化工设计（整理版）(3)

可见反应体系的独立反应数为3，三个独立反应可选为 C6H6 + C2H4 → C6H5C2H5

C6H5C2H5 + C2H4 → C6H5(C2H5)2 C6H5C2H5 → C6H5(CH3)2 选择苯、乙苯、二乙苯为关键组分，三关键组分的反应量为 苯△N苯 = 224-255 = -31kg/h = -0.397kmol/h 乙苯△N乙苯 = 37.2kg/h = 0.351kmol/h 二乙苯△N二乙苯 = 5.9kg/h = 0.044kmol/h 由独立化学反应计量方程可求得乙烯的反应量：

△N乙烯 = △N苯 - △N二乙苯 = -0.397 – 0.044 = -0.441kmol = 12.35kg/h 乙烯的转化率为

x = 12.35/12.5=98.8% 乙烯生成乙苯的选择性

B = 0.351/0.441 = 79.6% 生成二甲苯的量也可由化学计量方程求得

△N二甲苯 = -△N苯 - △N乙苯 - △N二乙苯 =0.397 – 0.351 – 0.044 = 0.002kmol/h = 0.212kg/h 本章思考题

1化工工艺计算有哪些内容？其作用是什么？

一 物料衡算 二 能量衡算 三 设备设计与选型的计算 作用（略）

2叙述物料衡算的依据、作用及其衡算步骤？

物料衡算的依据： 设计任务书、 生产量、 工艺技术条件、 反应转化率、 相平衡数据等。 作用：物料衡算能为化工设计提供的基础数据

（1） 物料消耗定额。

（2） 工艺设备的大小尺寸。 （3） 管道的大小尺寸。

（4） 为能量衡算提供基础数据。

物料衡算的基本步骤：前已述及，此处略，且个人觉得考的意义不大。 3能量衡算的依据是什么？能解决生产过程中哪些问题？

能量衡算的依据是热力学第一定律以及物料衡算的数据及结论 （个人认为考的可能性不大）

在化工生产中，需要通过能量衡算解决的问题： 1）确定物料输送机械和其他操作机械所需功率。 2）确定各单元过程所需热量或冷量及其传递速率。 3）化学反应所需的放热速率和供热速率。 4）充分进行余热的综合利用。 第五章 化工工艺流程设计

a 离心泵的流量控制

此图注意理解，05-06年第1学期的试卷上有。

分离方法选择

探试规则：根据过去的经验和研究对象的热力学性质进行半定量分析所得的结论。

根据探试规则得出的结论不一定是最佳方案，但是它能大幅度减少可能的方案数，从而提高设计速度。 几个名词定义：

分配系数：在平衡状态下某组分在轻相与重相中分子分数的比 分离因子：两个组分分配系数的比例

质量分离剂和能量分离剂：加到分离单元，对所需要的分离做出贡献的组分 选择分离方法的探试规则：

（1）选择具有大的分离因子的分离过程 （2）尽量避免极端的过程条件

（3）当分离过程需要多个分离级时，应优先选择平衡分离过程而不选择速度控制过程。 （4）当分离因子相同时，选择能量分离剂而不选择质量分离剂 （5）在选择分离方案时首先考虑采用精馏，精馏具有如下的优点： a 精馏是一个使用能量分离剂的平衡过程 b 系统内不含固体物料，操作方便 c 有成熟的理论和实践 d 处理产品数量的范围宽

e 常常只需要能位等级很低的分离剂

塔型的选择 板式塔的适用场合： （1）大直径

（2）液体负荷特别小（泡罩塔） （3）脏的物系，须定期清理 （4）有多股侧线进出料

（5）反应精馏，需要一定的停留时间 填料塔的适用场合 （1）要求低阻力

（2）热敏物质（持液量少，停留时间短） （3）发泡系统 （4）腐蚀性介质

工艺流程图线条要求: 主要物料管道用粗实线（0.9mm）表示，辅助物料管道用中粗实线（0.6mm）表示。设备

轮廓和管道上的各种附件以及局部地坪线用细实线（0.3mm）表示。一般情况下流程图上不标尺寸，但有特殊需要注明尺寸时，其尺寸线用细实线表示。仪表引出线用细实线表示。来自文献 娄爱娟，吴志泉，吴叙美．化工设计．上海：华东理工大学出版社，2002．57．） 设备、管道及其他部件的表示方法

1设备的表示方法

? (1) 设备的形态：设备简单的外形轮廓。 ? (2) 设备的线条：b/3细线，b = 0.9mm。 ? (3) 设备的大小：相对比例。 ? (4) 设备的位置：相对高度。 ? (5) 设备的简化处理。 2 .管道的表示方法

管道的标注方法

管道等级说明：

把管道按不同材质、压力、温度等要求分成不同等级，编入同一等级的管道使用相同的材质、型号或形式的管子和附件，这样可以统一各种管道的设计要求，而且可以用最简洁的方式在图纸上表达各种必要的信息。 规定各种不同等级管道所使用的管子及其附件的材质、型号或形式要求的表称为管道等级表。

对于管道等级、保温等级各设计院规定不同。 阀门和管件的表示方法

截止阀

球阀 调节阀 针形阀 取样阀 异径管

阀门的表示方法详见文献 娄爱娟，吴志泉，吴叙美．化工设计．上海：华东理工大学出版社，2002．225．） 管件的表示方法(略) （个人感觉考的可能性也不大）

4. 仪表控制点的表示方法（掌握仪表控制点的画法，如就地、集中，具体可参阅《化工制图》）

本章思考题：

1化工工艺流程设计的主要任务是什么？

（1）确定生产工艺流程中各个过程的具体内容、顺序和组织形式。

（2）绘制工艺流程图。

2化工工艺流程设计中应注意和解决哪些问题？ 工艺流程设计主要应考虑如下几个方面的问题： 1. 反应过程

2. 原料的预处理过程 3. 产物的分离净化 4. 产品的后处理

5. 未反应原料的循环与利用

6. 确定“三废”排除物的处理措施 7. 确定公用工程的配套措施 8. 确定操作条件和制定控制方案 9. 制定切实可靠的安全生产措施 10. 保温、防腐的设计

（该题的解答来自文献 陈声宗．化工设计．第二版[M]．北京：化学工业出版社，2008．21-23．） 3试述工艺流程设计的工作步骤？ （1）确定整个流程的组成

(2) 确定各个过程或工序的组成 (3) 确定操作条件。 (4) 确定控制方案。 (5) 确定过程的综合平衡 (6) 确定三废治理方法。 (7) 制定安全生产措施。