化工工藝學(xué)試題庫及答案1.（單選）在乙烯裂解爐輻射段爐管內(nèi)壁，最先出現(xiàn)的結(jié)焦前驅(qū)體通常是A.苯乙烯B.萘C.1,3-丁二烯D.乙烯基乙炔答案：B解析：裂解氣在700–850℃下，芳烴通過脫氫、縮合生成萘，萘進(jìn)一步脫氫聚合形成多環(huán)芳烴并沉積為焦。苯乙烯、丁二烯、乙烯基乙炔雖可聚合，但萘的縮合活化能最低，最先出現(xiàn)。2.（單選）對苯二甲酸（PTA）裝置氧化反應(yīng)器尾氣中，CO含量突然升高，最可能的原因是A.空氣壓縮機(jī)喘振B.催化劑醋酸鈷中毒C.反應(yīng)器液位過高D.第四結(jié)晶器攪拌停運(yùn)答案：B解析：Co/Mn/Br催化劑體系中，Co2?被原料中對甲基苯甲酸中硫、氮雜質(zhì)毒化，氧化深度下降，副產(chǎn)CO升高；其余選項不會直接降低氧化深度。3.（單選）天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化制氫，水碳比由3.5降至2.8，出口甲烷干基摩爾分?jǐn)?shù)將A.升高0.4%B.升高1.2%C.降低0.8%D.基本不變答案：B解析：水碳比下降，平衡向左側(cè)移動，甲烷轉(zhuǎn)化率下降；經(jīng)平衡計算，在800℃、3MPa下，水碳比3.5時甲烷平衡含量約2.8%，降至2.8時升至4.0%，升高1.2%。4.（單選）氨合成塔內(nèi)件采用三床層冷激式，第二床層入口溫度設(shè)計值高于第一床出口溫度，其主要目的是A.抑制鐵催化劑α-Fe晶粒長大B.提高極限平衡氨濃度C.降低循環(huán)機(jī)功耗D.避免熱力學(xué)“飛溫”答案：A解析：冷激氣只降低溫度而不移走反應(yīng)熱，第二床入口再升溫可保持催化劑在最佳活性溫區(qū)（450–480℃），防止長期低溫運(yùn)行導(dǎo)致α-Fe晶粒燒結(jié)失活。5.（單選）在甲醇低壓羰基化制醋酸工藝中，促進(jìn)銠催化劑穩(wěn)定性的配體是A.碘甲烷B.碘化氫C.水D.醋酸甲酯答案：B解析：HI與Rh?形成[RhI?]?，抑制Rh沉淀為RhI?；碘甲烷為助催化劑，水、醋酸甲酯為反應(yīng)物，無穩(wěn)定作用。6.（單選）環(huán)氧乙烷吸收解吸循環(huán)中，加入少量碳酸氫鉀的主要作用是A.抑制乙二醇聚合B.緩沖pH防止設(shè)備腐蝕C.提高EO解吸速率D.降低碳酸乙烯酯水解答案：B解析：EO遇水生成乙二醇同時放出CO?，系統(tǒng)pH驟降，碳鋼腐蝕速率上升；KHCO?提供HCO??緩沖，維持pH7.5–8.5。7.（單選）對二甲苯吸附分離，UOPParex工藝采用K?交換的X型沸石，其選擇順序為A.PX>MX>OX>EBB.PX>EB>MX>OXC.EB>PX>MX>OXD.PX>MX>EB>OX答案：A解析：K-X沸石孔徑0.74nm，與PX分子尺寸匹配最好，且K?與苯環(huán)π電子作用強(qiáng)，故PX優(yōu)先吸附；EB因空間位阻最小，排在MX、OX之前。8.（單選）硫酸法烷基化反應(yīng)溫度由10℃降至5℃，烷基化油辛烷值將A.升高1.2單位B.降低0.8單位C.升高0.3單位D.基本不變答案：A解析：低溫抑制烯烴聚合副反應(yīng)，提高三甲基戊烷選擇性；經(jīng)驗表明每降1℃辛烷值提高約0.2–0.25單位，5℃降幅對應(yīng)1.2單位。9.（單選）乙苯脫氫制苯乙烯，鐵鉀系催化劑失活首要原因是A.鉀流失B.積碳覆蓋C.晶相轉(zhuǎn)變D.硫中毒答案：A解析：K?O作為電子助劑，高溫水蒸氣下生成KOH揮發(fā)，導(dǎo)致活性下降；積碳可燒碳再生，晶相轉(zhuǎn)變需更高溫度，硫中毒通常來自原料苯中噻吩，但鉀流失速率最快。10.（單選）氯乙烯懸浮聚合，引發(fā)劑過氧化二碳酸二環(huán)己酯（DCPD）最佳儲存溫度A.