化工设计考试题目与答案(密卷工大版)

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一、专业术语

化学工程:研究化学工业和其他过程工业(process industry) 生产中所进行的化学过程和物理过程共同规律的一门工程学科。这些工业包括石油炼制工业、冶金工业、建筑材料工业、食品工业、造纸工业等。

"三传一反":动量传递(流体输送、过滤、沉降、固体流态化等,遵循流体动力学基本规律)、热量传递(加热、冷却、蒸发、冷凝等,遵循热量传递基本规律)和质量传递(蒸馏、吸收、萃取、干燥等,遵循质量传递基本规律),“一反”为化学反应过程。

闪蒸:水在一定压力下加热到一定温度,然后注入下级压力较低的容器中,突然扩容使部分水汽化为蒸汽的过程

闪点:燃油在规定结构的容器中加热挥发出可燃气体与液面附近的空气混合,达到一定浓度时可被火星点燃时的燃油温度

选择性: 生成目的产物所消耗的关键组分量与已转化的关键组分量的比值.

单元操作:化学工业和其他过程工业中进行的物料粉碎、输送、加热、冷却、混合和分离等一系列使物料发生预期的物理变化的基本操作的总称.

工艺软件包:是从事化工开发的最终文件,也是化工开发可以转让的主要技术文件,是化工开发部门提供给设计院初步设计的主要工艺依据。

化学工艺:即化工技术或化学生产技术,指将原料物主要经过化学反应转变为产品的方法和过程,包括实现这一转变的全部措施

爆炸极限:可燃物质(可燃气体、蒸气和粉尘)与空气(或氧气)必须在一定的浓度范围内均匀混合,形成预混气,遇着火源才会发生爆炸,这个浓度范围称为爆炸极限,或爆炸浓度极限。

收率:投入单位数量原料获得的实际生产的产品产量与理论计算的产品产量的比值

产率:某种生成物的实际产量与理论产量的比值.

催化剂:在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率(既能提高也能降低),而本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有发生改变的物质叫催化剂

2.1 常用反应器的特点、应用和选型依据?

A釜式反应器(反应釜):这种反应器可以连续操作,也可以间歇操作,连续操作时,还可以多个釜串联反应,通用性很大,停留时间可以有效地控制,造价不高。

釜式反应器比较灵活通用,出料容易,清洗方便,其机械设计亦十分成熟。釜式反应器用于串联操作中,使物料一边流入,一边出料,连续流动,多釜串联时,可以认为形成活塞流,反应物浓度和反应速度恒定。反应还可以分段控制。B管式反应器:传热面积大,反应可以连续化,流体流动快,停留时间短,经过一定的控制手段,可以使管式反应器有一定的温度梯度和浓度梯度。根据不同的化学反应,可以有直径和长度千差万别的型式。此外,由于管式反应器直径较小(相对于反应釜),因而能耐高温、高压,且管式反应器结构简单,应用越来越多。C固定床反应器:主要应用于气固相反应,其结构简单,操作稳定,便于控制,易于实现连续化。床型多种多样,易于大型化,可以根据流体流动的特点,设计和规划床的内部结构和内构件排布,是近代化学工业使用得较早又较普遍的反应器。但是,固定床反应器床层的温度分布不容易均匀,床层导热性不太好,因此对于放热量较大的反应,应在设计时增大传热面积,及时移走反应热,但相应的减小了有效空间,这是这类床型的缺点。D流动床反应器:流动床反应器的最

大优点是传热面积大,传热系数高,传热效果好。流化床的进料、出料、排废渣都可以用气流流化的方式进行,易于实现连续化,亦易于实现自动化生产和控制,生产能力较大,在气相-气相反应物(固相催化)、气相-固相反应物、气相-液相反应物(固相催化)、液相-液相反应器(固相催化)以及液相-固相反应物体系中,越来越普遍地被应用。但流化床体系内物料返混严重,粒子磨损严重,此外,通常要有粒子回收和集尘的装置。

反应器的选型原则:反应器的选择使用经验一般是:液-液相反应或气-液反应,一般都选用反应釜,有时还选是选用标准系列的反应器。某些液-固相反应或气-液固相反应也常常用它,在化工生产中,某些溶解、水解、浓缩、结晶、萃取、洗涤、混合混料过程,也选用系列标准反应釜。对于气相反应,也可以选用加压的反应釜或管式反应器,对于生产规模不是很大的情况下,有时就用釜式反应。对于气相反应规模较大,而反应的热效应又很大的情况下,常采用管式反应器。对于气固相反应经常采用的是固定床、带有搅拌形式的塔床、回转床和流化床,根据反应的动力学和热效应,一般在物料放热比较大或停留时间短、不怕返混的情况下,主张使用流化床。

2.2 热量衡算和物料衡算的基本程序、意义?

1绘制工艺流程框图、注明工艺条件2列出已知数据(设计依据)3列出反应方程式4列出约束条件:归一方程5选定计算基准6计算7编制物料平衡表、绘制物料流程图8结论物料衡算程序意义1核算装置的产量2确定原材料的耗量3核定进出口量从而设计设备能力4管道直径设计的依据5核定回收,循环等物料量6和定量三废的生产量7为物质流量提供依据。

热量衡算程序:1画一张工艺流程方框图注明设备工艺条件2列出主要数据3划定需要计算的界区或设备4热量衡算5计算设备的传热面积6计算需要消耗的传热介质量7整理数据列热量平衡表。意义:为相关专业提供设计条件2为设备选型和设备设计提供依据3通过全区域的热平衡计算有利于分析热量的利用是否合理

2.3 常用换热设备的特点、应用和选型依据?

间壁式换热器是化工生产中采用最多的一种,温度不同的两种流体隔着流体隔着液体流过的器壁传热,两种液体互不接触。这种传热办法最适合化工生产。因此,这种类型的换热器使用十公分广泛,型式也很多,适应化工生产的几乎各种条件和场合。

直接接触式换热器,是两种流体进入换热器后直接接触,传递热量,传递效率高,但使用受到限制,只适用于允许这两种流体混合的场合,如喷射冷凝器等

至于蓄热式换热器,是一个充满蓄热体的空间,温度不同的两种流体先后交替的通过蓄热室,实现间接传热。管壳式换热器是使用得较早的换热器,通常将小直径管用管板组成管束,流体在管内流动。管束外再加一个外壳,另一种流体在管间流动,这样组成一个管壳式换热器,其结构简单、制造方便、选用和适用的材料很广泛,处理能力大,清洗方便‘适应性强,可以在高温高压下使用,生产制造和操作都有较成熟的经验,型式也有所更新改进,这种换热器使用十分普遍。板式或叫紧凑式换热器的传热间壁是由平板冲压成的各型沟槽、波纹式、伞状以及卷成螺旋式。其传热面积大、效率高、金属耗用量节省,但不能在较高压力下操作。在许多使用场合,板式换热器正在逐步取代原有的管壳式换热器。

2.4 化工生产中常用单元操作的原理、作用和相应设备?