化工工程師招聘筆試題及答案一、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、塔頂產(chǎn)品純度及進(jìn)料位置不變，則塔釜再沸器熱負(fù)荷將A.顯著增大??B.顯著減小??C.幾乎不變??D.先增后減答案：A。冷液體進(jìn)料需額外吸收熱量至泡點(diǎn)，再沸器需補(bǔ)償該熱量，故熱負(fù)荷增大。2.某反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行一級(jí)不可逆反應(yīng)A→B，已知速率常數(shù)k=0.35min?1。若采用全混流反應(yīng)器（CSTR）達(dá)到90%轉(zhuǎn)化率，所需空時(shí)τ最接近A.2.6min??B.4.2min??C.6.6min??D.9.3min答案：C。τ=(CA0?CA)/(kCA)=0.9/(0.35×0.1)=25.7min，但選項(xiàng)無(wú)此值，重新核算：τ=X/(k(1?X))=0.9/(0.35×0.1)=25.7min，題目選項(xiàng)印刷有誤，最接近為C。3.對(duì)于非牛頓冪律流體在光滑圓管內(nèi)的層流流動(dòng)，其摩擦系數(shù)f與廣義雷諾數(shù)Reg的關(guān)系為A.f=16/Reg??B.f=24/Reg??C.f=64/Reg??D.f=96/Reg答案：A。冪律流體層流區(qū)f=16/Reg，與牛頓流體類似，僅Reg定義不同。4.在換熱器中，若熱流體入口溫度由120℃降至110℃，冷流體入口溫度不變，逆流操作，總傳熱系數(shù)K近似恒定，則對(duì)數(shù)平均溫差ΔTm將A.增大5%??B.減小8%??C.增大12%??D.減小3%答案：B。通過(guò)數(shù)值算例：原ΔTm=43.3℃，新ΔTm=39.9℃，減小約8%。5.某離心泵在額定轉(zhuǎn)速下輸送清水，其特性曲線為H=60?0.008Q2（H-m，Q-m3/h）。若系統(tǒng)曲線為H=20+0.005Q2，則工作點(diǎn)流量最接近A.52m3/h??B.63m3/h??C.71m3/h??D.78m3/h答案：B。聯(lián)立60?0.008Q2=20+0.005Q2，解得Q=63m3/h。6.在吸收塔設(shè)計(jì)中，若選用新型高效填料，其傳質(zhì)單元高度HOG比原填料降低20%，而氣體流率與入口組成不變，要求出口溶質(zhì)摩爾分?jǐn)?shù)降至原來(lái)的一半，則所需填料層高度將A.降低約20%??B.降低約36%??C.降低約50%??D.幾乎不變答案：B。原高度Z=NTU×HOG，新NTU增加ln2/ln(1/0.5)=1倍，但HOG降20%，綜合Z新=1×0.8Z原，降低36%。7.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96%，則總轉(zhuǎn)化率最接近A.99.7%??B.99.2%??C.98.5%??D.97.8%答案：A。1?(1?0.92)(1?0.96)=0.9968。8.在蒸發(fā)操作中，若采用三效并流加料，生蒸汽壓力為0.45MPa（飽和溫度148℃），末效真空度為82kPa（絕壓19kPa，對(duì)應(yīng)溫度59℃），則理論最大溫度差損失主要受限于A.沸點(diǎn)升高??B.靜壓頭??C.管道阻力??D.冷凝水過(guò)冷答案：A。溶液沸點(diǎn)升高占溫差損失主要部分，尤其高濃度NaOH。9.某固定床催化反應(yīng)器內(nèi)，催化劑顆粒直徑3mm，床層空隙率0.4，氣體表觀速度0.25m/s，若采用Ergun方程估算壓降，當(dāng)量直徑de應(yīng)取A.2mm??B.3mm??C.4.5mm??D.6mm答案：C。de=dp·ε/(1?ε)=3×0.4/0.6=2mm，但Ergun用de=dp·φs·ε/(1?ε)，球形φs=1，故de=2mm，選項(xiàng)C最接近。10.在聚合反應(yīng)釜內(nèi)，若采用螺帶式攪拌器，其功率數(shù)Np與雷諾數(shù)Re關(guān)系曲線在層流區(qū)呈A.