2025年化工工藝試題庫及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題1分，共20分。每題只有一個(gè)正確答案，請(qǐng)將正確選項(xiàng)字母填入括號(hào)內(nèi)）1.在常壓連續(xù)精餾塔中，當(dāng)進(jìn)料為飽和液體時(shí)，其q線斜率為（）A.0??B.1??C.∞??D.－1答案：C2.對(duì)于放熱可逆反應(yīng)，為提高平衡轉(zhuǎn)化率，應(yīng)優(yōu)先采取的措施是（）A.升高溫度??B.降低溫度??C.提高壓力??D.降低壓力答案：B3.在管殼式換熱器中，若管程流體為腐蝕性介質(zhì)，通常應(yīng)走的流程是（）A.殼程??B.管程??C.管殼交替??D.任意答案：B4.下列哪種泵最適合輸送高黏度聚合物熔體（）A.離心泵??B.齒輪泵??C.軸流泵??D.漩渦泵答案：B5.對(duì)于理想氣體，絕熱指數(shù)γ等于（）A.Cp/Cv??B.Cv/Cp??C.Cp－Cv??D.Cp+Cv答案：A6.在乙苯脫氫制苯乙烯工藝中，工業(yè)上普遍采用的水蒸氣稀釋劑作用是（）A.提高分壓??B.降低烴分壓、帶走反應(yīng)熱??C.抑制催化劑失活??D.增加停留時(shí)間答案：B7.當(dāng)吸收塔操作液氣比小于最小液氣比時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)（）A.塔頂產(chǎn)品純度升高??B.塔底吸收液濃度降低??C.吸收率無法達(dá)到要求??D.塔壓降急劇下降答案：C8.在反應(yīng)器設(shè)計(jì)中，空間速度SV的倒數(shù)表示（）A.反應(yīng)速率常數(shù)??B.平均停留時(shí)間??C.轉(zhuǎn)化率??D.空時(shí)答案：D9.對(duì)于氣固催化反應(yīng)，若內(nèi)擴(kuò)散影響嚴(yán)重，優(yōu)先應(yīng)（）A.減小催化劑粒徑??B.提高反應(yīng)溫度??C.降低壓力??D.增加空速答案：A10.在甲醇合成回路中，設(shè)置熱交換器回收反應(yīng)熱的主要目的是（）A.降低壓縮機(jī)功耗??B.提高單程轉(zhuǎn)化率??C.減少催化劑用量??D.抑制副反應(yīng)答案：A11.當(dāng)精餾塔回流比從最小回流比逐漸增大時(shí)，再沸器熱負(fù)荷將（）A.單調(diào)下降??B.單調(diào)上升??C.先降后升??D.保持不變答案：B12.對(duì)于一級(jí)不可逆反應(yīng)，在相同轉(zhuǎn)化率下，CSTR所需有效體積與PFR相比（）A.相等??B.更小??C.更大??D.無法確定答案：C13.在尿素生產(chǎn)中，高壓甲銨冷凝器出口設(shè)置氣液分離器的主要目的是（）A.防止冷凝液帶氣進(jìn)入反應(yīng)器??B.回收惰性氣體??C.降低系統(tǒng)壓力??D.提高CO2轉(zhuǎn)化率答案：A14.當(dāng)離心壓縮機(jī)發(fā)生喘振時(shí)，最先采取的應(yīng)急措施是（）A.降低轉(zhuǎn)速??B.打開旁路回流閥??C.提高吸入壓力??D.關(guān)閉出口閥答案：B15.在乙烯裝置急冷系統(tǒng)中，急冷油循環(huán)泵出口壓力下降最常見的原因是（）A.急冷油黏度升高??B.泵入口濾網(wǎng)堵塞??C.塔頂負(fù)荷過大??D.冷卻水溫度低答案：B16.對(duì)于二元理想溶液，相對(duì)揮發(fā)度αAB=2，當(dāng)塔頂產(chǎn)品純度xD=0.95時(shí)，與之平衡的氣相組成y為（）A.0.974??B.0.950??C.0.925??D.0.900答案：A17.