化工工程師招聘筆試題及解答(某大型國企)一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共30分）1.在常壓連續(xù)精餾塔設(shè)計(jì)中，若進(jìn)料熱狀況由飽和液體改為冷液體，而回流比、塔板數(shù)及分離要求不變，則再沸器熱負(fù)荷將A.增大??B.減小??C.不變??D.先增后減答案：A解析：冷液體進(jìn)料帶入更多顯熱，塔釜需補(bǔ)充額外熱量使物料汽化，再沸器負(fù)荷增加。2.某反應(yīng)器出口氣體中含NH?8%（體積分?jǐn)?shù)），用稀硫酸逆流吸收，若亨利定律常數(shù)E=1.2kPa，操作壓力101kPa，則相平衡時(shí)液相NH?摩爾分?jǐn)?shù)約為A.0.007??B.0.012??C.0.018??D.0.024答案：B解析：p=Ey，y=0.08，x=p/E=0.08×101/1.2≈6.73kPa，x=6.73/101≈0.066，換算摩爾分?jǐn)?shù)≈0.012。3.某離心泵在額定流量下輸送清水時(shí)揚(yáng)程為60m，若改用密度900kg/m3、粘度與水相近的有機(jī)液體，則揚(yáng)程A.仍為60m??B.降至54m??C.升至66m??D.無法判斷答案：A解析：離心泵揚(yáng)程以米液柱表示，與密度無關(guān)；粘度相近時(shí)管路特性曲線幾乎不變。4.在管殼式換熱器設(shè)計(jì)中，若熱流體走管程且允許壓降不變，將管徑減半而管長加倍，管數(shù)同比例增加，則總傳熱系數(shù)K約A.增大15%??B.增大40%??C.減小20%??D.幾乎不變答案：B解析：管徑減半，流速增4倍，Re大幅提高，管程α∝u^0.8/d^0.2，綜合估算K增大40%左右。5.對一級不可逆反應(yīng)A→B，在相同溫度下，分別采用CSTR與PFR達(dá)到相同轉(zhuǎn)化率x，則所需空間時(shí)間τ_CSTR/τ_PFR為A.1??B.1/(1–x)??C.–ln(1–x)??D.x/(1–x)答案：B解析：τ_CSTR=x/[k(1–x)]，τ_PFR=–ln(1–x)/k，比值=x/[(1–x)(–ln(1–x))]，當(dāng)x→0時(shí)極限1/(1–x)。6.某硫酸裝置采用兩次轉(zhuǎn)化工藝，第一段SO?轉(zhuǎn)化率為92%，第二段為95%，則總轉(zhuǎn)化率A.99.6%??B.99.0%??C.98.5%??D.97.8%答案：A解析：剩余8%進(jìn)入第二段，再轉(zhuǎn)化95%，剩余0.4%，總轉(zhuǎn)化=1–0.004=99.6%。7.在天然氣蒸汽重整制氫流程中，水碳比(摩爾)從3.0降至2.5，其他條件不變，則出口甲烷干基含量A.升高??B.降低??C.不變??D.先升后降答案：A解析：水碳比降低，平衡向減少方向移動(dòng)，CH?剩余量增加。8.某裝置采用熱虹吸再沸器，若塔釜液位升高，則循環(huán)量A.增大??B.減小??C.不變??D.先增后減答案：A解析：液位升高，靜壓差增大，驅(qū)動(dòng)壓頭增加，循環(huán)量上升。9.在聚合反應(yīng)釜夾套中通入120℃飽和蒸汽，釜內(nèi)溫度要求恒定在85℃，則最有效的控制方案是A.蒸汽壓力控制??B.夾套疏水閥排量控制??C.蒸汽流量+釜溫串級??D.夾套排水溫度控制答案：C解析：串級控制以釜溫為主環(huán)、蒸汽流量為副環(huán)，響應(yīng)快、抗干擾強(qiáng)。10.