2025年大學(xué)大四（化學(xué)工程與工藝）化工工藝設(shè)計(jì)測(cè)試題及答案

（考試時(shí)間：90分鐘滿分100分）班級(jí)______姓名______第I卷（選擇題共40分）答題要求：每題只有一個(gè)正確答案，請(qǐng)將正確答案的序號(hào)填在括號(hào)內(nèi)。(總共20題，每題2分)1.化工工藝設(shè)計(jì)中，首先要考慮的是（）A.產(chǎn)品方案B.工藝流程C.設(shè)備選型D.廠址選擇2.以下哪種反應(yīng)器適用于連續(xù)生產(chǎn)且反應(yīng)速度快的化工過(guò)程（）A.間歇反應(yīng)器B.連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器C.管式反應(yīng)器D.固定床反應(yīng)器3.在化工工藝流程圖中，儀表控制點(diǎn)用（）表示。A.細(xì)實(shí)線B.粗實(shí)線C.虛線D.點(diǎn)劃線4.化工生產(chǎn)中，物料衡算的基準(zhǔn)是（）A.質(zhì)量守恒定律B.能量守恒定律C.物料流量D.反應(yīng)轉(zhuǎn)化率5.對(duì)于熱敏性物料的干燥，宜采用（）A.熱風(fēng)干燥B.真空干燥C.噴霧干燥D.流化床干燥6.化工工藝設(shè)計(jì)中，熱量衡算的目的不包括（）A.確定加熱劑和冷卻劑的用量B.計(jì)算設(shè)備的熱負(fù)荷C.評(píng)估能量利用效率D.確定反應(yīng)的熱效應(yīng)7.以下哪種分離方法基于物質(zhì)的沸點(diǎn)差異（）A.過(guò)濾B.萃取C.精餾D.離子交換8.化工設(shè)備的材質(zhì)選擇主要考慮的因素不包括（）A.耐腐蝕性B.強(qiáng)度C.美觀性D.經(jīng)濟(jì)性9.在化工工藝流程圖中，主要物料管道用（）表示。A.粗實(shí)線B.細(xì)實(shí)線C.虛線D.點(diǎn)劃線10.化工生產(chǎn)中，催化劑的作用是（）A.提高反應(yīng)溫度B.降低反應(yīng)活化能C.增加反應(yīng)物濃度D.改變反應(yīng)熱效應(yīng)11.對(duì)于大規(guī)?；どa(chǎn)，以下哪種生產(chǎn)方式更合適（）A.間歇生產(chǎn)B.連續(xù)生產(chǎn)C.半連續(xù)生產(chǎn)D.不確定12.化工工藝設(shè)計(jì)中，工藝流程的確定依據(jù)不包括（）A.化學(xué)反應(yīng)原理B.產(chǎn)品質(zhì)量要求C.設(shè)備價(jià)格D.生產(chǎn)規(guī)模13.以下哪種單元操作常用于分離液體混合物中的不同組分（）A.吸收B.蒸餾C.干燥D.粉碎14.化工設(shè)備的設(shè)計(jì)壓力是指（）A.正常操作壓力B.最高工作壓力C.安全閥起跳壓力D.設(shè)計(jì)溫度下的壓力15.在化工工藝流程圖中，輔助物料管道用（）表示。A.粗實(shí)線B.細(xì)實(shí)線C.虛線D.點(diǎn)劃線16.化工生產(chǎn)中，反應(yīng)釜的攪拌器作用不包括（）A.使物料混合均勻B.促進(jìn)傳熱C.防止物料沉淀D.提高反應(yīng)壓力17.對(duì)于易聚合物料的儲(chǔ)存，應(yīng)采取的措施是（）A.加入阻聚劑B.升高溫度C.增加氧氣含量D.不采取措施18.化工工藝設(shè)計(jì)中，安全設(shè)計(jì)的首要原則是（）A.防火B(yǎng).防爆C.防中毒D.保證人員和設(shè)備安全19.以下哪種傳熱方式在化工生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛（）A.傳導(dǎo)傳熱B.對(duì)流傳熱C.輻射傳熱D.不確定20.化工生產(chǎn)中，物料輸送設(shè)備不包括（）A.泵B.壓縮機(jī)C.離心機(jī)D.反應(yīng)釜第II卷（非選擇題共60分）（一）填空題（每題2分，共10分）1.化工工藝設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容包括產(chǎn)品方案、工藝流程、設(shè)備選型、______等。2.物料衡算的基本步驟包括確定衡算對(duì)象、選擇衡算基準(zhǔn)、列出______、求解未知量。3.化工生產(chǎn)中，常用的加熱劑有______、蒸汽等。4.精餾塔的主要結(jié)構(gòu)包括塔體、______、再沸器等。5.化工工藝流程圖分為______流程圖和施工流程圖。（二）簡(jiǎn)答題（每題10分，共20分）1.簡(jiǎn)述化工工藝設(shè)計(jì)中工藝流程確定的一般步驟。2.說(shuō)明化工生產(chǎn)中常用的分離方法及其適用范圍。（三）計(jì)算題（每題15分，共30分）1.