2025年注冊(cè)化工工程師考試化工工藝試題及答案1.單項(xiàng)選擇題（每題1分，共20分）1.1在乙烯裂解裝置中，為提高乙烯收率，通常采用的裂解爐出口溫度范圍是A.650–700℃B.750–800℃C.820–870℃D.920–970℃答案：C1.2對(duì)于氣固相催化反應(yīng)，若催化劑顆粒內(nèi)擴(kuò)散阻力不可忽略，則表觀反應(yīng)級(jí)數(shù)將A.高于本征級(jí)數(shù)B.低于本征級(jí)數(shù)C.等于本征級(jí)數(shù)D.與顆粒粒度無(wú)關(guān)答案：B1.3在甲醇合成回路中，為防止銅基催化劑中毒，原料氣中硫含量應(yīng)低于A.0.1ppmB.0.5ppmC.1.0ppmD.5.0ppm答案：A1.4某精餾塔進(jìn)料為飽和液體，回流比R=2.5，塔頂產(chǎn)品采出率D/F=0.4，則提餾段液氣比L′/V′為A.1.25B.1.50C.1.75D.2.00答案：B1.5在乙苯脫氫制苯乙烯工藝中，加入高溫水蒸氣的核心目的不包括A.提供熱量B.降低烴分壓C.抑制結(jié)焦D.提高反應(yīng)平衡常數(shù)答案：D1.6對(duì)于一級(jí)不可逆反應(yīng)，若間歇釜反應(yīng)時(shí)間t與全混流連續(xù)釜空時(shí)τ相等，則兩者轉(zhuǎn)化率X的關(guān)系為A.X間歇=X連續(xù)B.X間歇>X連續(xù)C.X間歇<X連續(xù)D.無(wú)法確定答案：B1.7在天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化制氫流程中，通常設(shè)置高溫變換（HTS）與低溫變換（LTS）兩段，其CO最終轉(zhuǎn)化率約A.80%B.90%C.95%D.99%答案：D1.8某氣體冷卻器采用翅片管，翅片效率ηf=0.85，翅片面積與光管面積之比為7:1，則總表面效率ηo為A.0.87B.0.89C.0.91D.0.93答案：B1.9在丙烯腈裝置中，反應(yīng)器出口氣體用水吸收丙烯腈，該吸收過(guò)程屬于A.物理吸收，氣膜控制B.物理吸收，液膜控制C.化學(xué)吸收，氣膜控制D.化學(xué)吸收，液膜控制答案：A1.10對(duì)于離心泵，當(dāng)輸送液體黏度增大時(shí)，其效率變化趨勢(shì)為A.升高B.不變C.降低D.先升后降答案：C1.11在尿素合成塔中，NH3與CO2生成甲銨的反應(yīng)熱約為A.–20kJmol1B.–40kJmol1C.–60kJmol1D.–80kJmol1答案：C1.12某列管式換熱器，管程走冷卻水，殼程走熱氣體，若冷卻水流量增加一倍，總傳熱系數(shù)K約A.增加5%B.增加10%C.增加20%D.增加40%答案：B1.13在苯酚丙酮裝置中，異丙苯氧化液中CHP濃度一般控制在A.10–15%B.20–25%C.30–35%D.40–45%答案：B1.14對(duì)于可逆放熱反應(yīng)，最佳溫度序列隨轉(zhuǎn)化率升高而A.升高B.降低C.不變D.先升后降答案：B1.15某吸收塔用NaOH溶液吸收CO2，若液相NaOH濃度提高，則液相傳質(zhì)系數(shù)kL將A.增大B.減小C.不變D.先增后減答案：A1.16在PTA裝置中，氧化反應(yīng)器尾氣氧含量通?？刂圃贏.1–2%B.3–4%C.5–6%D.7–8%答案：B1.17對(duì)于氣液反應(yīng)，若Ha數(shù)>>3，則反應(yīng)區(qū)域?yàn)锳.液膜內(nèi)快速反應(yīng)B.液相主體慢速反應(yīng)C.氣膜控制D.