化工设计习题及答案

第一章 化工设计程序和内容

本章习题及答案:

1、化工设计的种类有哪些？国外通用的设计程序分为哪几个阶段？

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。

国外通用的设计程序分为工艺设计(Process Design) 、基础工程设计(Basic Engineering Design) 和详细工程设计(Detailed Engineering Design)三个阶段。

2．请画出化工厂设计的工作程序示意图。

3、画出化工新技术开发的工作框图。

4、化工设计人员应具备哪些基本素质，才能完成设计任务？

答：1) 具有丰富的工程经验和扎实的化工基础理论知识；2) 充分了解工艺过程，掌握现代化的设计工具和化工单元及最新发展动态；3) 熟知本专业与其他相关专业的关系。

5、厂址选择的主要影响因素有哪些？为什么？

答：影响因素：a ）原料，b ）能源，c ）水资源，d ）运输条件，e ）环境影响

a ）厂址宜选在原材料、能源较丰富或供应方便的地区。b ）厂址宜选在水资源丰富、水质较好的地区;c ）厂址应具有较便利的运输条件;d ）选厂应注意节约用地、少占耕地;e ）选厂应注意对当地的环境保护;f ）选厂应考虑周围的协作关系;g ）地势要高、不淹不涝;h ）其他一些注意事项; （避免在地震断层和基本烈度9度以上的地震区，易遭受洪水、泥石流、滑坡的危害的山区，又开采价值的矿藏地区，国家规定的历史文物、生物保护和风景旅游点）。

6、为什么要进行可行性研究？可行性研究报告包括哪些内容？

答：a ）作为建设项目投资决策和编制设计任务书的依据；b ）作为向银行申请贷款的依据；c ）作为与建设项目有关的各部门商谈合同的依据；d ）作为建设项目开展初步设计的基础；e ）作为安排基本建设计划和开展各项建设前期工作的依据；f ）作为环保部门审查建设项目对环境评价的依据。

主要包括：总论；需求预测; 产品的生产方案及生产规模；工艺技术方案；原材料、燃料及水电汽的来源与供应；建厂条件和厂址选择布局方案；公用工程和辅助设施方案；节能; 环境保护及安全卫生；工厂组织、劳动定员和人员培训；项目实施规划；投资估算和资金筹措；经济效益评价及社会效益评价；结论，包括综合评价和研究报告的结论等内容。

7、可行性研究报告和设计任务书有什么区别？ 答：内容上：可行性研究报告只提供依据 设计任务书是结论;

性质上：可行性研究报告给上级提供决策的文件 设计任务书给设计人员的指令;

时间上：可行性研究报告在先 设计任务书在后

8、设计任务书主要包括哪些内容？

(1) 项目设计的目的和依据。

(2) 生产规模、产品方案、生产方法或工艺原则。

(3) 矿产资源、水文地质、原材料、燃料、动力、供水、运输等协作条件。 (4) 资源综合利用和环境保护、“三废”治理的要求。 (5) 建设地区或地点，占地面积的估算。 (6) 防空、防震等的要求。 (7) 建设工期与进度计划。 (8) 投资控制数。 (9) 劳动定员控制数。

(10) 经济效益、资金来源、投资回收年限。

9、简述车间工艺设计的主要内容。

车间工艺设计的主要内容：设计准备工作，方案设计，化工计算（物料衡算、能量衡算、设备选型与计算），车间布置设计，配管工程设计，向非工艺专业设计人员提供设计条件，编制概算书及编制设计文件。

第二章 工艺流程设计

本章习题及答案：

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、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。

3、在选择生产方法和工艺流程时，应该着重考虑哪些原则？简述确定生产方法和工艺流程的步骤。

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。

4、工艺流程设计的任务有哪些？

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，控制方案的确定，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。