–15℃B.5℃C.25℃D.35℃答案：A解析：DCPD自加速分解溫度約20℃，–15℃下分解半衰期>1年，可保證活性氧含量穩(wěn)定。11.（單選）丙烯腈流化床反應(yīng)器，氨比（NH?/C?H?）由1.15降至1.05，單程收率變化A.升高1.1%B.降低0.9%C.升高0.4%D.降低2.3%答案：B解析：氨不足導(dǎo)致副產(chǎn)丙烯醛增加，主反應(yīng)C?H?+NH?+1.5O?→C?H?N+3H?O收率下降；實(shí)驗數(shù)據(jù)每降0.01氨比收率降0.09%，0.1降幅對應(yīng)0.9%。12.（單選）尿素合成塔液相NH?/CO?摩爾比升高，高壓甲銨冷凝器負(fù)荷將A.升高B.降低C.先升后降D.不變答案：A解析：NH?/CO?升高，合成塔頂氣相中過剩NH?增加，進(jìn)入高壓冷凝器冷凝放熱量增大，冷卻水負(fù)荷升高。13.（單選）聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）固相縮聚，氮?dú)饴饵c(diǎn)必須低于A.–40℃B.–60℃C.–70℃D.–80℃答案：C解析：PET在220℃下固相縮聚，若氮?dú)饴饵c(diǎn)高于–70℃，水分將促使PET水解，特性黏度下降；工業(yè)上要求露點(diǎn)≤–70℃。14.（單選）氯堿離子膜電解槽，陽極液NaCl濃度由200g/L升至210g/L，槽電壓A.升高30mVB.降低20mVC.升高5mVD.降低40mV答案：B解析：NaCl濃度升高降低溶液歐姆壓降，并抑制陽極副反應(yīng)，電壓下降；經(jīng)驗系數(shù)約–2mV/(g·L?1)，10g/L降幅20mV。15.（單選）費(fèi)托合成漿態(tài)床反應(yīng)器，催化劑顆粒平均粒徑由70μm降至40μm，床層膨脹比A.升高15%B.降低10%C.升高5%D.基本不變答案：A解析：顆粒越小，終端沉降速度越低，相同氣速下固體持有量增加，膨脹比增大；經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式顯示粒徑減半膨脹比升高約15%。16.（單選）苯酚丙酮異丙苯法，氧化塔尾氣氧含量控制上限為A.4%B.6%C.8%D.10%答案：A解析：異丙苯過氧化氫（CHP）在液相中濃度高，尾氣氧>4%易形成爆炸性混合物；安全規(guī)范規(guī)定≤4%。17.（單選）丁二烯抽提，乙腈法溶劑含水量升高，相對揮發(fā)度α(丁二烯/反-2-丁烯)A.升高B.降低C.先升后降D.不變答案：B解析：水與乙腈形成氫鍵，降低溶劑對丁二烯的選擇性，α下降；實(shí)驗表明水含量每升1%，α降0.02。18.（單選）高壓聚乙烯管式反應(yīng)器，壓力由250MPa降至220MPa，熔融指數(shù)MIA.升高0.3g/10minB.降低0.5g/10minC.升高1.2g/10minD.基本不變答案：C解析：壓力下降，鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)減弱，分子量下降，MI升高；經(jīng)驗每降10MPaMI升高約0.4g/10min，30MPa對應(yīng)1.2。19.（單選）硝酸銨中和反應(yīng)器，采用管式反應(yīng)器替代槽式，主要優(yōu)勢是A.降低氨損耗B.提高產(chǎn)品氮含量C.減少副產(chǎn)N?OD.降低投資答案：C解析：管式反應(yīng)器停留時間<1s，高溫快速中和抑制副反應(yīng)NH?NO?→N?O+2H?O，N?O排放可降低70%。20.（單選）磷酸二銨（DAP）造粒，氨化度由1.4升至1.6，產(chǎn)品N/P?O?質(zhì)量比A.升高0.05B.降低0.08C.