2025年化工實(shí)務(wù)案例題庫及答案一、單項(xiàng)選擇題（共10題，每題2分，共20分）1.在連續(xù)精餾操作中，若其他條件不變，僅提高回流比，則塔頂產(chǎn)品純度將（）。A.降低B.不變C.提高D.先降后升2.對(duì)于小批量、多品種的化工生產(chǎn)，最適宜的反應(yīng)器類型是（）。A.連續(xù)釜式反應(yīng)器（CSTR）B.間歇反應(yīng)器（BR）C.管式反應(yīng)器（PFR）D.固定床反應(yīng)器3.以下流體中，傳熱系數(shù)最大的是（）。A.水蒸氣（冷凝）B.空氣（強(qiáng)制對(duì)流）C.油類（強(qiáng)制對(duì)流）D.水（強(qiáng)制對(duì)流）4.在氣體吸收操作中，亨利系數(shù)E越小，表明該氣體（）。A.越難溶于溶劑B.越易溶于溶劑C.溶解度與E無關(guān)D.溶解度隨E增大而增大5.恒速干燥階段，物料的干燥速率主要取決于（）。A.物料內(nèi)部水分?jǐn)U散速率B.物料表面水分汽化速率C.物料溫度D.物料厚度6.過濾操作中，添加助濾劑的主要目的是（）。A.提高過濾速率B.降低濾液黏度C.增加濾餅強(qiáng)度D.減少濾液損失7.輸送強(qiáng)腐蝕性液體（如濃硫酸）時(shí)，應(yīng)選擇（）。A.離心泵B.齒輪泵C.屏蔽泵D.往復(fù)泵8.某基元反應(yīng)為A+2B→C，則該反應(yīng)的級(jí)數(shù)為（）。A.0級(jí)B.1級(jí)C.2級(jí)D.3級(jí)9.根據(jù)《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》（GB501602008），液化烴罐區(qū)與明火地點(diǎn)的防火間距至少為（）。A.15mB.30mC.45mD.60m10.催化劑的活性組分主要作用是（）。A.提高機(jī)械強(qiáng)度B.提供反應(yīng)活性中心C.防止燒結(jié)失活D.改善傳熱性能二、多項(xiàng)選擇題（共5題，每題3分，共15分。每題至少2個(gè)正確選項(xiàng)，錯(cuò)選、漏選均不得分）1.物料衡算的基本依據(jù)包括（）。A.質(zhì)量守恒定律B.能量守恒定律C.化學(xué)反應(yīng)計(jì)量關(guān)系D.相平衡關(guān)系2.精餾塔操作中可能出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象有（）。A.液泛B.漏液C.霧沫夾帶D.返混3.化工生產(chǎn)中，預(yù)防可燃?xì)怏w爆炸的安全措施包括（）。A.設(shè)置可燃?xì)怏w監(jiān)測聯(lián)鎖裝置B.使用防爆電器設(shè)備C.保持作業(yè)場所通風(fēng)D.降低物料儲(chǔ)存溫度至燃點(diǎn)以下4.以下屬于間壁式換熱器的有（）。A.列管式換熱器B.板式換熱器C.螺旋板式換熱器D.直接接觸式換熱器5.影響氣體吸收效率的主要因素有（）。A.操作溫度B.操作壓力C.液氣比（L/V）D.塔板數(shù)三、填空題（共10題，每空2分，共20分）1.精餾段操作線方程的一般形式為__________（用x、y表示氣液組成）。2.間壁式換熱器的對(duì)數(shù)平均溫差（ΔTm）計(jì)算公式為__________（假設(shè)逆流操作，冷熱流體進(jìn)出口溫差為ΔT1、ΔT2）。3.爆炸極限的表示單位通常為__________（體積分?jǐn)?shù)）。4.催化劑的三大基本特性是活性、選擇性和__________。5.離心泵的主要性能參數(shù)包括流量、揚(yáng)程、軸功率和__________。6.亨利定律的表達(dá)式為__________（p為氣體分壓，x為液相摩爾分?jǐn)?shù)，E為亨利系數(shù)）。7.對(duì)于n級(jí)不可逆反應(yīng)，反應(yīng)速率常數(shù)k的單位為__________（以濃度單位mol/L、時(shí)間單位s表示）。