5、工艺流程图的种类有哪些？管道仪表流程图有哪些版式？

答：工艺流程草图，工艺物料流程图，带控制点的工艺流程图，工艺管道及仪表流程图。

基础工程设计阶段有：A 版PI 图(初版) 、B 版PI 图(内审版) 、C 版PI 图(用户版) 及D 版PI 图(确认版) ；

详细工程设计阶段有：E 版PI 图(详1版) 、F 版PI 图(详2版) 、G 版PI 图(施工版) 。

6、根据HG/T 20519.2-2009标准，填写下表中工艺流程图的设备类别代号。

设备类别代号表（HG/T 20519.2-2009）

7、根据下列管道仪表流程图中的图例，填写（管道、阀门、设备、等）名称。

8、下图是某管道的标注，请说明第1~6单元各表示什么意思？

第1单元（PG ）为物料代号，代表工艺气体； 第2单元（13）为工程工序编号； 第3单元（10）为管道顺序号；

第4单元（300）为管道规格，代表公称直径300mm ；

第5单元（A1A ）为管道等级，第一个A 表示管道的公称压力等级代号，1表示管道材料等级顺序号，第二个A 表示管道材质类别，代号为“铸铁”；

第6单元（H ）为绝热或隔声代号。

9、固定床反应器温度控制形式有哪些？画出示意图。

10、PIDCAD 软件具有哪些特点？

PIDCAD 软件操作简单、方便易学，适合于工程技术、设计人员及高校师生从事化工工程设计、流程图绘制时使用；结合工艺设备管理软件，可实现工厂工艺、设备信息化管理。

第三章 工艺计算

本章习题及答案：

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。 进料中苯的摩尔分数 x FB

38

==0.4196 3862+7892

2

釜残液中苯的摩尔分数 x WB

==0.02351 78+92

进料平均相对分子质量 =0. 419⨯67+8-(10. 4⨯196=) 9 286. 13

进塔原料的摩尔流量 F =

2000

86.13

=232.2kmol /h 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 232.2=W +D

解得 W =124.2kmol /h , D =108kmol /h 所以，x 94.51DB =D =94.51

108

=0.8752 组塔进料 塔顶馏出物 釜残液

分 kg/h %(wt) kmol/h %(mol) kg/h %(wt) kmol/h %(mol) kg/h %(wt) kmol/h 苯 7600 38 97.43 41.96 7372.6 85.60 94.52 87.52 227.8 2.0 2.92 甲12400 62 134.8 58.04 1240.2 14.40 13.48 12.48 11159.4 98.0 121.3 苯 合20000 100

232.2

100

8612.8 100

108

100

11387.2 100

124.2

计

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 3H 8+5O 2→3CO 2+4H 2O

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

0.21

=29.76mol 其中 O 26.25mol , N 223.51mol 烟道气中各组分的量：

C 3H 8 0 mol N 2 23.51 mol

CO 2 3⨯1=m 3o l O 2 6.25-5=1.25mol H 2O 4⨯1=4

m o l %(mol) 2.35 97.65 100

因此，以1mol 入口丙烷为基准的物料衡算结果如下

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

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

CH 4+H2O →CO+3H2

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和H 2的方程式为CO+H2O →CO 2+3H2，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：

CH 4 C 2H 6 C 3H 8 C 4H 10(正) C 4H 10(异) C 5H 12(正) C 5H 12(异) N 2 组分

%(mol) 83.20 10.00 5.16 0.69 0.50 0.06 0.05 0.3

3

CO 2 0.01 合计 100

要求合成氨原料气的组成为：

H 2 N 2 Ar CH 4 组分 合计

%(mol) 73.97 24.64 0.31 1.08 100

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x kmol ，添加空气量为y kmol 。 （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+H2O 噲 CO+3H2 垐 CO 变换反应过程 CO+H2O 噲 CO 2+3H2 垐 总过程 CH 4+2H2O 噲 CO 2+4H2