升高0.12D.基本不變答案：C解析：氨化度1.4對應(yīng)NH?/H?PO?摩爾比1.4，產(chǎn)品N/P?O?≈1.33；升至1.6時生成更多NH?H?PO?與(NH?)?HPO?，N/P?O?升至1.45，升高0.12。21.（填空）丙烯氨氧化制丙烯腈，Mo-Bi系催化劑活性相為________，其中Bi的作用是________。答案：Mo?O??2?鏈間插入[Bi?O?]2?層；提供晶格氧并促進(jìn)丙烯α-H脫除。22.（填空）尿素合成塔襯里材料通常選用________，其耐蝕機(jī)理為________。答案：316L尿素級不銹鋼；鉬抑制甲銨液中氯離子點(diǎn)蝕，低碳防止晶間腐蝕。23.（填空）環(huán)氧丙烷共氧化法，乙苯過氧化氫（EBHP）濃度控制上限為________%，原因是________。答案：12；高于此濃度EBHP熱分解速率指數(shù)上升，易引發(fā)爆炸。24.（填空）PVC汽提塔采用________塔板，其優(yōu)點(diǎn)是________。答案：導(dǎo)向浮閥；漏液點(diǎn)小，適合0.8–1.2m/s低氣速下操作，防止PVC顆粒堵塞。25.（填空）對苯二甲酸加氫精制，Pd/C催化劑失活主因是________，工業(yè)再生采用________。答案：4-羧基苯甲醛（4-CBA）聚合覆蓋；高溫水蒸氣+空氣燒除有機(jī)物。26.（填空）合成氨轉(zhuǎn)化爐，一段爐爐管材料HP-40中Cr含量為________%，其作用是________。答案：25；形成Cr?O?保護(hù)膜，抗?jié)B碳及高溫硫化。27.（填空）甲醇羰基化，反應(yīng)器材質(zhì)為________，其耐蝕依賴于________。答案：HastelloyC-276；鉬、鎢、鉻協(xié)同形成鈍化膜，抗HI腐蝕。28.（填空）苯乙烯精餾塔采用________再沸器，目的是________。答案：薄膜蒸發(fā)；降低釜溫，抑制苯乙烯熱聚合。29.（填空）離子膜燒堿，陽極涂層RuO?-TiO?中Ru摩爾分?jǐn)?shù)為________，其功能為________。答案：0.3；降低Cl?析出過電位，抑制副產(chǎn)O?。30.（填空）費(fèi)托合成Co基催化劑，助劑Re的作用是________，最佳Re/Co原子比為________。答案：促進(jìn)Co還原分散，抑制燒結(jié)；0.05。31.（判斷）乙二醇生產(chǎn)中，環(huán)氧乙烷水合反應(yīng)器入口水比越高，乙二醇選擇性一定越高。答案：錯誤解析：水比>22:1后，二乙二醇、三乙二醇生成量反而增加，選擇性下降；最佳水比10–12:1。32.（判斷）聚丙烯環(huán)管反應(yīng)器，隨著氫氣濃度增加，聚合物等規(guī)度上升。答案：錯誤解析：氫氣為鏈轉(zhuǎn)移劑，濃度升高分子量下降，但對等規(guī)度無直接影響；等規(guī)度由催化劑給電子體控制。33.（判斷）硝酸裝置吸收塔，壓力升高可減少尾氣NOx排放。答案：正確解析：高壓提高NO?吸收速率，降低吸收塔頂NOx濃度；經(jīng)驗每升0.1MPa，NOx降20%。34.（判斷）PTA氧化反應(yīng)器尾氣透平回收能量后，可直接作為空壓機(jī)入口氣源。答案：錯誤解析：尾氣含少量醋酸、溴甲烷，溫度120℃，需洗滌降溫至40℃并除霧，否則腐蝕空壓機(jī)葉輪。35.（判斷）離子膜電解槽陰極液加入NaOH，可降低氧含量。答案：正確解析：陰極液NaOH濃度升高，OH?反向遷移減少，抑制陽極產(chǎn)O?，氧體積分?jǐn)?shù)可由1.5%降至0.8%。36.（簡答）說明甲醇合成Cu/ZnO/Al?O?催化劑“電子效應(yīng)”機(jī)理，并指出水含量過高如何破壞該效應(yīng)。答案：Cu?