某裝置排放廢氣含苯系物800mg/m3，國家排放標(biāo)準(zhǔn)為50mg/m3，若采用活性炭吸附—蒸汽再生工藝，設(shè)計(jì)平衡吸附量0.18g/g，則活性炭床層理論最小用量與處理氣量之比(kg/m3)約為A.0.004??B.0.007??C.0.012??D.0.020答案：B解析：需去除750mg/m3，0.75g/m3，平衡吸附量0.18g/g，理論最小用量=0.75/0.18≈4.17g/m3=0.00417kg/m3，考慮余量取0.007。11.某硫酸烷基化裝置采用臥式重力分離器，設(shè)計(jì)液滴沉降速度0.12m/s，若氣體處理量提高50%，而分離器直徑不變，則理論上液滴最小可捕集直徑A.增大至1.22倍??B.增大至1.50倍??C.減小至0.82倍??D.不變答案：A解析：沉降速度∝d2，處理量增50%，氣速增50%，需沉降速度同步增50%，d∝√1.5≈1.22。12.在DCS組態(tài)中，若將流量PID輸出直接驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)閥，但現(xiàn)場閥為等百分比特性，而PID參數(shù)按線性整定，則實(shí)際系統(tǒng)A.小信號振蕩，大信號遲緩??B.全區(qū)間振蕩??C.小信號遲緩，大信號超調(diào)??D.無影響答案：A解析：等百分比閥在小開度增益低，PID按線性整定則小信號比例作用過強(qiáng)易振蕩；大開度增益高卻積分作用相對不足，顯得遲緩。13.某裝置采用膜分離回收氫氣，若進(jìn)料壓力提高10%，滲透側(cè)壓力不變，則氫氣回收率(滲透氣/原料氫)A.升高??B.降低??C.不變??D.先升后降答案：A解析：壓差增大，滲透通量增，截留側(cè)損失減少，回收率升高。14.在HAZOP分析中，引導(dǎo)詞“More”與參數(shù)“溫度”組合，最可能識別的偏差是A.冷卻水閥全開??B.反應(yīng)器超溫??C.攪拌停止??D.原料錯(cuò)卸答案：B解析：“More+溫度”即溫度偏高，直接對應(yīng)超溫。15.某企業(yè)實(shí)施能源管理體系，下列哪項(xiàng)屬于“主要能源使用”界定時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮A.辦公區(qū)照明??B.循環(huán)水冷卻塔風(fēng)機(jī)??C.裝置空冷器??D.實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)櫥答案：C解析：空冷器能耗占比大且可控，優(yōu)先列入主要能源使用。二、填空題（每空2分，共20分）16.某油品在40℃下運(yùn)動(dòng)粘度為32cSt，密度850kg/m3，則動(dòng)力粘度為________mPa·s。答案：27.2解析：μ=νρ=32×0.85=27.2mPa·s。17.某反應(yīng)速率常數(shù)k=2.5×10?exp(–4200/T)s?1，若溫度由350K升至360K，則k增加約________倍。答案：1.64解析：Arrhenius比值=exp[4200(1/350–1/360)]=exp(0.493)≈1.64。18.某離心泵NPSH_r=3.2m，吸入側(cè)容器液面絕對壓力110kPa，液體飽和蒸汽壓12kPa，密度980kg/m3，則最大允許安裝高度(安全余量0.5m)為________m。答案：5.9解析：H=(110–12)×1000/(980×9.81)–3.2–0.5≈5.9m。19.某固定床催化劑顆粒外擴(kuò)散有效因子η=0.85，若反應(yīng)為一級，則表觀反應(yīng)速率常數(shù)與真實(shí)常數(shù)之比為________。答案：0.85解析：一級反應(yīng)表觀k=ηk_true。20.某裝置年運(yùn)行8000h，循環(huán)水系統(tǒng)蒸發(fā)損失率1.6%，循環(huán)量25000m3/h，則年補(bǔ)水量約________m3。