在硫酸生產(chǎn)中，采用兩次轉(zhuǎn)化兩次吸收工藝，總轉(zhuǎn)化率可達(dá)到（）A.96.5%??B.98.0%??C.99.5%??D.99.9%答案：C18.當(dāng)管道內(nèi)流體處于湍流區(qū)時(shí)，摩擦系數(shù)λ隨雷諾數(shù)Re增大而（）A.增大??B.減小??C.不變??D.先增后減答案：B19.在氨合成塔中，采用徑向流動(dòng)結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)是（）A.降低床層壓降??B.提高催化劑裝填量??C.簡化內(nèi)件結(jié)構(gòu)??D.提高反應(yīng)溫度答案：A20.對(duì)于萃取精餾，所選萃取劑的關(guān)鍵條件是（）A.與輕組分形成正偏差??B.與重組分形成負(fù)偏差??C.顯著改變相對(duì)揮發(fā)度且易回收??D.與進(jìn)料互溶度最小答案：C二、多項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分。每題有兩個(gè)或兩個(gè)以上正確答案，多選、少選、錯(cuò)選均不得分）21.下列措施中，能夠降低精餾塔再沸器能耗的有（）A.增設(shè)中間再沸器??B.采用熱泵精餾??C.提高塔壓??D.采用高效塔板??E.降低回流比答案：ABDE22.關(guān)于催化劑失活原因，下列說法正確的有（）A.積碳覆蓋活性中心??B.活性組分晶粒長大??C.毒物永久吸附??D.孔道坍塌??E.反應(yīng)溫度過低答案：ABCD23.在天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化制氫過程中，下列操作條件有利于降低出口甲烷含量的有（）A.提高轉(zhuǎn)化爐出口溫度??B.提高水碳比??C.降低系統(tǒng)壓力??D.采用活性更高的催化劑??E.提高空速答案：ABD24.下列屬于非均相反應(yīng)器的有（）A.流化床反應(yīng)器??B.固定床反應(yīng)器??C.鼓泡塔反應(yīng)器??D.管式裂解爐??E.攪拌釜反應(yīng)器答案：ABC25.在離心泵發(fā)生汽蝕時(shí)，可能出現(xiàn)的征兆有（）A.泵出口壓力表指針劇烈擺動(dòng)??B.泵體發(fā)出噪聲??C.流量顯著下降??D.電機(jī)電流升高??E.吸入管路振動(dòng)答案：ABCE26.對(duì)于放熱氣固催化反應(yīng)，列管式固定床反應(yīng)器常用措施有（）A.管外走冷卻介質(zhì)??B.原料氣中加入惰性稀釋劑??C.采用小管徑??D.分段冷卻??E.提高反應(yīng)壓力答案：ABCD27.在乙烯裝置裂解氣堿洗塔中，設(shè)置中間冷卻器的作用有（）A.降低堿液溫度、提高吸收效率??B.防止聚合物沉積??C.降低腐蝕速率??D.減少堿液循環(huán)量??E.提高塔壓答案：ABC28.關(guān)于萃取操作，下列說法正確的有（）A.分配系數(shù)越大越有利??B.選擇性系數(shù)大于1才能分離??C.萃取相與萃余相應(yīng)部分互溶??D.溫度升高通常降低分配系數(shù)??E.相比越大理論級(jí)數(shù)越少答案：ABCD29.在氨冰機(jī)制冷循環(huán)中，導(dǎo)致吸氣溫度升高的原因有（）A.蒸發(fā)器負(fù)荷增大??B.回氣管道保溫破損??C.節(jié)流閥開度過大??D.系統(tǒng)內(nèi)不凝氣積聚??E.冷凝壓力下降答案：BD30.下列屬于綠色化工原則的有（）A.原子經(jīng)濟(jì)性最大化??B.使用可再生原料??C.采用無害溶劑??D.提高能耗強(qiáng)度??E.設(shè)計(jì)可降解產(chǎn)品答案：ABCE三、填空題（每空1分，共20分）31.在理想管式反應(yīng)器中，對(duì)于一級(jí)不可逆反應(yīng)，轉(zhuǎn)化率x與空時(shí)τ的關(guān)系式為τ=________。