為活性中心，ZnO提供電子給Cu，使Cud帶中心下移，降低CO吸附強(qiáng)度，防止過度解離；水含量>5%時，ZnO表面羥基化，電子轉(zhuǎn)移被阻斷，Cu?電子密度升高，CO解離過強(qiáng)，生成CH?、CO?副產(chǎn)，甲醇選擇性下降。37.（簡答）闡述乙苯脫氫鐵鉀催化劑“鉀流失”路徑，并給出兩條工業(yè)抑制措施。答案：路徑：K?O與水蒸氣生成KOH(g)，在800℃下KOH蒸氣壓達(dá)10Pa，隨工藝氣遷移至急冷塔，形成鉀鹽廢水。措施：①添加CeO?形成KCeO?固溶體，降低K活度；②在催化劑顆粒表面包覆2nmSiO?層，阻礙KOH向外擴(kuò)散。38.（簡答）解釋為何尿素低壓分解需采用“多段加熱+氣提”組合，而非一次升溫。答案：尿素-甲銨系統(tǒng)存在高溫逆反應(yīng)生成縮二脲，一次升溫至160℃雖可分解甲銨，但縮二脲>0.5%，影響產(chǎn)品質(zhì)量；多段加熱（135→145→160℃）配合CO?氣提，逐段降低甲銨分壓，在較低溫度下完成分解，縮二脲<0.3%。39.（簡答）給出丙烯聚合Spheripol工藝環(huán)管反應(yīng)器“閃蒸線”堵塞的兩種化學(xué)原因，并提出在線處理辦法。答案：原因：①催化劑殘鈦與水分生成TiO?膠體；②無規(guī)聚合物吸附在管壁。處理：在線注入200ppm高溫蒸汽+5%NaOH，80℃循環(huán)2h，TiO?溶解為Na?TiO?，同時剝離無規(guī)物，再用氮?dú)獯祾摺?0.（簡答）說明PTA氧化母液中“苯甲酸累積”對裝置的三種危害，并給出母液抽出比例計算式。答案：危害：①苯甲酸在結(jié)晶器冷壁析出，傳熱系數(shù)下降30%；②吸附在催化劑表面，氧化深度下降2%；③與Co2?絡(luò)合，使催化劑消耗增加0.1kg/tPTA。抽出比例：F_purge=F_feed×(C_bz_in–C_bz_set)/(C_bz_out–C_bz_set)，其中C_bz_set為允許苯甲酸濃度，通常1.2wt%。41.（計算）某天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化爐，原料流量5000kmol/h，CH?含量96%，水碳比3.5，出口溫度820℃、2.1MPa，求平衡干基CH?含量。已知：K_p=1.2×103（MPa2），反應(yīng)CH?+H?O?CO+3H?。答案：設(shè)CH?轉(zhuǎn)化率為x，則n_CH?=5000×0.96(1–x)n_H?O=5000×0.96×3.5–5000×0.96xn_CO=5000×0.96xn_H?=3×5000×0.96x總干基摩爾=5000×0.96(1–x)+5000×0.96x+3×5000×0.96x=5000×0.96(1+2x)K_p=(P_CO×P_H?3)/P_CH?=(y_COy_H?3P2)/y_CH?代入K_p=1200，P=2.1MPa，解得x=0.925干基CH?=5000×0.96(1–0.925)/[5000×0.96(1+2×0.925)]=0.075/2.85=2.63%42.（計算）某30wt%NaOH溶液在離子膜槽電解，電流密度4kA/m2，槽電壓3.05V，電流效率96%，求直流電耗（kWh/tNaOH）。答案：理論電耗=2.302×103kWh/t實(shí)際電耗=理論/η=2.302×103/0.96=2398kWh/t槽電壓修正：2398×3.05/2.30=3175kWh/t43.（計算）丙烯腈流化床，原料丙烯1000kg/h，氨比1.1，空氣比10.5，丙烯轉(zhuǎn)化率98%，丙烯腈選擇性81%，求出口氣體中丙烯腈質(zhì)量流量。答案：丙烯摩爾=1000/42=23.81kmol/h反應(yīng)丙烯=23.81×0.98=23.33kmol/h丙烯腈生成=23.33×0.81=18.90kmol/h質(zhì)量=18.90×53=1001.7kg/h44.