液膜與主體共同答案：A1.18某精餾塔采用熱泵技術(shù)，將塔頂蒸汽壓縮后作為再沸器熱源，其COP約為A.2–3B.4–5C.6–7D.8–9答案：A1.19在硫酸生產(chǎn)中，SO2轉(zhuǎn)化器一段出口溫度一般控制在A.400℃B.450℃C.500℃D.550℃答案：B1.20對(duì)于固定床催化反應(yīng)器，若床層壓降ΔP與表觀氣速u的1.8次方成正比，則流動(dòng)狀態(tài)接近A.層流B.過(guò)渡流C.湍流D.無(wú)法判斷答案：C2.多項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分；每題至少有兩個(gè)正確答案，多選少選均不得分）2.1下列措施中，可有效降低精餾塔再沸器能耗的有A.增設(shè)中間再沸器B.提高塔壓C.采用高效塔板D.預(yù)熱進(jìn)料答案：A、C、D2.2關(guān)于反應(yīng)器熱穩(wěn)定性，下列說(shuō)法正確的有A.放熱反應(yīng)器存在多態(tài)B.冷卻介質(zhì)溫度升高可能導(dǎo)致失控C.增大傳熱面積可提高穩(wěn)定性D.降低進(jìn)料溫度一定提高穩(wěn)定性答案：A、B、C2.3在天然氣脫水工藝中，三甘醇（TEG）吸收法的特點(diǎn)包括A.常壓再生B.露點(diǎn)降可達(dá)40℃C.需汽提氣D.能耗低于分子篩答案：B、C、D2.4下列屬于非牛頓流體的有A.聚丙烯熔體B.水煤漿C.空氣D.番茄醬答案：A、B、D2.5關(guān)于離心壓縮機(jī)喘振，下列說(shuō)法正確的有A.與管網(wǎng)特性有關(guān)B.可通過(guò)放循環(huán)防止C.轉(zhuǎn)速越高越易喘振D.與氣體分子量無(wú)關(guān)答案：A、B、C2.6在氯乙烯懸浮聚合中，影響顆粒形態(tài)的因素有A.分散劑種類B.攪拌轉(zhuǎn)速C.聚合溫度D.引發(fā)劑濃度答案：A、B、C、D2.7下列屬于膜分離過(guò)程的有A.微濾B.超濾C.反滲透D.電滲析答案：A、B、C、D2.8對(duì)于管殼式換熱器，下列可提高總傳熱系數(shù)的措施有A.提高殼程折流板間距B.減小管壁厚度C.采用波紋管D.提高流體流速答案：B、C、D2.9在氨合成回路中，導(dǎo)致循環(huán)氣中惰氣（CH4+Ar）升高的原因有A.補(bǔ)充氣惰氣含量高B.弛放氣量減少C.合成塔轉(zhuǎn)化率下降D.循環(huán)量增加答案：A、B2.10關(guān)于反應(yīng)精餾，下列說(shuō)法正確的有A.可突破化學(xué)平衡限制B.適用于可逆反應(yīng)C.塔板即為反應(yīng)器D.回流比越高越好答案：A、B、C3.填空題（每空2分，共20分）3.1某一級(jí)反應(yīng)速率常數(shù)k=0.05s1，若采用平推流反應(yīng)器，空時(shí)τ=20s，則轉(zhuǎn)化率X=________。答案：0.6323.2在乙烯裝置中，裂解氣急冷鍋爐（TLE）出口溫度一般控制在________℃以下，以防結(jié)焦。答案：4003.3某精餾塔理論板數(shù)NT=30，進(jìn)料板位置NF=15，則精餾段理論板數(shù)為_(kāi)_______。答案：143.4對(duì)于離心泵，若系統(tǒng)靜揚(yáng)程不變，僅管路阻力增加，則工作點(diǎn)流量將________。答案：減小3.5在雙氧水（HPPO）法制環(huán)氧丙烷中，丙烯與雙氧水摩爾比通常控制在________:1。答案：1.1–1.33.6某氣體吸收塔，氣相傳質(zhì)單元數(shù)NOG=4，若要求吸收率90%，則最小液氣比(L/G)min=________。答案：0.93.7在硫酸烷基化中，所用硫酸濃度一般不低于________%。答案：853.8某換熱器總傳熱系數(shù)K=500Wm2K1，面積A=50m2，對(duì)數(shù)平均溫差ΔTm=40K，則熱負(fù)荷Q=________kW。答案：10003.9對(duì)于固定床催化裂化，催化劑微反活性（MAT）指數(shù)一般要求大于________。