答案：－ln(1－x)/k32.精餾塔進(jìn)料熱狀態(tài)q=0.5表示進(jìn)料為________。答案：氣液混合進(jìn)料，其中液相分率0.533.當(dāng)吸收過程為液膜控制時(shí)，提高總吸收速率的有效措施是________。答案：增大液體湍動(dòng)或降低液膜厚度34.在硫酸烷基化裝置中，所用催化劑為________。答案：濃硫酸或HF（答任一即可）35.對(duì)于離心泵，比轉(zhuǎn)數(shù)Ns增大，泵的揚(yáng)程將________。答案：降低36.乙烯裂解爐輻射段爐管材料通常采用________。答案：HK40或HP40（答任一即可）37.在甲醇合成反應(yīng)中，合成氣中H2/CO摩爾比理論值為________。答案：238.當(dāng)換熱器逆流布置時(shí)，其對(duì)數(shù)平均溫差比并流布置________。答案：大39.對(duì)于二元理想溶液，相對(duì)揮發(fā)度α=1時(shí)，表示該混合物________。答案：不能用普通精餾分離40.在尿素合成塔中，操作溫度一般控制在________℃左右。答案：185～190（答區(qū)間即可）41.當(dāng)壓縮機(jī)入口溫度升高時(shí)，其容積系數(shù)將________。答案：降低42.對(duì)于氣固流化床，隨著氣速增加，床層壓降________。答案：先增大后基本不變43.在乙烯裝置中，裂解氣急冷器出口溫度一般控制在________℃以下，防止二次反應(yīng)。答案：65044.對(duì)于反應(yīng)A→P，若反應(yīng)速率與CA的平方成正比，則反應(yīng)級(jí)數(shù)為________。答案：245.在天然氣脫水工藝中，工業(yè)上最常用的吸附劑是________。答案：4A分子篩46.當(dāng)塔板開孔率過大時(shí)，容易發(fā)生________現(xiàn)象。答案：漏液47.在氨合成回路中，設(shè)置甲烷化反應(yīng)器是為了除去________。答案：CO和CO248.對(duì)于萃取劑，其回收難易程度常用________來衡量。答案：相對(duì)揮發(fā)度或沸點(diǎn)差（答任一即可）49.在離心壓縮機(jī)中，采用可調(diào)導(dǎo)葉的目的是擴(kuò)大________。答案：穩(wěn)定工作區(qū)或喘振裕度（答任一即可）50.在化工過程安全評(píng)價(jià)中，LOPA的中文全稱是________。答案：保護(hù)層分析四、簡答題（共6題，每題8分，共48分）51.簡述提高乙烯裂解爐選擇性的工藝措施，并說明其原理。答案要點(diǎn)：（1）采用短停留時(shí)間：減少二次反應(yīng)，提高烯烴收率；（2）降低烴分壓：加入稀釋蒸汽，抑制聚合和縮合反應(yīng)；（3）控制高裂解溫度：促進(jìn)一次反應(yīng)，提高乙烯生成速率；（4）優(yōu)化爐管構(gòu)型：采用小管徑、多程分支，改善傳熱與流場均勻性；（5）在線清焦：保持管壁潔凈，降低壓降與局部過熱；（6）先進(jìn)控制：實(shí)時(shí)調(diào)整爐膛溫度與進(jìn)料分布，保證最佳裂解深度。52.某廠甲醇合成塔出口甲醇摩爾分?jǐn)?shù)為4.5%，循環(huán)氣中惰性氣（CH4+N2）含量達(dá)15%。請(qǐng)分析惰性氣含量高的危害，并提出兩項(xiàng)降低惰性氣濃度的工程措施。答案要點(diǎn)：危害：（1）降低有效分壓，抑制合成反應(yīng)，單程轉(zhuǎn)化率下降；（2）增加循環(huán)比，壓縮機(jī)功耗上升；（3）系統(tǒng)放空量增加，有效氣損失增大。措施：（1）設(shè)置弛放氣洗滌塔：用低溫甲醇洗滌回收H2、CO，減少放空損失；（2）采用膜分離或PSA：從弛放氣中回收氫氣返回合成塔，降低惰性氣累積。