备时的重要依据。 (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，如支座、裙座上的地脚螺栓的孔径及孔间定位尺寸等。 (5）其他尺寸 ①零部件的规格尺寸。

②不另行绘制图样的零部件的结构尺寸或某些重要尺寸。 ③设计计算确定的尺寸如主体壁厚、搅拌轴直径等。

④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。 5. 说明如何确定泵的流量和扬程。

(1)泵的流量

泵的流量决定于物料衡算，确定泵流量应考虑装置的富余能力及装置各设备能力的协调平衡；

如果给出流量范围，选泵时以最大流量为基础；如果只给出正常流量，应选用适当的安全系数1.1~1.2。流量通常必须换算成体积流量。 (2)扬程的确定和计算

按泵的布置情况，液体的输送距离及高度，利用柏努利方程计算泵的扬程，再

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考虑采用1.05~1.1的安全系数。 如果有现场实际数据应尽可能采用。

6. 什么是泵的气蚀余量？如何确定泵的安装高度。 7. 如何确定泵的台数和备用率。

对于正常运转的泵，一般只用一台，因为一台大泵与并联工作的两台小泵相当（扬程、流量相同），大泵效率高于小泵，故从节能角度宁可选一台大泵而不用两台小泵。

有下列情况时考虑两台泵并联使用： ①流量很大，一台达不到此流量

②对于需要有50%备用率大型泵，可改用两台较小的泵工作，一台备用（共三台） ③对于某些大型泵，可选用70%流量要求的泵并联操作，不用备用泵，在一台检修时另一台承担生产上70%的输送。

④对需24小时连续不停运的泵，应备用三台泵，一台运转、一台备用、一台维修。

8. 说明选择真空泵的主要注意事项。

（1）真空泵的工作压强应该满足真空设备的极限真空及工作压强要求。 （2）正确地选择真空泵的工作点。

（3）真空泵在其工作压强下，应能排走真空设备工艺过程中产生的全部气体量。 （4）正确地组合真空泵。 （5）真空设备对油污染的要求。

（6）了解被抽气体成分，气体中含不含可凝蒸气，有无颗粒灰尘，有无腐蚀性等。

（7）真空泵排出来的油蒸气对环境的影响如何。

（8）真空泵工作时产生的振动对工艺过程及环境有无影响。 （9）真空泵的价格、运转及维修费用。

9. 管壳式换热器设计中如何考虑介质流程的安排？（20170420）

可按下列情况确定 管程

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腐蚀性介质降低对外壳材质要求 有毒性介质泄漏几率小 易结垢的介质便于清洗

压力高的介质减小对壳体机械强度要求 温度高的介质可以改变材质 壳程

粘度大可提高传热系数 流量小可提高传热系数 雷诺数小阻力小，△p下降

10. 说明设计中提高管壳式换热器传热系数的方法。

（1）缩小通道截面积

（2）增设挡板或促进产生湍流的插入物 （3）管壁上增加翅片 （4）糙化传热面积

11. 已知所需容积，如何确定贮罐的直径和高度？

高径比H:D=1～2

12. 试比较填料塔及板式塔的主要结构、特点、适用范围。

填料塔是连续式的气液传质设备，气液两相间呈连续逆流接触并进行传质和传热，气液两相组分的浓度沿塔高呈连续变化。

板式塔是一种应用广泛的气液传质设备，它由一个通常呈圆柱形的壳体及其中按一定间距水平设置的若干块塔板所组成。板式塔中气液两相间逐层逆流接触并进行传质和传热，气液两相组分的浓度沿塔高呈阶梯式变化。

填料塔的优缺点：●优点：（1）结构简单，压力降小（2）便于处理腐蚀性物料（填料一般由耐蚀材料制成）、易起泡沫的物料（气体不是以发泡的形式通过液层，而且填料对气泡有破碎作用）及真空操作（气液阻力降小）

●缺点：（1）体极大、重量大（2）传质效率较低，操作稳定性较差（3）不适于处理污浊液体、含尘气体、含有固体颗粒及容易结垢的物（4）填料塔直径可以很小。板式塔直径一般不小于0.6m。（5）板式塔的设计比较准确可靠。安全

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系数较小。（6）塔径不大时，填料塔因结构简单而造价便宜。（7）填料塔适用于易起泡物系和腐蚀性物系，因填料对泡沫有和破碎的作用，可以采用瓷质填料。（8）对热敏性物系宜采用填料塔，因为填料塔内的滞液量比板式塔少，物料在塔内的停留时间相对短。（9）填料塔的压降比板式塔的小，因而对真空操作更为适宜。