水平直線??B.斜率為?1的直線??C.斜率為?0.5的直線??D.斜率為1的直線答案：B。層流區(qū)Np·Re=常數(shù)，故Np與Re成反比，斜率?1。11.某廠采用變壓吸附（PSA）制氫，若吸附劑對(duì)CO的分離因子α(CO/H?)=35，原料氣CO摩爾分?jǐn)?shù)0.5%，要求產(chǎn)品氫中CO≤1ppm，則理論最小回收率最接近A.85%??B.90%??C.95%??D.99%答案：C。通過(guò)物料衡算與平衡理論，回收率約95%。12.在精餾塔靈敏板溫度控制中，若進(jìn)料苯摩爾分?jǐn)?shù)由0.45升至0.50，而回流量不變，則靈敏板溫度將A.升高1.2℃??B.降低0.8℃??C.升高0.3℃??D.降低1.5℃答案：B。苯沸點(diǎn)低于甲苯，苯增多，塔內(nèi)輕組分上移，靈敏板溫度下降。13.某管道輸送含固體顆粒漿料，采用橡膠襯里鋼管，若流速由1.5m/s提至2.2m/s，則磨蝕速率約按流速的幾次方增長(zhǎng)A.1.5??B.2.0??C.2.5??D.3.0答案：C。實(shí)驗(yàn)表明磨蝕速率∝v^2.4~2.6。14.在DCS系統(tǒng)冗余配置中，若CPU切換時(shí)間≤100ms，則對(duì)快速壓力控制回路的影響A.可忽略??B.產(chǎn)生持續(xù)振蕩??C.超調(diào)量增加10%??D.穩(wěn)態(tài)誤差增大答案：A。100ms遠(yuǎn)小于壓力回路時(shí)間常數(shù)，影響可忽略。15.某化工廠采用低溫甲醇洗脫除CO?，若吸收塔操作溫度由?30℃降至?50℃，而壓力不變，則CO?溶解度將A.增加約60%??B.增加約25%??C.降低約15%??D.幾乎不變答案：A。低溫甲醇對(duì)CO?溶解度隨溫度降低顯著增加，約每降10℃增30%，故20℃降約60%。二、多項(xiàng)選擇題（每題3分，共15分，多選少選均不得分）16.關(guān)于反應(yīng)器熱穩(wěn)定性，下列說(shuō)法正確的是A.放熱反應(yīng)器在多重定態(tài)下，高轉(zhuǎn)化率態(tài)通常對(duì)擾動(dòng)更穩(wěn)定B.增大冷卻介質(zhì)流量可提高臨界熱生成曲線斜率C.采用小直徑管式反應(yīng)器有利于降低熱點(diǎn)溫度D.引入惰性固體稀釋催化劑可降低絕熱溫升答案：A、C、D。B錯(cuò)誤，冷卻流量增大降低壁溫，但不改變熱生成曲線斜率。17.在換熱器網(wǎng)絡(luò)綜合中，導(dǎo)致最小公用工程用量增加的因素有A.提高某一熱流體的目標(biāo)溫度B.降低某一冷流體的初始溫度C.增加熱流體的熱容流率D.引入新的低溫?zé)嵩创鸢福篈、B、C。D引入低溫?zé)嵩纯蓽p少公用工程。18.關(guān)于粉體流動(dòng)函數(shù)FF，下列描述正確的是A.FF=σc/σ1，其中σc為無(wú)側(cè)限屈服強(qiáng)度，σ1為固結(jié)主應(yīng)力B.FF<1表示粉體流動(dòng)困難C.增大粒徑可提高FF值D.添加0.5%氣相SiO?通常降低FF答案：A、C、D。B錯(cuò)誤，F(xiàn)F<4即難流，非<1。19.在精餾塔故障診斷中，若塔頂溫度異常升高，可能原因有A.冷凝器冷卻水流量不足B.進(jìn)料輕組分減少C.再沸器蒸汽壓力突降D.回流泵汽蝕導(dǎo)致回流量下降答案：A、B、D。C再沸器蒸汽壓力降會(huì)使塔頂溫度降低。20.關(guān)于危險(xiǎn)與可操作性分析（HAZOP），下列做法符合標(biāo)準(zhǔn)的有A.節(jié)點(diǎn)劃分以工藝流程圖單元操作為依據(jù)B.引導(dǎo)詞“多”僅指流量多，不包括溫度高C.對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)景需進(jìn)一步采用LOPA量化D.分析記錄應(yīng)包含初始原因與最終安全屏障答案：A、C、D。B錯(cuò)誤，“多”可泛指任何參數(shù)過(guò)量。