答案：3.2×10?解析：E=1.6%×25000×8000=3.2×10?m3。21.某硫酸裝置吸收塔采用98%酸，循環(huán)酸溫度80℃，若酸溫升高1℃，則SO?平衡分壓約升高_(dá)_______%。答案：7解析：經(jīng)驗(yàn)值每升高1℃，平衡分壓升高約7%。22.某列管式冷凝器，管外蒸汽冷凝α=8000W/(m2·K)，管內(nèi)冷卻水α=4000W/(m2·K)，管壁熱阻忽略，則總傳熱系數(shù)K≈________W/(m2·K)。答案：2667解析：1/K=1/8000+1/4000，K=2667。23.某天然氣管道DN500，設(shè)計(jì)壓力4MPa，若采用X70鋼，則最小壁厚(許用應(yīng)力200MPa，焊縫系數(shù)0.8，腐蝕余量1mm)為________mm。答案：7.8解析：t=PD/(2SE–P)+C=4×500/(2×200×0.8–4)+1≈6.8+1=7.8mm。24.某裝置排放廢氣NOx濃度500mg/m3，若采用選擇性催化還原(SCR)，氨氮摩爾比1.05，則理論氨耗約________kg/t廢氣。答案：0.38解析：NOx按NO?計(jì)，500mg=0.0114kmol，NH?=0.012kmol×17≈0.204kg，每噸廢氣0.204kg，考慮1.05倍≈0.38kg。25.某企業(yè)實(shí)施碳排放核算，外購電力排放因子0.610tCO?/MWh，年耗電1.2×10?kWh，則范圍二排放________tCO?。答案：7.32×10?解析：1.2×10?MWh×0.61=7.32×10?t。三、計(jì)算與推導(dǎo)題（共50分）26.(10分)某連續(xù)攪拌釜中進(jìn)行液相不可逆反應(yīng)A→B，速率方程–r_A=kC_A，k=0.15min?1。進(jìn)料C_A0=2.5kmol/m3，體積流量Q=0.8m3/min，要求出口C_A=0.25kmol/m3。(1)若采用單臺CSTR，求有效體積V。(2)若改用兩臺相同體積CSTR串聯(lián)，求單臺體積V′。(3)比較兩種方案總體積，說明差異原因。解：(1)單CSTR：τ=(C_A0–C_A)/(kC_A)=(2.5–0.25)/(0.15×0.25)=60minV=Qτ=0.8×60=48m3(2)雙CSTR串聯(lián)：設(shè)單臺出口C_A1，第二臺C_A2=0.25對第一臺：τ′=(C_A0–C_A1)/(kC_A1)對第二臺：τ′=(C_A1–C_A2)/(kC_A2)聯(lián)立得：C_A1=√(C_A0C_A2)=√(2.5×0.25)=0.79kmol/m3τ′=(2.5–0.79)/(0.15×0.79)=14.4min單臺V′=Qτ′=0.8×14.4=11.5m3，總23m3(3)雙串聯(lián)總?cè)莘e23m3，僅為單臺48%，因濃度推動(dòng)力逐級降低，CSTR串聯(lián)趨近PFR，減少返混損失。27.(12分)某廠擬從含丙酮5%（質(zhì)量）的水溶液中回收丙酮，采用常壓精餾，塔頂產(chǎn)品含丙酮95%，塔底≤0.1%。進(jìn)料1000kg/h，泡點(diǎn)進(jìn)料，回流比R=1.3R_min。平衡數(shù)據(jù)可近似為y=1.25x/(1+0.25x)。(1)用McCabe-Thiele法求理論板數(shù)(圖解或計(jì)算)。(2)若采用飽和蒸汽直接加熱，求蒸汽用量(kg/h)。(3)若再沸器用0.5MPa(g)飽和蒸汽，潛熱2100kJ/kg，求加熱蒸汽量。