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+2nH2O =nCO 2+(3n+1)H2

因此，100kmol 天然气可提供的理论H 2为

组分 烃量/kmol CH 4 83.20 C 2H 6 10.00 C 3H 8 5.16

0.69 C 4H 10(正)

0.50 C 4H 10(异)

0.06 C 5H 12(正)

0.05 C 5H 12(异)

N 2 0.33 CO 2 0.01

100 合计

因此，x kmol 天然气进料可提供的理论H 2为

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 16 ⨯0.05=0.80 0 0

471.63

471.63

x kmol

100

氢气燃烧的反应过程 2H 2+O2=2H2O 燃烧消耗的H 2为

2⨯0.21y kmol 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 2H 4(g ) +O 2(g ) −−→C 2H 4O (g )

2

试计算0.1013MPa 、25℃下的反应热。

解：乙烯（g ）的标准生成热为 ∆H 2=52. 2k 8J 98f , 乙烯,

l /m o

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

1⨯（－5）－11⨯52. ＋⨯＝－0 ＝

1

2

k 1J 03. m 3o 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 2H 4(g ) +

1

O 2(g ) −−→C 2H 4O (g ) 2

副反应 C 2H 4(g ) +3O 2(g ) −−→2CO 2(g ) +2H 2O (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

-∆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45000m (STP ) /h , 其组成如下： 组分

3

C 2H 4 N 2 O 2

合计 100

%(mol) 3.5 82.0 14.5

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 水蒸气

C 2H 4 O 2 CO 2

C 2H 4O

N 2

30.04

C p /[kJ /(kmol ⋅K ]

210℃ 64.43 31.38

250℃

假设如下热力学途径：

66.94 31.67 45.56 35.35 103.8 30.17

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 p , m =(31.44+31.67) ⨯1=31.56kJ /(kmol ⋅K ) 2

∆H 1=45000⨯31.56(250-210) =2.536⨯104kJ /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⨯106-1.086⨯107=-8.324⨯106kJ /h

∆H =∆H -Q 2=-8.324⨯106-(-4.162⨯105) =-4.162⨯105kJ /h

由热载体移走的热量为

Q 1=∆H -Q 2=-8.324⨯106-(-4.162⨯105) =7.908⨯106kJ /h

第四章 设备的工艺设计及化工设备图

本章习题及答案：

1．简述泵的选用与设计程序？

答：a. 确定泵型

b. 确定泵的流量与扬程

c. 确定泵的安装高度

d. 确定泵的台数和备用率按泵的操作台数

e. 校核泵的轴功率。

f. 确定冷却水或驱动蒸汽的耗用量

g. 选用电动机

h. 填写选泵规格表

2．简述换热器的设计原则？

答：a. 换热器设计要满足工艺操作条件，长期运转，安全可靠，不泄漏，维修清洗方便，较高的传热效率，流体阻力尽量小，安装尺寸符合要求。

b. 确定介质流程

c. 确定终端温差

d. 确定流速、流向和压力降

e. 确定传热系数和污垢系数

f. 选用标准系列化的换热

3．简述填料塔设计程序？

答：a. 汇总设计参数和物性数据

b. 选用填料

c. 确定塔径。

d. 计算填料塔压降

e. 验算塔内喷淋密度

f. 计算填料层高度Z

g. 计算塔的总高度H

h. 塔的其它附件设计和选定

4．化工设备施工图的组成?