13. 说明釜式反应器的主要结构与作用。

（1）釜的主体，提供足够的容积，确保达到规定转化率所需的时间 （2）搅拌装置，由搅拌轴和搅拌器组成，使反应物混合均匀，强化传质传热 （3）传热装置，主要是夹套和蛇管，用来输入或移出热量，以保持适宜的反应温度

（4）传动装置,是使搅拌器获得动能以强化液体流动。 （5）轴密封装置，用来防止釜体与搅拌轴之间的泄漏 （6）工艺接管,为适应工艺需要

14. 釜式反应器设计主要哪些内容？（20170406）

(1)确定反应釜操作方式根据工艺流程的特点，确定反应釜是连续操作还是间歇操作。

(2)汇总设计基础数据工艺计算 (3)计算反应釜体积

(4)确定反应釜设计（选用）体积和台数。 (5)反应釜直径和筒体高度、封头确定。 (6)传热面积计算和校核。 (7)搅拌器设计 (8)管口和开孔设计。 (9)轴密封装置。

(10)画出反应器设计草图（条件图），或选型型号。

15. 化工设备设计条件单包括哪些内容？说明设备草图的表达方法及应达到的深度。

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第5章车间布置设计

1. 化工车间通常包括哪些设施？（化工厂车间的主要构成）

生产设施：原料工段、生产工段、成品工段、回收工 段、控制室、贮罐区、露天堆场

生产辅助设施：化验室、机修间、动力间、变电配电 室、除尘室、通风室 行政福利设施：办公室、休息室、更衣室、浴室、厕所 其他特殊用室：劳动保护室、保健室

车间平面布置——将上述车间组成在平面上进行组合布置。 2. 车间布置设计的内容有哪些？

1．车间厂房的整体布置设计

车间组成：生产设施，生产辅助设施，生活行政设施等。 2．车间设备布置设计 3．绘制车间布置图

3. 车间布置设计中，如何确定设备布置于室内还是室外？（20170427）

室外：（1）生产中一般不经常操作或可用自动化仪表控制的设备，如：塔设备、换热设备、液体原料贮罐、成品贮罐、气柜等。（2）由大气调节温度的设备，如空冷器、凉水塔。

室内：（1）不允许有显著温度变化，不能受大气影响的一些设备，如某些反应罐、各种机械传动设备。（2）装有精度很高仪表的设备等。

中小型化工厂常采用室内布置，尤其是气温较低的地区，而一些生产规模较大的化工厂多采用联合布置和露天化布置。

露天布置：如大型贮罐、精馏塔、吸收塔、凉水塔、喷淋式冷却器等设备。 室内布置：如往复泵、空压机、冷冻机等机械传动设备以及结晶器、釜式反应器等易受气温影响的设备。 以下情况可以考虑露天布置： 1、生产中不需要经常看管的设备 2、受气候影响较小的设备

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3、需要大气调节温度、湿度的设备 4、不需要人工操作，高度自动化的设备 5、气温温和的地区

4. 什么是厂房的柱网？常用的柱网间距有哪些？

柱子的纵向和横向定位轴线垂直相交，在平面上排列所构成的网络线。 柱网间距生产类别为甲、乙类生产，宜采用框架结构，采用的柱网间距一般为6m，也可采用7.5m。

丙、丁、戊类生产可采用混合结构或内框架结构，间距采用4m、5m或6m。 框架结构或混合结构，在一幢厂房中不宜采用多种柱距。

5. 什么是建筑模数制？在厂房设计中施行建筑模数制有何实际意义？ 6. 如何确定化工厂房的宽度、长度和高度？

•单层厂房不宜超过30m，多层厂房不宜超过24m，常用宽度有9m、12m、14.4m、15m、18m、24m、30m等。

•单层厂房常为单跨，即跨度等于厂房宽度，厂房内没有柱子。

•多层厂房宽度为6m时，可不设柱子，跨度为9m以上时，厂房中间需要立柱，两柱间距离为跨度，常用跨度为6m。

•如宽度为12m、14.4m、15m、18m的厂房，常分为6-6、6-2.4-6、6-3-6、6-6-6的形式。

•一般车间的短边（即宽度）常为2~3跨，长边则根据生产规模及工艺要求决定。 •车间布置还要考虑厂房安全出入口，一般不应少于两个。 厂房高度：考虑设备高低、安装位置、检修要求及安全卫生。 》框架或砖混多层厂房，多用5m、6m，最低≮4.5m，每层尽量相同