答案：653.10在煤制油（FT）工藝中，鈷基催化劑的最佳H2/CO比約為_(kāi)_______。答案：2.0–2.24.簡(jiǎn)答題（封閉型，每題6分，共30分）4.1簡(jiǎn)述乙苯脫氫制苯乙烯反應(yīng)中水蒸氣作用的三個(gè)主要方面，并指出其用量范圍。答案：1.提供顯熱，維持反應(yīng)溫度；2.降低烴分壓，利于平衡向苯乙烯方向移動(dòng)；3.抑制催化劑結(jié)焦，延長(zhǎng)壽命。水蒸氣與乙苯摩爾比通常為6–12:1。4.2寫出尿素合成兩步反應(yīng)方程式，并說(shuō)明高壓甲銨冷凝器的作用。答案：2NH3+CO2→NH4COONH2（甲銨）NH4COONH2→NH2CONH2+H2O高壓甲銨冷凝器將第一步放熱回收產(chǎn)生0.3–0.4MPa蒸汽，同時(shí)使甲銨冷凝返回合成塔，提高CO2轉(zhuǎn)化率。4.3說(shuō)明丙烯腈流化床反應(yīng)器采用旋風(fēng)分離器的必要性，并指出其設(shè)計(jì)要點(diǎn)。答案：流化床催化劑粒徑小，易被氣體夾帶。旋風(fēng)分離器可捕集99.9%以上催化劑，減少損失并保護(hù)后續(xù)設(shè)備。設(shè)計(jì)要點(diǎn)：入口氣速18–25ms1，筒體直徑與出口管徑比2–3，耐高溫磨蝕鋼襯里。4.4列舉三種常用于高溫氣體凈化的干法脫硫劑，并給出其工作溫度區(qū)間。答案：氧化鐵（200–400℃）、氧化鋅（350–450℃）、活性炭（80–150℃，可再生）。4.5簡(jiǎn)述精餾塔設(shè)置中間冷凝器對(duì)熱力學(xué)效率的改善機(jī)理。答案：中間冷凝器將塔頂冷凝負(fù)荷分段，降低塔頂?shù)蜏匚焕淞啃枨?，同時(shí)提高有效能利用率，減少再沸器高溫?zé)嶝?fù)荷，節(jié)能5–15%。5.簡(jiǎn)答題（開(kāi)放型，每題10分，共20分）5.1某企業(yè)計(jì)劃將10萬(wàn)噸/年乙烯裝置擴(kuò)產(chǎn)至15萬(wàn)噸，現(xiàn)有裂解爐已無(wú)余量，請(qǐng)?zhí)岢鋈N可行擴(kuò)產(chǎn)方案，并從能耗、投資、運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)角度比較。答案：方案A：新增一臺(tái)5萬(wàn)噸/年裂解爐，配套獨(dú)立急冷、壓縮分離。投資高，能耗基準(zhǔn)，運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)低。方案B：采用深度裂解技術(shù)，提高裂解溫度、縮短停留時(shí)間，乙烯收率由30%提至33%，無(wú)需新增爐子。投資最低，但高溫爐管壽命縮短，運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)高。方案C：增設(shè)乙烷循環(huán)裂解，將外購(gòu)乙烷返回裂解，提高乙烯總量。需改造壓縮分離系統(tǒng)，能耗略增，投資中等，受乙烷供應(yīng)波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)。綜合：若乙烷來(lái)源穩(wěn)定，方案C投資回收期最短；若追求穩(wěn)妥，方案A最優(yōu)。5.2針對(duì)煤制烯烴（MTO）裝置，討論如何優(yōu)化甲醇進(jìn)料中水含量，以實(shí)現(xiàn)催化劑壽命與烯烴收率的平衡。答案：水可抑制強(qiáng)酸位，減少積碳，延長(zhǎng)催化劑壽命；但水過(guò)多稀釋甲醇，降低反應(yīng)速率，增加能耗。實(shí)驗(yàn)表明，水/甲醇摩爾比0.15–0.25時(shí)，催化劑壽命由400h延至700h，乙烯+丙烯收率僅降1.2%。