解：(1)物料衡算：總物料：F=D+W=1000丙酮：0.05×1000=0.95D+0.001W解得D=51.6kg/h，W=948.4kg/h平衡線：y=1.25x/(1+0.25x)q線：泡點(diǎn)進(jìn)料，q=1，垂直x_F=0.05最小回流：作圖得x_q=0.05，y_q=0.062，R_min=(x_D–y_q)/(y_q–x_F)=(0.95–0.062)/(0.062–0.05)=74R=1.3×74=96，顯然不合理，說明近似平衡線不適用，需改用實(shí)際VLE數(shù)據(jù)或軟件，但考試允許簡化。改用相對α=2.5，F(xiàn)enske：N_min=ln[(0.95/0.05)(0.999/0.001)]/ln2.5≈9.7Gillbert關(guān)聯(lián)得N≈18塊(含釜)。(2)飽和蒸汽直接加熱，蒸汽S與塔底W混合，設(shè)蒸汽純汽，塔底溫度100℃，潛熱2257kJ/kg。熱量衡算：Q=W·c_p·ΔT+潛熱損失，簡化取Q≈W·λ=948.4×2257=2.14×10?kJ/hS=Q/λ=948.4kg/h(3)間接加熱，再沸器熱負(fù)荷同上，0.5MPa潛熱2100kJ/kgS=2.14×10?/2100=1020kg/h28.(10分)某管殼式換熱器用冷卻水將工藝氣從180℃降至60℃，氣量8000kg/h，c_p=1.05kJ/(kg·K)。冷卻水由32℃升至45℃，c_p=4.18kJ/(kg·K)。總傳熱系數(shù)K=450W/(m2·K)，逆流。(1)求冷卻水用量。(2)求對數(shù)平均溫差ΔT_lm。(3)求所需面積A。(4)若采用交叉流(殼程1-2)，修正系數(shù)F=0.92，求面積A′。解：(1)Q=8000×1.05×(180–60)=1.008×10?kJ/h=280kWm_w=Q/[c_p(T_out–T_in)]=280/[4.18×(45–32)]=5.15kg/s=18540kg/h(2)ΔT1=180–45=135，ΔT2=60–32=28ΔT_lm=(135–28)/ln(135/28)=72.5℃(3)A=Q/(KΔT_lm)=280000/(450×72.5)=8.6m2(4)A′=A/F=8.6/0.92=9.3m229.(8分)某儲罐區(qū)設(shè)有4座5000m3內(nèi)浮頂汽油罐，年周轉(zhuǎn)量120×10?t，密度750kg/m3，真實(shí)蒸汽壓80kPa，浮盤密封系數(shù)K_R=0.9，靜止損耗系數(shù)K_S=0.4，求年揮發(fā)性有機(jī)物(VOC)排放噸數(shù)。(采用美國EPAAP-42簡化公式)解：L_T=L_R+L_SL_R=0.57×K_R×P^×M/(T+273)×V^n×N取M=68g/mol，T=25℃，n=1，V=5000m3，N=4L_R=0.57×0.9×80×68/298×5000×4=6.0t/aL_S=K_S×P^×V×N×365/1000=0.4×80×5000×4×365/1000=186.6t/a總排放=6.0+186.6≈192.6t/a30.(10分)某裝置反應(yīng)器出口氣體含CO?15%、H?S1%、H?50%、CH?34%，擬采用MDEA選擇性吸收脫除H?S，要求出口H?S≤10ppm，CO?共吸收率≤5%。已知：-亨利常數(shù)H?S：E=3.5MPa，CO?：E=25MPa-操作壓力3.0MPa，溫度40℃-液相MDEA濃度30%，質(zhì)量-傳質(zhì)系數(shù)K_Ga(H?S)=0.12kmol/(m3·h·kPa)，K_Ga(CO?)=0.08kmol/(m3·h·kPa)求：(1)理論液氣比L/G(摩爾)最小值。(2)若實(shí)際L/G=1.3(L/G)_min，求填料高度H。(3)簡述提高選擇性的工程措施。解：(1)最小液氣比由H?S平衡決定：y_1=0.01，y_2=10×10??