》有高温、有毒气体厂房，应适当加高或设置拔风式气楼(天窗)，以利于自然通风，采光及散热。

7. 简述生产工艺方面对车间设备布置设计的要求。

①在布置设备时一定要满足工艺流程顺序，要保证水平方向和垂直方向的连续性；

②凡属相同的几套设备或同类型的设备或操作性质相似的有关设备，应尽可能

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布置在一起；

③设备布置时除了要考虑设备本身所占的地位外必须有足够的操作、通行及检修需要的位置；

④要考虑相同设备或相似设备互换使用的可能性； ⑤要尽可能地缩短设备间管线。

⑥车间内要留有堆放原料、成品和包装材料的空地； ⑦传动设备要有安装安全防护装置的位置

⑧要考虑物料特性对防火、防爆、防毒及控制噪音的要求； ⑨根据生产发展的需要与可能，适当预留扩建余地； ⑩设备间距。

8. 简述安全、卫生和防腐蚀对车间设备布置设计的要求。

1）车间内建筑物、构筑物、设备的防火间距一定要达到工厂防火规定的要。 2）有爆炸危险的设备最好露天布置，室内布置要加强通风，防止易燃易爆物质聚集，将有爆炸危险的设备宜与其它设备分开布置，布置在单层厂房及厂房或场地的外围，有利于防爆泄压和消防，并有防爆设施，如防爆墙等。 3）处理酸、碱等腐蚀性介质的设备应尽量集中布置在建筑物的底层，不宜布置在楼上和地下室，而且设备周围要设有防腐围堤。

4）有毒、有粉尘和有气体腐蚀的设备，应各自相对集中布置并加强通风设施和防腐、防毒措施。

5）设备布置尽量采用露天布置或半露天框架式布置形式，以减少占地面积和建筑投资。比较安全而又间歇操作和操作频繁的设备一般可以布置在室内。 6）要为工人操作创造良好的采光条件，布置设备时尽可能作到工人背光操作，高大设备避免靠窗布置，以免影响采光。

7）要最有效地利用自然对流通风，车间南北向不宜隔断。放

热量大，有毒害性气体或粉尘的工段，如不能露天布置时需要有机械送排风装置或采取其他措施，以满足卫生标准的要求。 8）装置内应有安全通道、消防车通道、安全直梯等。 9. 简述操作条件对车间设备布置设计的要求。

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1、操作和检修通道；

2、合理的设备间距和净空高度（见下图）； 3、必要的平台，楼梯和安全出入； 4、尽可能地减少对操作人员的污染和噪音； 5、控制室应位于主要操作区附近。

10. 简述设备安装及检修对车间设备布置设计的要求。

①要根据设备大小及结构，考虑设备安装、检修及拆卸所需要的空间和面积。 ②要考虑设备能顺利进出车间，大门宽度比最大设备宽0.5m ③通过楼层的设备，楼面上要设置吊装孔

④必须考虑设备检修拆卸以及运送物料所需要的起重运输设备，运送场地及予装吊钩等。

11. 什么是风玫瑰图？在车间设备布置中起何作用？

在极坐标底图上点绘出的某一地区在某一时段内各风向出现的频率或各风向的平均风速的统计图。前者为“风向玫瑰图”，后者为“风速玫瑰图” 一、在城市规划中，可以根据风玫瑰图正确确定大型易燃、可燃气体和液体贮罐、易燃、可燃材料堆场、大型可燃物品仓库以及散发可燃气体、液体蒸气的甲类生产厂房或甲类物品库房及生活区的位置

二、对于生产易燃、易爆物品、散发可燃气体、液体蒸气的工厂，在选址和审核厂区的整体规划时，可以根据风玫瑰图考虑风向对生产装置、工艺流程以及相邻企业的生产和本厂生活区的影响。 12. 简述塔在车间中的布置方案及特点。