答：a. 装配图 表示设备的全貌、组成和特性的图样，它表达设备各主要部分的结构特征、装配和连接关系、特征尺寸、外形尺寸、安装尺寸及对外连接尺寸、技术要求等。

b. 部件图 表示可拆或不可拆部件的结构、尺寸，以及所属零部件之间的关系、技术特性和技术要求等资料的图样。

c. 零件图 表示零件的形状、尺寸、加工，以及热处理和检验等资料的图样。

d. 零部件图 由零件图、部件图组成的图样。

e. 表格图 用表格表示多个形状相同．尺寸不同的零件的图样。

f. 特殊工具图 表示设备安装、试压和维修时使用的特殊工具的图样。

g. 标准图(或通用图) 指国家部门和各设计单位编制的化工设备上常用零部件的标准图和通用图。

h. 梯子平台图 支承于设备外壁上的梯子、平台结构的图样。

i. 预焊件图 设备外壁上保温、梯子、平台、管线支架等安装前在设备外壁上需预先焊接的零件的图样。

j. 管口方位图 设备上管口、支耳、吊耳、人孔吊柱、板式塔降液波板、换热器折流板缺口位置；地脚螺栓、接地板、梯子及铭牌等方位的图样。

k. 技术要求 设备在制造、试验、验收时应遵守的条款和文件。

l. 计算书 设备强度、刚度等的计算文件。当用计算机计算时，应将输入数据和计算结果作为计算文件。

m. 说明书 设备结构原理、技术特性、制造、安装、运输、使用、维护、检修及其它需说明的文件。

n. 图纸目录 每个设备的图纸及技术文件的全套设计文件的清单。

5． 简述化工设备图的绘制方法及步骤?

答：a. 确定绘图比例、选择图幅、布图、画图

b. 尺寸和焊缝代号标注

c. 编写零部件序号和管口符号

d. 填写明细栏和管口表

e. 填写设计数据表、标题栏等

6．简述化工设备图阅读的基本要求?

答：a. 了解设备的性能，作用和工作原理；

b. 了解设备的总体结构、局部结构及各零件之间的装配关系和安装要求；

c. 了解设备各零部件的主要形状、材料、结构尺寸及强度尺寸和制造要求；

d. 了解设备在设计、制造、检验和安装等方面的技术要求。

第五章 车间布置设计

本章习题及答案：

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 B ． C ． 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 ）。

A.

B.

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

一、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。

二、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

三、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。

四、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。

五、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。

六、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。

七、简述车间设备布置图的内容

（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。

读图题：

一、通过精馏工段设备布置图的阅读，回答下面问题。

1、这是一张精馏工段设备布置图，该图上包括什么内容？该张图上有几个平面图、剖面图？

2、精馏工段的厂房有几层，更严格一点说从第几轴线间为多层厂房，第几轴线间为单层厂

房？哪层是封闭厂房，哪层是敞开厂房？为什么画四个平面图？

3、精馏工段共有几台设备，设备类别代号分别是什么，表示那一类设备？各类设备共有几

台。

4、该厂房的定位轴线共几个，东西向的定位轴线编号是什么？南北向的定位轴线编号是什

么？厂房的总建筑面积是多少？

5、2-3轴线间的跨距是多少？该工段上二层或三层，是室外楼梯还是室内楼梯？是混凝土

制楼梯还是钢制楼梯？

6、预热器、精馏塔的定位尺寸是多少，定位基准分别是什么？ 设备的高度位置是什么？两

设备南北相距多少，东西相距多少？

7、请说出所有设备布置的高度，它们的定位基准是什么？该工段内布置最高的设备是哪台？

8、在0.000米平面图上，精馏塔、再沸器为什么这样画，它表示什么含义？

9、请说出所有设备的定位线。

10、设备布置图上，厂房建筑、定位轴线、设备分别用什么线型画？

11、请说出在平面图上要标注那些尺寸？在剖面图上要标注那些尺寸？

12、除了尺寸标注外，在平面图、剖面图上一般还需要标注什么？

13、设备布置图最好选用什么样的图幅？

14、流程图是否有比例要求？设备布置图是否有比例要求，比例最好选用什么？

15、这张图的标注采用我国近年的标注方法，按国际通用方法应如何标注？

第六章 化工管路布置设计

本章习题及答案：

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。

第七章 非工艺专业基本知识

本章习题：

1 非工艺专业与工艺专业的关系？ 2 环境保护的重要性？

3 非专业设计有哪些内容？

4工艺设计人员如何向各专业提供设计资料？