2025年化工工程師職業(yè)資格考試試卷及答案1.單項選擇題（每題1分，共20分）1.1在常壓連續(xù)精餾塔中分離苯甲苯混合物，當回流比從2.0增至3.0而保持塔頂產(chǎn)品純度不變時，塔釜再沸器熱負荷將A.增大B.減小C.不變D.先增后減答案：A1.2某反應器內(nèi)進行一級不可逆反應A→B，已知速率常數(shù)k=0.25h?1，若采用全混流反應器（CSTR）達到轉(zhuǎn)化率xA=0.90，所需空時τ為A.3.6hB.4.0hC.4.5hD.5.0h答案：C解析：τ=xA/[k(1–xA)]=0.90/(0.25×0.10)=3.6h，選A。1.3下列關于離心泵汽蝕余量NPSH的說法正確的是A.必需汽蝕余量隨流量增大而減小B.有效汽蝕余量與吸入管路阻力無關C.當有效汽蝕余量小于必需汽蝕余量時必定發(fā)生汽蝕D.降低泵的安裝高度會減小有效汽蝕余量答案：C1.4在列管式換熱器中，若殼程通入高溫氣體，管程冷卻水入口溫度恒定，降低冷卻水流量將導致A.總傳熱系數(shù)K顯著增大B.出口水溫降低C.壁溫趨近殼程溫度D.對數(shù)平均溫差減小答案：C1.5對于理想氣體，下列狀態(tài)函數(shù)中與壓力無關的是A.焓B.熵C.內(nèi)能D.吉布斯自由能答案：C1.6某二元體系活度系數(shù)模型為lnγ1=Ax22，lnγ2=Ax12，則該體系A.符合拉烏爾定律B.為正偏差體系C.為負偏差體系D.恒沸點必然存在答案：B1.7在氣液平衡中，若組分i的亨利常數(shù)Hi增大，則A.溶解度增大B.揮發(fā)性減小C.氣相分壓增大D.液相活度系數(shù)減小答案：C1.8下列干燥速率曲線階段中，物料表面溫度最接近熱風濕球溫度的是A.升速段B.恒速段C.第一降速段D.第二降速段答案：B1.9對可逆放熱反應，最優(yōu)溫度序列應遵循A.高溫→低溫B.低溫→高溫C.恒溫D.先高溫后低溫再高溫答案：A1.10在PID控制中，積分時間TI減小則A.系統(tǒng)響應變慢B.穩(wěn)態(tài)誤差增大C.振蕩傾向增強D.微分作用增強答案：C1.11某儲罐采用氮封保護，若呼吸閥設定正壓+5kPa、負壓2kPa，當?shù)卮髿鈮?00kPa，則罐內(nèi)絕對壓力操作范圍是A.98–105kPaB.95–105kPaC.100–105kPaD.95–102kPa答案：A1.12依據(jù)GB50160，石油化工企業(yè)甲B類液體儲罐與明火地點防火間距不應小于A.20mB.25mC.30mD.40m答案：C1.13在HAZOP分析中，引導詞“MORE”與參數(shù)“溫度”組合得到的偏差是A.溫度過高B.溫度過低C.溫度反向D.溫度缺失答案：A1.14某裝置循環(huán)水濃縮倍數(shù)由3.0提至4.0，若蒸發(fā)量不變，則排污水量將A.增加50%B.減少33%C.減少50%D.不變答案：B1.15下列材料中，耐濃硫酸腐蝕性能最好的是A.316L不銹鋼B.哈氏C276C.20號合金D.碳鋼答案：B1.16在AspenPlus中，采用RKSOAVE物性方法最適合模擬A.高壓極性體系B.低壓非極性烴類C.電解質(zhì)溶液D.高分子熔體答案：B1.17某工廠SO?排放濃度為200mg/m3，換算至標準狀態(tài)（0℃，101.325kPa）干煙氣，ppm值約為A.70B.75C.80D.85答案：B解析：體積濃度≈200/64×22.4/1000×1000=70ppm，考慮煙氣含濕量修正后最接近75ppm。1.18依據(jù)《清潔生產(chǎn)促進法》，下列措施屬于清潔生產(chǎn)的是A.末端治理B.循環(huán)冷卻水旁濾C.源頭原料替代D.在線監(jiān)測答案：C1.19在六西格瑪DMAIC流程中，用于確定關鍵X變量階段的是A.DefineB.MeasureC.AnalyzeD.Improve答案：C1.20某企業(yè)年耗標煤量20000t，綜合能耗折標系數(shù)為0.7143t標煤/t原油，則年耗原油量約為A.14000tB.20000tC.28000tD.35000t答案：C2.多項選擇題（每題2分，共20分。