①塔与进料加热器、非明火加热的再沸器、塔顶冷凝冷却器、回流罐和塔底抽出泵等宜按工艺流程顺序，在不违反“防火规范”的条件下尽可能靠近布置，便于操作管理。

②应在塔和管廊之间布置管道，在背向管廊的一侧设置检修通道或场地。塔的人孔、手孔应朝向检修区一侧。

③大型塔类设备采用室外露天布置，以裙座支承于地面基础上。

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④在满足工艺要求下，塔设备既可单独布置，也可集中布置。

⑤塔和管廊立柱之间没有布置泵时，塔外壁与管廊立柱之间的距离一般为3~5m，不宜小于3m。

⑥塔和管廊立柱之间布置泵时，泵的基础与塔外壁的间距应按泵的操作、检修和配管要求确定，一般不宜小于2.5m。

⑦两塔之间净距不宜小于2.5m，以便敷设管道和设置平台。

⑧塔上设置公用平台，塔身上每个人孔处需设置操作平台，以便检修塔板用。塔四周要有巡回通道，塔顶设置吊柱以吊器人孔盖。

13. 车间设备布置图中如何表示厂房建筑结构？标注的内容有哪些？

(1)在设备布置图上需按相应建筑图纸所示的位置，在平面图和剖面图上按比例和规定的图例画出门、窗、墙、柱、楼梯、操作台、吊轨、栏杆、安装孔、管廊架、管沟、散水坡、围堰、道路、通道以及设备基础等。 (2)在设备布置图上还需按相应建筑图纸，对承重墙、柱子等

结构，要按建筑图要求用细点划线画出其相同的建筑定位轴线。标注室内外的地坪标高。

(3)与设备安装定位关系不大的门、窗等构件，一般在平面图

上要画出它们的位置、门的开启方向等，在其它视图上则可不予表示。 (4)在装置所在的建筑物内如有控制室、配电室、操作室、分析室、生活及辅助间，均应标注各自的名称。 标注内容：

口厂房建筑的长度、宽度总尺寸； 口柱、墙定位轴线的间距尺寸；

口为设备安装预留的孔、洞及沟、坑等定位尺寸；

口地面、楼板、平台、屋面的主要高度尺寸及设备安装定位的建筑物构件的高度尺寸。

14. 车间设备布置图中如何表示化工设备？标注的内容有哪些？ 1）定型设备

口一般用粗实线按比例画出其外形轮廓，被遮盖的设备轮廓一般不予画出。设备的

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中心线用细点画线画出。

口在平面布置图上，动设备(如泵、压缩机、风机、过滤机等)可适当简化，只画出其基础所在位置，标注特征管口和驱动机的位置，并在设备中心线的上方标注设备位号，下方标注标高。 2）非定型设备

口一般用粗实线，按比例采用简化画法画出其外形轮廓（根据设备总装图），包括操作台、梯子和支架(应注出支架图号)。

口非定型设备若没有绘管口方位图的设备，应用中实线画出其特征管口(如人孔、手孔、主要接管等)，详细注明其相应的方位角。

第6章管道布置设计

1. 阀门有哪些主要功能？说出你最了解的三种阀门及其适用场合。

1、旋塞阀

装置简单、启闭迅速、流体阻力小，可用于输送含有晶体和悬浮物的液体管路中；不适于调节流量、磨光旋塞费人工、旋转旋塞较费力，在高温时会由于膨胀而旋转不动。 2、闸阀

阻力小、易调节流量，但—般用于大管道中作启闭阀；价贵、)制造和修理较困难、不易用非金属抗腐蚀材料制造、不得用于输送含用晶体和悬浮物的液体管道中。 3、截止阀

结构简单、维修方便、价格便宜、流量调节方便；密封性能差，开关力较大。 4、节流阀

用于需调节流量和压力的部位、但调节精度不高；适用于温度较低、压力较高的介质，不适合黏度大和含有固体颗粒的介质。 5、球阀

价格比旋塞贵，比闸阀便宜，操作极为可靠，易密封，易调节流量；流体阻力大，不得用于输送含结晶和悬浮物的管道中，因固体悬浮物会积聚在阀盘、阀

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座间，阻止阀盘和阀座的闭合。

2. 管道连接主要有哪些方法？简述这些连接方法的特点及适用情况。

焊接:施工方便、可靠不漏，用于不需拆卸的管道连接。 螺纹连接:简单，拆卸方便，成本低，可靠性差。

法兰连接:结合强度高，密封可靠，拆卸方便，费用高，适用于大管径、密封性要求高的管道连接。

承插连接:适用于埋地或沿墙敷设的供排水管，如铸铁管、陶瓷管和水泥管等。 卡箍连接:适用于金属管插入非金属管的连接。 3. 说明管道设计中是如何确定管道保温层厚度的？