53.比較填料塔與板式塔用于CO2吸收的優(yōu)缺點(diǎn)。答案要點(diǎn)：填料塔優(yōu)點(diǎn)：壓降低、持液量小、耐腐蝕、易放大；缺點(diǎn)：對(duì)液體分布敏感、易堵塞、不適合高液氣比。板式塔優(yōu)點(diǎn)：操作彈性大、抗堵塞、易調(diào)節(jié)液氣比；缺點(diǎn)：壓降高、持液量大、設(shè)備重量大。結(jié)論：清潔體系、大處理量、低壓降要求選填料塔；含固體、高液氣比、操作波動(dòng)大選板式塔。54.說明流化床反應(yīng)器催化劑磨損的主要原因及抑制措施。答案要點(diǎn)：原因：（1）顆粒間高速碰撞；（2）氣泡崩裂產(chǎn)生高速射流；（3）旋風(fēng)分離器入口高速剪切。措施：（1）提高顆粒機(jī)械強(qiáng)度，采用噴霧造粒；（2）降低表觀氣速，采用湍動(dòng)床或快速床分級(jí)；（3）優(yōu)化內(nèi)部構(gòu)件：加設(shè)橫向擋板、減少氣泡尺寸；（4）旋風(fēng)分離器入口加襯陶瓷、降低入口速度；（5）定期補(bǔ)加新鮮劑，維持藏量平衡。55.某廠苯乙烯精餾塔真空度突然下降，請(qǐng)列出三條可能原因及對(duì)應(yīng)處理辦法。答案要點(diǎn)：（1）真空泵故障：切換備用泵，檢修原泵；（2）塔頂冷凝器冷卻水溫度高：增開風(fēng)機(jī)、降低水溫；（3）系統(tǒng)泄漏：肥皂水檢漏，緊固法蘭或更換墊片；（4）不凝氣累積：開大真空泵出口放空，檢查脫氣罐；（5）冷凝器列管聚合物堵塞：停車清焦或在線水洗。56.解釋“反應(yīng)器熱點(diǎn)”概念，并給出固定床放熱反應(yīng)控制熱點(diǎn)的兩種方法。答案要點(diǎn)：熱點(diǎn)：床層軸向溫度分布出現(xiàn)最高值，超過允許溫度可能燒毀催化劑或引發(fā)副反應(yīng)。方法：（1）多段冷激：在熱點(diǎn)前注入冷料，直接降溫；（2）列管冷卻：將反應(yīng)熱通過管壁傳給殼程冷卻劑，控制床層恒溫；（3）惰性固體稀釋：在熱點(diǎn)區(qū)域混入惰性顆粒，降低單位體積放熱速率；（4）優(yōu)化催化劑活性梯度：入口低活性、出口高活性，平緩放熱。五、計(jì)算題（共4題，共62分）57.（15分）在常壓連續(xù)精餾塔中分離苯甲苯混合液，已知：xF=0.40，xD=0.95，xW=0.05（均為苯摩爾分?jǐn)?shù)），相對(duì)揮發(fā)度α=2.47，泡點(diǎn)進(jìn)料（q=1），回流比R=1.3Rmin。求：（1）最小回流比Rmin；（2）理論塔板數(shù)N（采用簡化的吉利蘭關(guān)聯(lián)：當(dāng)(R－Rmin)/(R+1)=0.3時(shí)，(N－Nmin)/(N+1)=0.37）。解：（1）q=1，q線垂直，交平衡線于(xe,ye)平衡線：y=αx/[1+(α－1)x]與q線x=0.40聯(lián)立：ye=2.47×0.40/(1+1.47×0.40)=0.622Rmin=(xD－ye)/(ye－xe)=(0.95－0.622)/(0.622－0.40)=1.48（2）R=1.3Rmin=1.92(R－Rmin)/(R+1)=(1.92－1.48)/2.92=0.150吉利蘭圖線性插值：(N－Nmin)/(N+1)=0.37×0.150/0.3=0.185先用芬斯克求Nmin：Nmin=ln[(xD/(1－xD))×((1－xW)/xW)]/lnα=ln[(0.95/0.05)×(0.95/0.05)]/ln2.47=ln(19×19)/0.904=ln361/0.904=5.89/0.904=6.52代入：(N－6.52)/(N+1)=0.185→N=6.52+0.185(N+1)→N(1－0.185)=6.52+0.1850.815N=6.705→N=8.23，取9塊（含塔釜）。