每題至少有兩個正確答案，多選少選均不得分）2.1關于精餾塔進料熱狀態(tài)參數(shù)q，下列說法正確的是A.q>1表示過冷液體B.q=0表示飽和蒸汽C.0<q<1表示汽液混合D.q<0表示過熱蒸汽答案：ACD2.2造成離心泵效率下降的常見原因包括A.葉輪腐蝕B.密封環(huán)磨損C.吸入管路堵塞D.電機極對數(shù)增加答案：ABC2.3下列屬于非均相反應器的是A.固定床B.流化床C.鼓泡塔D.全混釜答案：ABC2.4在換熱器設計中，提高總傳熱系數(shù)K的有效措施有A.提高流速B.采用波紋管C.增加管壁厚度D.定期清洗垢層答案：ABD2.5關于理想功Wid與損耗功WL，下列關系成立的是A.Wid=ΔH–T0ΔSB.WL=T0ΔSgenC.Wid=ΔExD.WL=Wact–Wid答案：BD2.6下列屬于分離均相混合物的單元操作有A.萃取B.吸附C.膜分離D.沉降答案：ABC2.7關于爆炸極限，下列說法正確的是A.溫度升高下限降低B.壓力升高上限升高C.惰性氣體加入使范圍變窄D.初始溫度對上限影響小答案：ABC2.8在化工過程安全保護層中，屬于被動保護層的有A.防爆墻B.泄爆片C.安全閥D.阻火器答案：AD2.9下列流量計中，可測量質(zhì)量流量的有A.科氏力質(zhì)量流量計B.熱式質(zhì)量流量計C.渦街流量計D.超聲波流量計答案：AB2.10關于綠色化工12項原則，下列符合的有A.防止廢物產(chǎn)生B.使用可再生原料C.提高能源效率D.盡可能使用助劑答案：ABC3.填空題（每空1分，共20分）3.1某液體粘度為0.8mPa·s，密度為800kg/m3，運動粘度為________mm2/s。答案：1.03.2在雙膜理論中，氣相傳質(zhì)系數(shù)kG的單位為________。答案：mol/(m2·s·Pa)3.3若反應速率方程為–rA=kCA2，則反應器體積與進料流量之比τ的單位為________。答案：m3·mol?1·h3.4某離心泵銘牌流量50m3/h，揚程32m，效率72%，則軸功率約為________kW。答案：6.1解析：P=ρgQH/η=1000×9.81×50/3600×32/0.72≈6.1kW。3.5依據(jù)GB31570，石油煉制行業(yè)加熱爐NOx排放限值為________mg/m3。答案：1003.6在Aspen中，設計規(guī)定(DesignSpec)通過調(diào)整________變量使目標變量達到設定值。答案：操縱(Manipulated)3.7某換熱器管程對流換熱系數(shù)hi=3000W/(m2·K)，殼程ho=1500W/(m2·K)，忽略管壁熱阻，則總傳熱系數(shù)K≈________W/(m2·K)。答案：1000解析：1/K=1/3000+1/1500→K=1000。3.8依據(jù)《安全生產(chǎn)法》，生產(chǎn)經(jīng)營單位主要負責人對本單位安全生產(chǎn)工作負有________責任。答案：全面3.9在PID圖中，儀表位號PT101中字母P表示________。答案：壓力3.10某裝置年操作時間8000h，設計能耗3.5GJ/t，年產(chǎn)量60萬t，則年能耗________PJ。答案：1.68解析：3.5×60×10?×103=2.1×10?MJ=2.1PJ，8000/8760≈0.91，修正后≈1.68PJ。3.11某氣體混合物含CO?10%（體積），分壓為20kPa，則系統(tǒng)總壓為________kPa。答案：2003.12在干燥過程中，臨界含水率越高，則恒速干燥段________（填“越長”或“越短”）。答案：越長3.13某反應器體積為20m3，進料流量4m3/h，則空速為________h?1。答案：0.23.14依據(jù)《固定式壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》，壓力容器耐壓試驗壓力為設計壓力的________倍。答案：1.253.15某管道DN200，內(nèi)徑202mm，流速2m/s，則體積流量為________m3/h。答案：230解析：A=π/4×0.2022=0.032m2，Q=0.032×2×3600≈230m3/h。3.16在萃取操作中，分配系數(shù)K定義為________相中溶質(zhì)濃度與________相中溶質(zhì)濃度之比。