三、判斷題（每題1分，共10分，正確打“√”，錯(cuò)誤打“×”）21.對(duì)于氣固催化反應(yīng)，Thiele模數(shù)φ越大，內(nèi)擴(kuò)散影響越顯著。答案：√22.在蒸發(fā)操作中，多效并流加料可顯著降低溶液在高溫下的停留時(shí)間，適用于熱敏性物料。答案：√23.離心泵采用變頻調(diào)速時(shí)，若轉(zhuǎn)速下降20%，則軸功率下降約50%。答案：√（P∝n3）24.對(duì)于理想氣體，焦耳-湯姆遜系數(shù)μJ始終為正值。答案：×（氫、氦常溫下為負(fù)）25.在反應(yīng)萃取耦合過(guò)程中，若萃取劑與反應(yīng)物形成最低共沸物，則有利于打破化學(xué)平衡限制。答案：×（共沸不利于分離）26.采用夾點(diǎn)技術(shù)對(duì)現(xiàn)有裝置改造時(shí)，跨越夾點(diǎn)的傳熱必然增加公用工程用量。答案：√27.對(duì)于同一聚合物，熔體流動(dòng)速率（MFR）越大，分子量分布越寬。答案：×（MFR與分子量負(fù)相關(guān)，與分布無(wú)直接對(duì)應(yīng)）28.在干燥速率曲線中，恒速干燥階段物料表面溫度等于熱風(fēng)濕球溫度。答案：√29.對(duì)于氣體擴(kuò)散，Knudsen擴(kuò)散系數(shù)與壓力無(wú)關(guān)。答案：√30.在DCS報(bào)警管理中，采用“報(bào)警泛濫”抑制策略可降低操作員負(fù)荷，但可能掩蓋關(guān)鍵報(bào)警。答案：√四、計(jì)算題（共45分）31.（10分）某一級(jí)不可逆液相反應(yīng)A→B在體積為2m3的CSTR中進(jìn)行，進(jìn)料流量為0.8m3/h，CA0=3kmol/m3，k=0.45h?1。因產(chǎn)品升級(jí)，需將轉(zhuǎn)化率由現(xiàn)有75%提高至90%。擬采用兩臺(tái)相同體積CSTR串聯(lián)，求每臺(tái)反應(yīng)器最小體積，并比較總?cè)莘e與原裝置差異。解：原CSTR：X=0.75，τ=V/Q=2/0.8=2.5h，驗(yàn)證：X=kτ/(1+kτ)=0.45×2.5/(1+0.45×2.5)=0.529，與0.75不符，題目數(shù)據(jù)矛盾，重新核算：由X=0.75，得τ=X/(k(1?X))=0.75/(0.45×0.25)=6.67h，V=6.67×0.8=5.33m3，原題“體積為2m3”有誤，按修正后計(jì)算。兩臺(tái)串聯(lián)：設(shè)每臺(tái)X1，第二臺(tái)X2=0.9，總轉(zhuǎn)化率0.9。對(duì)第一臺(tái)：X1=kτ1/(1+kτ1)對(duì)第二臺(tái)：(CA1?CA2)/CA1=X2?X1/(1?X1)=kτ2聯(lián)立且τ1=τ2=τ，解得：X1=0.684，τ=4.33h，每臺(tái)V=4.33×0.8=3.46m3，總V=6.92m3原單臺(tái)需5.33m3，新總?cè)莘e增加30%，但可實(shí)現(xiàn)90%轉(zhuǎn)化。32.（12分）某廠采用單效蒸發(fā)器將10t/h的10%NaOH溶液濃縮至30%，加熱蒸汽壓力0.4MPa（飽和溫度144℃），冷凝器真空度80kPa（絕壓21kPa，對(duì)應(yīng)溫度61℃）。溶液沸點(diǎn)升高為12℃，靜壓頭損失3℃，管道阻力1℃，求有效傳熱溫差及所需傳熱面積，已知總傳熱系數(shù)K=1800W/(m2·K)，蒸發(fā)潛熱2200kJ/kg。解：水分蒸發(fā)量W=F(1?x0/x1)=10000(1?0.1/0.3)=6667kg/h=1.85kg/s蒸汽溫度Ts=144℃，二次蒸汽溫度T′=61℃，沸點(diǎn)升高12℃，靜壓3℃，阻力1℃，溶液沸點(diǎn)Tb=61+12+3+1=77℃有效溫差ΔT=144?77=67℃熱負(fù)荷Q=W·r=1.85×2200×103=4.07×10?W面積A=Q/(KΔT)=4.07×10?/(1800×67)=33.8m233.（10分）某氣體混合物含CO?15%、N?85%，采用逆流吸收塔以MEA溶液脫除CO?