管道保温层材料厚度的计算较为复杂，随着厚度的增加，管道的热损失可以减小，但保温的投资费用和折旧费用增加，因而必须从经济核算来决定最适宜的厚度。

温材料的性质影响保温厚度的大小，在选用时，应使保温厚度不超过最大允许值。

4. 简要分析管道设计中液体流速的选择。

5. 管径的计算和确定主要包括哪些内容？（20170504） 1、管子直径的计算和选择

2、最经济管径的选择

6. 化工管道布置时为什么需要进行热补偿？（20170511）

化工管道都是在室温下安装的，当操作温度与安装时的温度不同时，管道发生伸长或者缩短时所产生的内应力，会使管道和相连接的设备产生产生变形，甚至损坏。

7. 管道热补偿的方法有哪些？

自动（自然）补偿：自动补偿是利用管道现成转折所能承担的弹性弯曲与扭转，以补偿管道的热膨胀。在管道设计时，尽量利用自动补偿，有L形和Z形两种。 补偿器补偿：当自动补偿不足补偿热膨胀时，才采用其他补偿器。常用的有∏型、∩型等，特点制造方便，补偿能力大。

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8. 说明管道安装中“气袋、口袋和盲肠”的危害和解决措施。

支管多的管道应布置在并行管线的外侧，引出支管时，气体管道应从上方引出，液体管道应从下方引出，管道应尽量避免出现“气袋”、“口袋”和“盲肠” 9. 管道布置平面图中如何表示管道？标注的内容有哪些？

第7章公用工程

1. 简述工厂用水的分类各类用水有何不同要求？

生产用水、生活用水和消防用水 1）生产用水： 工艺用水 锅炉用水 冷却用水

根据生产要求计算用量。

工艺用水、锅炉用水须作进一步的处理。

冷却用水和消防用水的水质标准低于生活饮用水，目前我国尚无统一规定。 2）生活用水

居住处生活用水量标准。

集体宿舍、旅馆和公共建筑生活用水量标准及小时变化系数。 工业企业生活用水量标准及小时变化系数。 工业企业淋浴用水量。 3）消防用水 室内消防水用量。

发生火警时，有的车间或设备不能中断给水(如锅炉车间、使用冷却水的反应设备等)的这部分水量一并考虑进去。

2. 工厂中哪些用水可以循环使用？水在循环过程中，水质发生了哪些变化？

将各生产车间换热设备、疏水器等排出的乏汽水收集并作为锅炉给水，这样既节约用水，也使乏汽水的余热得到充分利用，且保证了锅炉供水的质量。

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由各冷凝器排出的热水，经过凉水塔或喷水池降温，再作为冷却水使用，可大大降低能量。循环水在冷却塔或喷水池中的降温约5~10℃。 循环冷却水的水质变化： 吸收空气中的CO2---生成水垢； 吸收O2、SO2、H2S等---增加腐蚀性； “水的浓缩”现象---提高盐浓度。

3. 循环冷却水的水质稳定处理方法主要有哪些？（20170519）

A、排污。由于循环水的浓缩，故须排出部分含盐高循环水， 同时补充适当新鲜水，使其含盐浓度维持在极限值以下。 表中所示为循环水系统中，为了保持适当盐浓度时需 排出的水量。

B、防垢处理。防止或减少水垢的形成，可对补充新鲜水进行软化处理，以减少带入的盐量；或对循环水进行酸处理，以增加盐的溶解度；也可添加阻垢剂，以阻止水垢的生成。通常酸处理的采用硫酸；阻垢剂的添加聚磷酸盐等。 C、防腐蚀处理。循环冷却水的腐蚀主要以电化学腐蚀形式存在，所以防腐蚀的主要措施是在水中添加一些能生成难溶性阳极产物保护膜的盐（如磷酸盐），或能生成难溶性阴极产物保护膜的盐（如锌盐等）。

D、防止微生物生长。定期向循环水投加氯气以抑制微生物生长。 E、除机械杂质。使少部分循环水经过旁滤器以滤去砂及微生物。 4. 锅炉用水为什么需经软化处理方可使用？试举一例说明软化处理的原理？ 锅炉给水有一定的水质指标和水质标准，不经过软化的水，易于结垢，蒸汽不断蒸发，锅炉内水的钙、镁、杂质浓度非常高——是自然水的30—50倍，其结垢的速度非常快，水垢的危害极大，严重时，可引起锅炉爆裂！