（計算）某PTA裝置氧化反應(yīng)器，尾氣流量8000Nm3/h，含O?4.5%，CO?18%，CO0.3%，擬用MEA吸收CO?，要求出口CO?<1%，求最小液氣比。已知：亨利常數(shù)E=120kPa，MEA平衡負(fù)荷0.5molCO?/molMEA。答案：入口CO?分壓=0.18×101.3=18.23kPa出口CO?分壓=0.01×101.3=1.013kPaΔP=17.22kPa最小液氣比=L_min/G=(P_in–P_out)/(E×0.5)=17.22/(120×0.5)=0.287mol/mol=3.44kgMEA/kgCO?體積液氣比=3.44×44/1015=0.149L/Nm345.（計算）甲醇合成塔，入口氣體含CO12%、CO?4%、H?68%，出口CO轉(zhuǎn)化率65%，求出口甲醇摩爾分?jǐn)?shù)（干基）。答案：設(shè)入口100mol，CO反應(yīng)=12×0.65=7.8mol生成甲醇=7.8mol總干基出口=100–7.8–(12–7.8)=92.2mol甲醇摩爾分?jǐn)?shù)=7.8/(92.2+7.8)=7.8/100=7.8%46.（綜合）某廠擬將乙烯裂解爐輻射段爐管由HK-40升級為HP-Mod微合金，請從材料成分、運(yùn)行溫度、結(jié)焦速率、機(jī)械性能四方面對比，并給出升級后年增效益（萬元）。已知：爐管64根，每根長12m，內(nèi)徑68mm，年運(yùn)行8000h，乙烯產(chǎn)量16t/h，結(jié)焦速率下降25%，清焦周期由60天延至80天，每次清焦損失乙烯120t，HP-Mod單價為HK-40的1.8倍，爐管總重80t，HK-406萬元/t，HP-Mod10.8萬元/t，乙烯售價7000元/t。答案：1.材料：HK-40含Ni20%、Cr25%、C0.4%；HP-Mod含Ni35%、Cr25%、Nb1%、Ti0.15%、C0.45%，形成NbC、TiC彌散強(qiáng)化。2.溫度：HP-Mod允許管壁溫度提高30℃，輻射段熱通量由80kW/m2升至95kW/m2，爐效率+2.1%。3.結(jié)焦：HP-Mod表面形成Cr?O?+TiO?復(fù)合膜，催化結(jié)焦活性下降25%，清焦周期延長33%。4.機(jī)械：1000℃持久強(qiáng)度由HK-40的45MPa升至HP-Mod的75MPa，壽命由10萬h增至16萬h。效益：清焦減少次數(shù)=365/60–365/80=2.08次/年少損失乙烯=2.08×120=249.6t收益=249.6×0.7=174.7萬元爐效率提高節(jié)燃料=16×8000×2.1%×3.2GJ/t×80元/GJ=68.8萬元總收益=243.5萬元投資增加=80×(10.8–6)=384萬元靜態(tài)回收期=384/243.5=1.58年，年增效益243.5萬元。47.（綜合）某合成氨裝置一段爐對流段給水預(yù)熱器出現(xiàn)酸性露點(diǎn)腐蝕，測得排煙溫度145℃，含SO?25mg/Nm3，H?O18vol%，請計算酸露點(diǎn)溫度，并提出三種工程改造方案。答案：酸露點(diǎn)計算：Ts=186+20lg(25)+10lg(18)=186+27.9+12.8≈226.7℃當(dāng)前排煙145℃<226.7℃，存在露點(diǎn)腐蝕。方案：①給水預(yù)熱器材質(zhì)升級，低溫段用ND鋼（09CrCuSb）+搪瓷管；②增設(shè)熱管空氣預(yù)熱器，將排煙升至160℃；③采用天然氣深度脫硫至SO?<5mg/Nm3，酸露點(diǎn)降至210℃，配合提高給水溫度至130℃。48.（綜合）某廠以煤制合成氣生產(chǎn)甲醇，合成回路惰性氣（CH?+N?+Ar）含