工業(yè)上采用分段注水：反應(yīng)器前段低水（0.1），后段高水（0.3），兼顧收率與壽命，年檢修次數(shù)由3次減至2次，經(jīng)濟(jì)效益顯著。6.計(jì)算題（共40分）6.1反應(yīng)器設(shè)計(jì)（12分）某液相一級(jí)反應(yīng)A→B，速率常數(shù)k=0.2min1，進(jìn)料濃度CA0=2kmolm3，要求轉(zhuǎn)化率X=0.9。（1）若采用單臺(tái)全混流連續(xù)釜（CSTR），求所需空時(shí)τ。（2）若改用兩臺(tái)等體積CSTR串聯(lián)，求總空時(shí)。（3）比較兩種方案所需體積比。解：（1）CSTR：τ=(CA0?CA)/(kCA)=CA0X/(kCA0(1?X))=X/(k(1?X))=0.9/(0.2×0.1)=45min（2）串聯(lián)：設(shè)單釜轉(zhuǎn)化率X1，總轉(zhuǎn)化率0.9，則1?0.9=(1?X1)2，得X1=0.6838單釜τ1=X1/(k(1?X1))=0.6838/(0.2×0.3162)=10.81min總空時(shí)2τ1=21.62min（3）體積比V單/V串=45/21.62=2.08答案：?jiǎn)胃?5min，串聯(lián)21.62min，單釜體積約為串聯(lián)2.1倍。6.2精餾塔計(jì)算（14分）某苯甲苯混合物，進(jìn)料F=100kmolh1，xF=0.4，泡點(diǎn)進(jìn)料，要求xD=0.97，xB=0.02，相對(duì)揮發(fā)度α=2.5，回流比R=1.3Rmin。（1）用芬斯克方程求最小理論板數(shù)Nmin。（2）用恩德伍德方程求Rmin。（3）求實(shí)際理論板數(shù)N（吉利蘭關(guān)聯(lián)）。解：（1）Nmin=ln[(xD/(1?xD))((1?xB)/xB)]/lnα=ln[(0.97/0.03)(0.98/0.02)]/ln2.5=ln(1583.3)/0.916=7.38（2）恩德伍德：q=1，θ=1.3，解得Rmin=(αxF/(α?θ)?xD/(1?θ))/(xD?xF)=1.08（3）R=1.3×1.08=1.40，(R?Rmin)/(R+1)=0.137，吉利蘭：X=0.137，Y=0.545，N=(Nmin+Y)/(1?Y)=17.2，取18塊。答案：Nmin=7.4，Rmin=1.08，N=18。6.3換熱器校核（14分）某管殼式換熱器，單殼程雙管程，冷卻水走管程，流量m=30kgs1，進(jìn)口20℃，出口35℃；殼程氣體流量1.5kgs1，比熱1.0kJkg1K1，進(jìn)口120℃，要求出口不高于45℃。已知：總傳熱系數(shù)K=450Wm2K1，氣體比熱恒定，水比熱4.18kJkg1K1。（1）判斷該換熱器能否滿足要求。（2）若不能滿足，求需增加的換熱面積。解：（1）水側(cè)熱負(fù)荷Q=mcpΔT=30×4.18×15=1881kW氣體最低出口溫度Tg,out=120?1881/(1.5×1.0)=120?1252=–1132℃（不可能），表明氣體放熱不足，原題數(shù)據(jù)矛盾。修正：氣體比熱應(yīng)為1.0kJkg1K1，流量15kgs1，則Q=1881kW，Tg,out=120?1881/(15×1.0)=120?125.4=–5.4℃仍不合理。再修正：氣體流量15kgs1，比熱1.0，允許最低出口45℃，最大放熱Qmax=15×1.0×(120?45)=1125kW水側(cè)需熱1881kW，大于1125kW，故不能滿足。（2）以Qmax=1125kW為限，水出口溫升ΔT=1125/(30×4.18)=8.97℃，水出口=28.97℃對(duì)數(shù)平均溫差：ΔT1=120?20=100，ΔT2=45?28.97=16.03，ΔTm=(100?16.03)/ln