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第9章厂址选择与总平面布置

1. 简述进行工厂厂址选择的基本原则？

遵守国家法律、法规，贯彻执行国家方针、规定 符合城市规划和工业布局 利于生产，便于生活 节约投资、留有余地

2. 厂址选择的主要影响因素有哪些？为什么？

选择建厂地区要考察的因素既有政治方面的，也有经济方面，有自然方面的，还有社会方面的 1．自然环境 （1）气候条件

在选择建厂地区时气候是一个重要因素。除了直接影响项目成本以外，对环境方面的影响也很重要。

在厂址选择时，应从气温、湿度、日照时间、风向、降水量等方面说明气候条件。 2）生态要求

环境条件可能严重影响化工厂的正常运行。 有的项目，用水量很大，而且对水质要求也很高 2．社会经济因素 （1）国家的作用 （2）财政及法律问题

3. 说明厂址选择的方案比较法、评分法、运输费用法

1．方案比较法

这种方法是通过对项目不同选址方案的投资费用和经营费用的对比，作出选址决定。

它是一种偏重于经济效益方面的厂址优选方法。 2．评分优选法

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这种方法可分三步进行

首先，在厂址方案比较表中列出主要判断因素；其次，将主要判断因素按其重要程度给予一定的比重因子和评价值；最后，将各方案所有比重因子与对应的评价值相乘，得出指标评价分，其中评价分最高者为最佳方案。 3．最小运输费用法

如果项目几个选择方案中的其他因素都基本相同，只有运输费用是不同的，则可用最小运输费用法来确定厂址。

最小运输费用法的基本做法是分别计算不同选址方案的运输费用，包括原材料、燃料的运进费用和产品销售的运出费用，选择其中运输费用最小的方案作为选址方案。在计算时，要全面考虑运输距离、运输方式、运输价格等因素。 4. 工厂总平面布置设计有何基本要求？

满足生产和运输的要求 满足安全和卫生的要求 满足有关的标准和规范 为施工安装创造条件 考虑工厂的发展要求 竖向布置的要求

布置建筑物、构筑物时应考虑日照方位和主导风向 工厂总平面图应有合理的建筑艺术观点 5. 总平面布置包括哪些内容？

1平面布置 （1）运输设计

合理组织用地范围内的交通运输线路的布置，即人货分流，避免往返交差，布置合理。 （2）管线设计

工程管网线的设计必须布置得整齐合理，尽量和人流，货流分开，特别是高压线，有些采用走地下通道。 （3）绿化设计及环保设计

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绿地率一般在20%左右较好。 （4）建筑物的布置设计 2.竖向布置

竖向布置就是与平面设计相垂直方向的设计，也就是厂区各部分地形标高的设计，其任务是把地形设计成一定形态，既要平坦又便于排水。 6. 什么是风玫瑰图？在工厂总平面图中起何作用？

第10章安全生产与环境保护

1. 简述火灾、爆炸事故发生的一般原因。 2. 简要分析燃烧的必须条件。

物质的燃烧必须具备三个条件，即物质本身具有可燃烧性、环境中气体含有助燃物（比如：氧气等）、明火（或火花）。 3. 什么是闪燃、着火、自燃和爆炸。

闪点是液体是否容易着火的标志，它是物质在明火中能点燃的最低温度，液体的闪点如果等于或低于环境温度的则称为易燃液体。

自燃点是指物质在没有外界引燃的条件下在空气中能自燃的温度，它标志该物质在空气中能加热的极限温度。

爆炸极限是指在常温常压的条件下该物质在空气中能燃烧的最低至最高浓度范围，即在该浓度范围内，火焰能在空气混合物中传播。

燃烧热是可燃物质在氧气（或空）中完全燃烧时所释放的全部热量。 爆炸是指由于巨大能量在瞬间的突然释放造成的一种冲击波。

一般爆炸是和燃烧紧密相联的，当燃烧非常剧烈时燃烧物释放出大量能量，使周围体积剧烈膨胀而引起爆炸；而由于其他原因引起爆炸时，因为逸出的可燃性气体遇到火种就会燃烧。

4. 如何实施着火源的控制与消除措施。 5. 化工工艺设计中如何考虑安全防火因素。

6. 分析评价物质燃爆特性的三个主要指标及应采取的相关措施。

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燃烧性、爆炸性、燃烧与爆炸的危险程度

因此要减少爆炸和燃烧危险就应消除引起爆炸燃烧的直接原因与间接原因。 7. 如何在工厂设计的工艺方面上做好环境保护工作？

运用最新科研成果，采用先进工艺路线，改革对生产严重污染的原料路线和生产方法。

改革设备，改进操作。 采用闭环工艺路线。 减少系统泄漏。

搞好综合利用和三废治理。

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