答案：萃取；萃余3.17某精餾塔理論板數(shù)為30，進料板為第10塊，則精餾段板數(shù)為________。答案：93.18依據(jù)《環(huán)境保護稅法》，SO?污染當量值為________kg。答案：0.953.19在六西格瑪中，DPMO為3.4時對應的σ水平為________。答案：63.20某泵葉輪切削5%，則流量約減小________%。答案：54.簡答題（共40分）4.1（封閉型，6分）說明雙膜理論的基本假設，并指出其局限性。答案：假設：①相界面兩側(cè)各存在一層靜止膜；②全部傳質(zhì)阻力集中于膜內(nèi)；③膜內(nèi)為穩(wěn)態(tài)分子擴散；④界面處達到平衡。局限性：未考慮界面湍動、表面更新、波浪及Marangoni效應，對高速湍流或大界面體系偏差大。4.2（開放型，8分）結合實例闡述反應器選型對串聯(lián)副反應抑制的作用。答案：以甲苯硝化為例，主反應生成鄰硝基甲苯，串聯(lián)副反應生成二硝基甲苯。采用管式活塞流反應器可顯著降低產(chǎn)物停留時間分布尾端，減少已生成的鄰硝基甲苯再次硝化概率；而CSTR因全混特性導致部分產(chǎn)物停留時間過長，二硝基物含量升高。因此，對串聯(lián)副反應體系優(yōu)先選用PFR或級聯(lián)CSTR。4.3（封閉型，6分）寫出理想氣體絕熱可逆過程的過程方程，并說明其適用條件。答案：PV^κ=常數(shù)，其中κ=CP/CV。適用：理想氣體、絕熱、可逆、無軸功、比熱容恒定。4.4（開放型，8分）列舉三種提高蒸汽系統(tǒng)能效的技術措施，并給出定量節(jié)能估算思路。答案：①冷凝水閃蒸回收：將0.5MPa冷凝水閃蒸至0.1MPa，可產(chǎn)生10%低壓蒸汽，按年耗汽100kt、鍋爐效率85%估算，年節(jié)標煤約100×0.1×2760/29310/0.85≈1.1kt。②疏水閥升級：把熱靜力式改為浮球式，泄漏率由5%降至1%，年節(jié)汽4kt，折標煤約0.34kt。③熱泵蒸發(fā)：采用機械蒸汽再壓縮(MVR)替代多效蒸發(fā)，比能耗由0.35t汽/t水降至0.05t汽/t水，節(jié)汽率85%，年節(jié)汽30kt，折標煤2.6kt。4.5（封閉型，6分）解釋“液泛”現(xiàn)象及其對精餾塔操作的危害。答案：液泛是氣速過高導致液體無法順利下流，在塔板上累積并充滿板間，壓降急劇上升，塔頂、塔底產(chǎn)品純度同時惡化，甚至導致塔液擊、設備振動及停產(chǎn)。4.6（開放型，6分）說明在HAZOP分析中如何確定“原因后果保護措施”鏈條，并給出一條典型記錄示例。答案：以“甲醇儲罐液位過高”為例：原因——LT傳感器漂移導致假低信號；后果——溢流，罐區(qū)形成可燃蒸氣云，遇點火源爆炸；保護措施——①高液位報警LALL101聯(lián)鎖關閉進料閥XV101；②罐頂設泄壓閥PSV101；③圍堰及泡沫滅火系統(tǒng)。HAZOP記錄：偏差“液位過高”，引導詞“MORE”，原因“LT漂移”，后果“溢流→蒸氣云爆炸”，保護措施“LALL聯(lián)鎖+PSV+圍堰”。5.計算題（共50分）5.1（設計型，10分）用常壓連續(xù)精餾塔分離含苯45%（摩爾，下同）的苯甲苯混合物，要求塔頂苯含量95%，塔底苯含量5%，泡點進料，回流比取最小回流比的1.3倍。已知相對揮發(fā)度α=2.5，求：(1)最小回流比Rmin；(2)理論板數(shù)（圖解法或逐板法均可，需給出關鍵數(shù)據(jù)）。解：(1)q線垂直，xq=0.45，yq=αxq/[1+(α–1)xq]=2.5×0.45/(1+1.5×0.45)=0.671Rmin=(xD–yq)/(yq–xq)=(0.95–0.671)/(0.671–0.45)=1.26(2)R=1.3×1.26=1.64，操作線截距xD/(R+1)=0.95/2.64=0.360McCabeThiele圖解得理論板約11.5塊（含再沸器），進料板第6塊。答案：Rmin=1.26，理論板12塊，進料板第6塊。5.2（分析型，10分）某一級不可逆液相反應A→B在體積V=10m3的CSTR中進行，進料流量Q=2m3/h，CA0=3kmol/m3，k=0.4h?1。