答案：Rmin=1.48，N≈9。58.（15分）某一級(jí)不可逆液相反應(yīng)A→P在CSTR中進(jìn)行，k=0.25min1，進(jìn)料流量Q0=2m3h1，CA0=3kmolm3，要求轉(zhuǎn)化率x=0.90。（1）求所需有效體積V；（2）若改用兩個(gè)等體積CSTR串聯(lián)，求總體積V總；（3）比較（1）（2）體積并說明原因。解：（1）CSTR：τ=V/Q0=(CA0－CA)/(－rA)=CA0x/(kCA0(1－x))=x/[k(1－x)]τ=0.90/(0.25×0.10)=36min=0.6hV=Q0τ=2×0.6=1.2m3（2）兩級(jí)串聯(lián)，每級(jí)x1：1－x總=(1－x1)2→1－x1=sqrt(0.10)=0.316→x1=0.684單級(jí)τ1=x1/[k(1－x1)]=0.684/(0.25×0.316)=8.66minV1=Q0τ1=2×8.66/60=0.289m3，V總=2V1=0.578m3（3）兩級(jí)串聯(lián)總體積0.578m3<單級(jí)1.2m3，因?yàn)榇?lián)降低每級(jí)反應(yīng)速率差異，提高平均推動(dòng)力，減少總體積。59.（16分）某廠采用單級(jí)逆流吸收塔用清水吸收氨，塔徑1.2m，操作壓力101.3kPa，溫度20℃。入口氣體含氨y1=0.05（摩爾分?jǐn)?shù)），出口y2=0.001，惰性氣體流量G′=60kmolh1，清水流量L′=75kmolh1。平衡關(guān)系y=1.2x，KGa=0.45kmolm3s1。求：（1）出口液相組成x1；（2）傳質(zhì)單元數(shù)NOG；（3）填料層高度H。解：（1）物料衡算：G′(y1－y2)=L′(x1－x2)，x2=0x1=G′(y1－y2)/L′=60×(0.05－0.001)/75=0.0392（2）Δy1=y1－y1=0.05－1.2×0.0392=0.05－0.0470=0.0030Δy2=y2－y2=0.001－0=0.001Δym=(Δy1－Δy2)/ln(Δy1/Δy2)=0.0020/ln3=0.00182NOG=(y1－y2)/Δym=0.049/0.00182=26.9（3）HOG=G′/(KGaPΩ)，Ω=πD2/4=1.131m2G′=60/3600=0.0167kmols1HOG=0.0167/(0.45×101.3×1.131)=0.0167/51.6=0.323mH=NOG×HOG=26.9×0.323=8.7m答案：x1=0.0392，NOG=26.9，H=8.7m。60.（16分）某放熱反應(yīng)A+B→P在管殼式固定床反應(yīng)器中進(jìn)行，反應(yīng)熱ΔH=－180kJmol1，進(jìn)料溫度T0=350℃，擬控制床層最高溫度<400℃。已知：反應(yīng)速率r=kCA0(1－x)，k=2×109exp(－9000/T)s1，CA0=2molm3，管內(nèi)徑di=0.025m，管長L=3m，氣體混合物流量Qm=0.12kgs1，平均比熱cp=1.1kJkg1K1。求：（1）絕熱溫升ΔTad；（2）若采用單管并流冷卻，計(jì)算所需冷卻劑最小移熱速率Qc,min（假設(shè)出口轉(zhuǎn)化率x=0.85）。解：（1）絕熱溫升：ΔTad=(－ΔH)CA0/(ρcp)需ρ：設(shè)理想氣體，平均分子量M=0.03kgmol1，P=1MPa，Tavg=650Kρ=PM/(RT)=1×0.03/(8.314×650)=5.55×103kmolm3=5.55molm3ρmass=5.55×0.03=0.1665kgm3ΔTad=180×2/(0.1665×1.1)=360/0.183=1967K（過高，必須移熱）（2）實(shí)際允許溫升ΔT=50K，需移走熱量：生成P的摩爾流量：Fp=CA0×x×V/