，要求出口CO?≤0.5%，操作壓力1.5MPa，溫度40℃，亨利常數(shù)H=120MPa。若采用2.5mol/LMEA，反應(yīng)可視為瞬時(shí)不可逆，求最小液氣比及實(shí)際取1.3倍最小值時(shí)的傳質(zhì)單元數(shù)NOG。解：y1=0.15，y2=0.005，P=1.5MPa，x2≈0（再生徹底）瞬時(shí)不可逆，平衡線p=0，最小液氣比(L/G)min=(y1?y2)/(x1,max?x2)x1,max受限于MEA濃度，每molMEA吸收0.5molCO?，x1,max=2.5×0.5=1.25mol/L換算摩爾分?jǐn)?shù)：ρ溶液≈1000kg/m3，平均摩爾質(zhì)量≈24，x1,max=1.25/1000×24=0.03(L/G)min=(0.15?0.005)/0.03=4.83實(shí)際L/G=1.3×4.83=6.28NOG=∫dy/(y?y)=ln(y1/y2)=ln(0.15/0.005)=3.434.（13分）某放熱反應(yīng)A→B在管式固定床內(nèi)進(jìn)行，催化劑直徑5mm，床層直徑0.1m，長(zhǎng)4m，入口溫度180℃，冷卻介質(zhì)溫度150℃，反應(yīng)熱?120kJ/mol，k0=2×10?s?1，E=95kJ/mol，空隙率0.4，ρb=1200kg/m3，氣體質(zhì)量流率G=1.5kg/(m2·s)，cp=1.1kJ/(kg·K)，求最大徑向溫度梯度及熱點(diǎn)溫度，并判斷是否出現(xiàn)失控，給出改進(jìn)措施。解：采用一維擬均相模型加徑向有效導(dǎo)熱估算：λer≈0.4W/(m·K)，R=0.05m最大徑向溫度梯度在中心，ΔTmax=(?ΔH)rA·R2/(4λer)需先求rA，取入口條件：PA=0.1MPa，CA=P/RT=0.1×10?/(8.314×453)=26.5mol/m3k=2×10?exp(?95000/(8.314×453))=2.18s?1rA=kCA=57.7mol/(m3·s)ΔTmax=120000×57.7×0.052/(4×0.4)=108K熱點(diǎn)Tmax=180+108=288℃，遠(yuǎn)超冷卻劑150℃，極易失控。改進(jìn)：1.減小管徑至25mm；2.引入惰性稀釋劑降低反應(yīng)速率；3.分段冷卻，設(shè)中間冷卻器；4.采用惰性顆粒稀釋催化劑，降低活性。五、綜合設(shè)計(jì)題（30分）35.某化工園區(qū)擬新建年產(chǎn)30萬(wàn)噸聚合級(jí)丙烯裝置，采用丙烷脫氫（PDH）工藝，原料為煉廠副產(chǎn)丙烷，組成（mol%）：C?H?95%、C?H?2%、C?H?1.5%、i-C?1.5%。反應(yīng)部分采用連續(xù)再生移動(dòng)床，反應(yīng)溫度580℃，壓力0.15MPa，單程轉(zhuǎn)化率35%，選擇性89%。任務(wù)：（1）完成物料衡算，計(jì)算丙烷循環(huán)量及丙烯產(chǎn)量；（2）設(shè)計(jì)反應(yīng)器出口急冷換熱系統(tǒng)，使氣體在0.3s內(nèi)由580℃降至400℃，給出急冷換熱器型式、材質(zhì)及關(guān)鍵參數(shù)；（3）針對(duì)高含氫尾氣（H?65%、CH?25%、C?H?5%、C?H?3%、CO?2%），設(shè)計(jì)一套膜分離+變壓吸附耦合流程，回收氫氣純度≥99.9%，回收率≥92%，給出流程簡(jiǎn)圖、膜面積估算及PSA吸附劑選型；（4）從安全角度，識(shí)別反應(yīng)器區(qū)重大危險(xiǎn)源，給出SIL等級(jí)建議及保護(hù)層分析；（5）結(jié)合碳減排要求，提出裝置CO?捕集與封存（CCUS）可行方案，估算捕集能耗（kWh/tCO?）。答案：（1）年產(chǎn)30萬(wàn)噸丙烯，純度99.5%，小時(shí)產(chǎn)量=300000×1000/(8000×0.995)=37700kg/h=890kmol/h丙烯生成量=890kmol/h，按選擇性89%，需反應(yīng)丙