若將反應器改為同體積PFR，其他條件不變，求：(1)CSTR出口轉(zhuǎn)化率xA；(2)PFR出口轉(zhuǎn)化率xA；(3)為達到與PFR相同轉(zhuǎn)化率，CSTR需串聯(lián)幾級？解：(1)τ=V/Q=5h，CSTR：τ=xA/[k(1–xA)]→xA=kτ/(1+kτ)=0.4×5/(1+2)=0.667(2)PFR：τ=–ln(1–xA)/k→xA=1–e^(–kτ)=1–e^(–2)=0.865(3)n級CSTR：τ總=n·τ1，x=1–1/(1+kτ1)^n，令x=0.865，解得n≈3.0，取4級更穩(wěn)妥。答案：(1)66.7%；(2)86.5%；(3)4級。5.3（綜合型，15分）某廠擬用逆流套管換熱器將流量8000kg/h的乙醇從70℃冷卻至35℃，冷卻水由25℃升至40℃。已知乙醇比熱2.4kJ/(kg·K)，水比熱4.18kJ/(kg·K)，總傳熱系數(shù)K=450W/(m2·K)。(1)求冷卻水流量；(2)計算對數(shù)平均溫差ΔTm；(3)求所需傳熱面積；(4)若采用12殼管式（單殼程雙管程），修正系數(shù)Ft≈0.9，面積增加多少百分比？解：(1)Q=8000×2.4×(70–35)=672000kJ/h=186.7kWmw=186.7/(4.18×15)=2.98kg/s=10728kg/h(2)ΔT1=70–40=30℃，ΔT2=35–25=10℃，ΔTm=(30–10)/ln(30/10)=18.2℃(3)A=Q/(KΔTm)=186700/(450×18.2)=22.8m2(4)A′=A/Ft=22.8/0.9=25.3m2，增加(25.3–22.8)/22.8=11%答案：(1)10728kg/h；(2)18.2℃；(3)22.8m2；(4)11%。5.4（安全型，7分）某儲罐儲存丙酮，常溫下飽和蒸氣壓為30kPa，儲罐上部空間形成爆炸性混合物。若采用氮封保護，要求氧濃度降至爆炸下限LEL的25%，已知LEL=2.6%（體積），空氣中氧21%，求所需氮封稀釋比（氮氣/混合氣體）及氮氣最小流量（儲罐呼吸量100m3/h）。解：目標氧濃度=0.25×LEL=0.25×2.6%=0.65%設氮氣流量N，空氣流量A，氧平衡：0.21A=0.0065(A+N)解得N/A=31.3，稀釋比=N/(A+N)=31.3/32.3=0.97氮氣最小流量=100×0.97=97m3/h答案：稀釋比97%，氮氣流量97m3/h。5.5（經(jīng)濟型，8分）某熱泵精餾項目初投資500萬元，年節(jié)汽收益180萬元，操作維護費30萬元/年，折現(xiàn)率10%，壽命10年，不考慮殘值。求：(1)凈現(xiàn)值NPV；(2)動態(tài)投資回收期。解：(1)年凈現(xiàn)金流=180–30=150萬元NPV=–500+150×(P/A,10%,10)=–500+150×6.1446=421.7萬元(2)累計折現(xiàn)：第3年末累計=150×2.4869=373萬元<500第4年末累計=150×3.1699=475萬元<500第5年末累計=150×3.7908=568萬元>500回收期=4+(500–475)/(568–475)=4.3年答案：NPV=422萬元，回收期4.3年。6.案例綜合題（共40分）6.1（流程優(yōu)化，20分）某30萬t/a乙烯裝置急冷塔頂汽油餾分含芳烴45%，目前直接送裂解汽油加氫單元?，F(xiàn)擬采用萃取蒸餾回收芳烴，流程如圖（略）。已知：進料流量40t/h，餾出物芳烴≤5%，釜液芳烴≥98%，溶劑為環(huán)丁砜，相對揮發(fā)度α(非芳/芳)=1.8→4.5（隨溶劑比增大）。任務：(1)確定溶劑比（質(zhì)量）初值；(2)估算理論板數(shù)；(3)分析節(jié)能措施；(4)評估對下游加氫單元的影響。答案：(1)經(jīng)驗表明溶劑比3–4可滿足98%芳烴回收率，取3.5；(2)采用Fenske方程估算：Nmin=ln[(0.98/0.02)/(0.05/0.95)]/ln4.5≈7.5，實際取15–18塊；(3)節(jié)能：①設置溶劑回收塔中間再沸器，利用低溫熱；②采用熱泵蒸餾將塔頂?shù)蜏責嵘売糜谠俜衅鳎晒?jié)能30%；③溶劑預熱與釜液換熱，降低加熱爐負荷10