，x_2=0(再生后)p_1=3.0×0.01=0.03MPa=30kPa平衡x_1=p_1/E=30/3500=0.00857(摩爾分?jǐn)?shù))(L/G)_min=(y_1–y_2)/(x_1–x_2)≈0.01/0.00857=1.17(2)實(shí)際L/G=1.3×1.17=1.52x_1=x_2+(y_1–y_2)/(L/G)=0+0.01/1.52=0.00658NTU=∫dy/(y–y)，近似對數(shù)平均推動(dòng)力：Δy_1=y_1–Ex_1=0.01–3.5×0.00658=0.01–0.023(負(fù)值，說明操作線斜率小于平衡線，需分段)改用傳質(zhì)單元：NTU=ln(y_1/y_2)=ln(0.01/10??)=6.9H=NTU×H_T，取H_T=G/(K_GaP)=0.5/(0.12×3)=1.39mH=6.9×1.39≈9.6m(3)提高選擇性：-降低停留時(shí)間，采用高效填料-控制MDEA濃度，避免過高導(dǎo)致CO?物理溶解增加-中間冷卻，抑制CO?反應(yīng)動(dòng)力學(xué)-添加選擇性促進(jìn)劑(如哌嗪)強(qiáng)化H?S化學(xué)吸收-采用閃蒸再生，減少CO?共解吸四、案例分析題(共30分)31.(15分)某大型煉化一體化企業(yè)計(jì)劃新建一套百萬噸級乙烷裂解制乙烯裝置，配套下游聚乙烯、環(huán)氧乙烷、乙二醇。項(xiàng)目可研階段需完成能量系統(tǒng)優(yōu)化。給定數(shù)據(jù)：-乙烷裂解爐出口溫度850℃，壓力0.15MPa，乙烯收率45%，甲烷15%，氫氣25%，其余為C?+與少量燃料氣。-急冷鍋爐產(chǎn)10MPa(g)蒸汽，產(chǎn)汽率1.25t/t乙烷。-壓縮系統(tǒng)五段，總軸功率850kWh/t乙烯。-深冷分離需–100℃級冷量，丙烯+乙烯復(fù)疊制冷，COP=0.45。-循環(huán)乙烷需加熱至650℃再裂解，對流段煙氣余熱用于預(yù)熱。要求：(1)繪制能量流程圖(文字描述即可)，標(biāo)明主要熱流>10MW節(jié)點(diǎn)。(2)計(jì)算單位乙烯產(chǎn)品能耗(GJ/t)，并與行業(yè)標(biāo)桿(14GJ/t)對比。(3)提出三項(xiàng)能量優(yōu)化措施，量化節(jié)能效果。解：(1)能量流程：-裂解爐燃料燃燒→850℃煙氣→對流段預(yù)熱乙烷、鍋爐給水→200℃排煙(10MW)-急冷鍋爐→10MPa蒸汽(1.25t/t乙烷=1.25/0.45=2.78t/t乙烯，潛熱2.78×2150=6.0GJ/t，折合功率6.0×1000/3.6=167MW)-壓縮系統(tǒng)850kWh/t=3.06GJ/t-制冷系統(tǒng)：需移出裂解氣低溫?zé)?潛熱，估算冷量1.8GJ/t，電耗1.8/0.45=4.0GJ/t-精餾再沸器：低壓蒸汽0.8GJ/t-預(yù)熱乙烷：煙氣余熱回收2.5GJ/t(2)總輸入：燃料+電+蒸汽燃料：爐效率92%，需燃料(6.0+2.5)/0.92=9.24GJ/t電：3.06+4.0=7.06GJ/t(按一次能源3.3倍折算)≈23.3GJ/t蒸汽：0.8GJ/t(已折算)合計(jì)≈33.3GJ/t，遠(yuǎn)高于14GJ/t，說明需扣除自產(chǎn)蒸汽與余熱：凈能耗=燃料9.24+電7.06+外購蒸汽0.8–自產(chǎn)蒸汽6.0=11.1GJ/t，接近標(biāo)桿。(3)優(yōu)化措施：a.裂解爐輻射段爐管采用扭曲管+陶瓷涂層，提高傳熱強(qiáng)度，爐效率提至95%，燃料節(jié)省0.4GJ/tb.急冷鍋爐出口500℃煙氣用于驅(qū)動(dòng)ORC發(fā)電，發(fā)電50kWh/t，折合0.17GJ/tc.深冷分離采用分凝分離器+液壓膨脹機(jī)，減少制冷功耗15%，節(jié)電0.6GJ/t合計(jì)節(jié)能1.17GJ/t，凈能耗降至