2018年化工设计概论期末知识点总结

“化工设计” ：根据一个化学反应或过程设计出一个生产流程，并研究流程的合理性、先进性、可靠性和经济的可行性，再根据工艺流程及条件选择合适的生产设备、管道及仪表等，进行合理的工厂布局设计以满足生产的要求，工艺专业与有关非工艺专业进行密切设计合作，最终使这个工厂建成投产，这种设计全过程称为“化工设计”。 什么是化工设计？

化工设计是一个将化工原料转变为化工产品的规划和实施的过程。是化工企业得以建立的必经之路，是科研成果转化为现实生产力的桥梁和纽带

化工设计应包括哪些具体内容？设想、化工设计、方案实施 根据建设项目性质对化工设计进行分类：

（1）新建项目设计；（2）重复建设项目设计：原有工厂的改建和扩建设计；（3）已有装置的改扩建设计 化工厂设计工作程序及内容：（1）工艺设计：是整个化工厂设计的核心。（2）非工艺设计 化工设计特点：（1）政策性强（2）技术性强（3）经济性强（4）综合性强（5）规范多

化工设计中工艺设计是整个化工厂设计的核心。 工厂的设计分为：工艺设计和非工艺设计两部分

初步设计阶段的成品：(1)设计说明书(2)附表：设备一览表，主要材料估算表；(3)附图：a.物料流程图b.管道及仪表流程图c.总平面布置图d.车间设备布置图e.关键设备总图；(4) 附：概算书和技术经济分析资料。

1.“化工设计”的概念。化工设计是一个将化工原料转变为化工产品的规划和实施的过程

2、国内化工设计阶段是如何划分的？一般按工程规模的大小、工程的重要性、技术的复杂性、设计水平的高低而分为二个阶段或三个阶段进行设计。

凡属重要的大型企业，技术比较复杂或比较新型的工厂，为了保证设计质量，一般可分三个阶段进行设计，即初步设计，技术设计(又称扩大的初步设计、扩初设计）和施工图设计三个阶段。

对在技术比较简单和比较成熟的，生产规模较小的工厂或个别车间，以及技术改造与技术措施比较成熟的，为了简化设计，缩短设计时间，可分为二个阶段设计，即技术设计和施工图设计二个阶段。 3、车间工艺设计内容？

（1）生产方法的选择 （2）生产工艺流程设计（3）工艺计算 （4）车间布置设计（5）管路设计（6）提供设计条件 （7）编写设计说明书 （8）概（预）算书的编制 4、简述化工厂建立的过程。

第3章 工艺流程设计

工艺流程的形成简例——电解食盐水化盐工序流程图 （1）盐水的实验室配制方法(见图)

（2）盐水的工业化生产过程(见图)

在工业生产中，从原料到制成成品各项安排的工序称为工艺流程，工艺流程一般用直观的工艺流程图表达，工艺流程设计是工艺设计的核心。工艺流程设计分为三部分：原料预处理、反应、产品分离与提纯。 工艺流程设计的目的和任务

目的：用图解形式来表达整个生产工艺过程

任务：（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（4）确定控制方案（5）确定物流和能量的合理利用方案（6）确定“三废”治理方法（7）确定安全生产措施（8）工艺流程的逐步完善（9）在工艺流程设计的不同阶段，绘制不同的工艺流程图。 工艺物料流程图（PFD）图纸规格 A1， A2，

管道及仪表流程图（PID）内容：（1）图形（2）标注（3）图例（4）标题栏·、修改栏 设备的标注方法1设备分类代号 2工序工段或车间代号34设备顺序编号5数量标识符

常用设备类别代号泵P反应器R换热器E管道流程线压缩机、风机C主物料线粗实线0.6~0.9mm容器V辅物料线中粗线0.3~0.5mm塔T 设备、仪表细实线0.15~0.25mm 交叉原则：细让粗，横让竖。 管道的标注方法：PL-1301-80-B2A-H

介质代号、管段代号、公称直径、管道等级、保温等级。 放气口应画在管道上方，排液管则画在管道的下方。 1.控制离心泵流量的方法有哪些？各有何优缺点？

2.哪种泵的出口管道上不能直接安装节流装置来调节流量？为什么？

3.有哪些取样流程？它们各用于什么场合？

4.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？

第四章 物料衡算与能量衡算

例： 一种废酸，组成为23％(质量％)HNO3，57％H2SO4和20％H2O，加入93％的H2SO4及90％的浓HNO3，要求混合成27％HNO3及60％H2SO4的混合酸，计算所需废酸及加入浓酸的数量。 解：设x为废酸量，kg；y为浓H2SO4量，kg；z为浓HNO3量, ㎏； （1）画物料流程简图

⑵选择基准:可以选废酸或浓酸的量为基准，也可以用混合酸的量为基准，因为四种酸的组成均已知，选任何一种作基准计算都很方便。

⑶列物料衡算式，该体系有3种组分，可以列出3个独立方程，所以能求出3个未知量。基准：100kg混合酸

总物料衡算式 x + y + z=100 (1) H2SO4的衡算式 0.57x + 0.93y=100×0.6=60 (2) HNO3的衡算式 0.23x + 0.90z=100×0.27=27 (3)

解(1)，(2)，(3)方程，得x=41.8kg废酸 y = 39kg浓H2SO4 z = 19.2kg浓HNO3 即由41.8kg废酸、39kg浓H2SO4和19.2kg浓HNO3可以混合成100kg混合酸。

例：有两个蒸馏塔的分离装置，将含50%苯、30%甲苯和20%（mol%)二甲苯的混合物分成较纯的三个馏分，其流程图及各流股组成如图。计算蒸馏1000mol/h原料所得的流股的量及进塔Ⅱ物料的组成。

例：甲醇氧化制甲醛，其反应过程为CH3OH + 1/2O2 →HCHO + H2O

反应物及生成物均为气态。甲醇的转化率为75％，若使用50％的过量空气，试计算反应后气体混合物的摩

尔组成。

解：画出流程示意图，如下图：

基准：1mol CH3OH CH3OH + 1/2O2 →HCHO + H2O 根据反应式

需氧＝0.5 氧入=0.5×1.5=0.75 氮入＝氮出＝0.75×(79/21)=2.82 反应的甲醇量＝0.75×1=0.75

甲醛的出量＝0.75 甲醇的出量＝1－0.75=0.25 氧的出量＝0.75－0.75×0.5=0.375 水的出量＝0.75 计算结果如下表：

组分 CH3OH HCHO H2O O2 N2 总计 mol 0.250 0.750 0.750 0.375 2.820 4.945 摩尔分数（％） 5.0 15.2 15.2 7.6 57.0 100.0

例：丙烷充分燃烧时，要供给的空气量为理论量的125%，问每100mol燃烧产物，需多少mol的空气？ 反应：C3H8+5O2 -------- 3CO2+4H2O

基准：100mol烟道气： 设：N-烟道气中N2的mol Q-烟道气中H2O,mol M-烟道气中O2的mol

A-输入空气 mol P-烟道气中CO2的mol B-输入丙烷，mol

列平衡式： C平衡：3P=B N2平衡: 0.79A=N H2平衡：4Q=B

过剩氧气:0.21A×0.25/1.25=M O2平衡：0.21A=M+P+2Q

烟道气总量:N+M+P+Q=100

例：某厂用空气和邻二甲苯生产苯酐。原料流量为：205kg/h邻二甲苯，4500m3（STP）/h空气，从反应的计量关系可知，生成1mol苯酐需要反应掉1mol的邻二甲苯。经化验得到反应器出口气体的组成为：