某化工生產(chǎn)過(guò)程中，原料A的進(jìn)料量為1000kg/h，進(jìn)料濃度為90%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），產(chǎn)品中A的含量要求為95%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），已知該過(guò)程的轉(zhuǎn)化率為80%，求產(chǎn)品的產(chǎn)量。2.某反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行一化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)熱為-500kJ/mol，反應(yīng)物流量為5mol/s，反應(yīng)釜的散熱速率為100kJ/s，若反應(yīng)釜內(nèi)物料的比熱容為2kJ/(kg·K)，物料質(zhì)量為1000kg，初始溫度為25℃，求反應(yīng)1小時(shí)后物料的溫度。（四）案例分析題（共20分）材料：某化工企業(yè)計(jì)劃新建一套甲醇生產(chǎn)裝置，工藝設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)時(shí)，考慮了多種因素。在產(chǎn)品方案確定方面，根據(jù)市場(chǎng)需求，最終確定以生產(chǎn)高純度甲醇為主。在工藝流程設(shè)計(jì)中，采用了天然氣轉(zhuǎn)化制合成氣，再經(jīng)合成、精餾等步驟得到甲醇。設(shè)備選型時(shí)，選用了先進(jìn)的轉(zhuǎn)化爐、合成反應(yīng)器、精餾塔等設(shè)備。同時(shí)，在安全設(shè)計(jì)方面，設(shè)置了多種安全措施，如防火、防爆、防中毒等設(shè)施。問(wèn)題1：分析該工藝設(shè)計(jì)中產(chǎn)品方案確定的依據(jù)。（10分）問(wèn)題2：簡(jiǎn)述該工藝流程中天然氣轉(zhuǎn)化制合成氣的主要化學(xué)反應(yīng)原理。（10分）（五）設(shè)計(jì)題（共20分）材料：某化工企業(yè)欲設(shè)計(jì)一套年產(chǎn)10萬(wàn)噸的尿素生產(chǎn)裝置。已知原料為氨氣和二氧化碳，產(chǎn)品要求尿素純度不低于99.5%。問(wèn)題：請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)該尿素生產(chǎn)裝置的工藝流程，并簡(jiǎn)要說(shuō)明各步驟的作用。（20分）答案：1.A2.C3.D4.A5.B6.D7.C8.C9.A10.B11.B12.C13.B14.B15.C16.D17.A18.D19.B20.D填空題答案：1.車間布置設(shè)計(jì)2.物料平衡方程式3.導(dǎo)熱油4.冷凝器5.方案簡(jiǎn)答題答案：1.確定生產(chǎn)方法；根據(jù)生產(chǎn)方法確定工藝流程的組成；計(jì)算各工序的物料流量和設(shè)備負(fù)荷；進(jìn)行工藝流程的優(yōu)化和調(diào)整。2.過(guò)濾：分離固體和液體混合物；離心分離：分離懸浮液中的固體和液體；蒸餾：分離液體混合物中的不同組分；萃?。悍蛛x液體混合物中溶解度不同的組分；吸收：分離氣體混合物中的不同組分。計(jì)算題答案：1.設(shè)產(chǎn)品產(chǎn)量為xkg/h，原料A進(jìn)入反應(yīng)的量為1000×90%=900kg/h，反應(yīng)后剩余A的量為900×(1-80%)=180kg/h，產(chǎn)品中A的量為x×95%，則180=x×95%，解得x=189.47kg/h。2.反應(yīng)1小時(shí)反應(yīng)物放出的熱量為5×500×3600=9×10^6kJ，反應(yīng)釜吸收的熱量為100×3600=3.6×10^5kJ，物料吸收的熱量為Q=mcΔT=1000×2×ΔT，根據(jù)熱量平衡，9×10^6-3.6×10^5=1000×2×ΔT，解得ΔT=4320K，物料最終溫度為25+4320=4345℃（不合理，說(shuō)明有散熱等其他因素未考慮周全，實(shí)際計(jì)算需更精確分析）。案例分析題答案：?jiǎn)栴}1：依據(jù)市場(chǎng)需求，市場(chǎng)對(duì)高純度甲醇有需求，所以確定以生產(chǎn)高純度甲醇為主的產(chǎn)品方案，以滿足市場(chǎng)需求獲取經(jīng)濟(jì)效益。問(wèn)題2：主要化學(xué)反應(yīng)原理為：CH?+H?O→CO+3H?（甲烷與水蒸氣反應(yīng)生成一氧化碳和氫氣）；CO+H?O→CO?+H?（一氧化碳與水蒸氣反應(yīng)生成二氧化碳和氫氣），最終得到合成氣（主要成分是一氧化碳和氫氣）。設(shè)計(jì)題答案：工