8.干燥過程可分為恒速干燥階段和__________階段。9.過濾基本方程的表達(dá)式為__________（V為濾液體積，A為過濾面積，Δp為壓差，r為濾餅比阻，μ為濾液黏度，q=V/A）。10.換熱器的熱負(fù)荷計(jì)算公式為Q=__________（m為流體質(zhì)量流量，c為定壓比熱容，ΔT為進(jìn)出口溫差）。四、簡答題（共5題，每題6分，共30分）1.簡述精餾塔發(fā)生液泛的主要原因及處理措施。2.催化劑失活的主要類型有哪些？分別說明其成因。3.如何通過操作參數(shù)調(diào)整提高氣體吸收效率？（至少列舉3項(xiàng)措施）4.離心泵啟動(dòng)前為何需要灌泵？若未灌泵會(huì)導(dǎo)致什么后果？5.簡述化工工藝設(shè)計(jì)的主要步驟（從可行性研究到投產(chǎn)）。五、應(yīng)用題（共5題，共35分）1.物料衡算（7分）某合成氨裝置中，原料氣組成為N?（25%）、H?（75%）（體積分?jǐn)?shù)），進(jìn)入反應(yīng)器后，N?的轉(zhuǎn)化率為20%。假設(shè)反應(yīng)為N?+3H?→2NH?，且無副反應(yīng)。計(jì)算：（1）反應(yīng)器出口氣體中各組分的體積分?jǐn)?shù)（假設(shè)反應(yīng)在恒壓下進(jìn)行，溫度變化忽略不計(jì)）；（2）若原料氣流量為1000m3/h（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)），則每小時(shí)生成NH?的體積（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）。2.熱量衡算（7分）某乙醇蒸餾塔的再沸器需將塔底液體（含乙醇10%，水90%，質(zhì)量分?jǐn)?shù)）從80℃加熱至100℃并部分汽化。已知：液體流量為5000kg/h；乙醇的汽化潛熱為846kJ/kg，水的汽化潛熱為2257kJ/kg；乙醇和水的平均定壓比熱容均為4.2kJ/(kg·℃)；汽化率為30%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。計(jì)算再沸器的熱負(fù)荷（kJ/h）。3.反應(yīng)器體積計(jì)算（7分）某一級(jí)不可逆液相反應(yīng)A→B，速率常數(shù)k=0.5min?1，原料中A的濃度CA0=2mol/L，進(jìn)料體積流量v0=0.1m3/min，要求轉(zhuǎn)化率X=80%。分別計(jì)算采用平推流反應(yīng)器（PFR）和全混流反應(yīng)器（CSTR）時(shí)所需的反應(yīng)器體積。4.工藝流程圖分析（7分）圖1為某乙醇脫水制乙烯的工藝流程示意圖（略），主要包括：原料預(yù)熱器、固定床反應(yīng)器（裝填A(yù)l?O?催化劑）、急冷塔、精餾塔。（1）說明預(yù)熱器的作用；（2）反應(yīng)器操作溫度控制在360~400℃的原因（結(jié)合催化劑活性和副反應(yīng)分析）；（3）急冷塔的主要目的。5.安全風(fēng)險(xiǎn)分析（7分）某化工廠有1個(gè)50m3液氨儲(chǔ)罐（設(shè)計(jì)壓力1.6MPa，儲(chǔ)存量30t），周邊30m內(nèi)有員工休息室。（1）指出該儲(chǔ)罐區(qū)存在的主要安全風(fēng)險(xiǎn)；（2）提出至少3項(xiàng)針對(duì)性的安全改進(jìn)措施。答案及解析一、單項(xiàng)選擇題1.C（回流比增大，塔頂產(chǎn)品純度提高）2.B（間歇反應(yīng)器適合小批量、多品種生產(chǎn)）3.A（水蒸氣冷凝時(shí)傳熱系數(shù)可達(dá)10?~10?W/(m2·K)，遠(yuǎn)高于其他流體）4.B（亨利系數(shù)E越小，氣體溶解度越大）5.B（恒速干燥階段受表面汽化控制）6.A（助濾劑可形成疏松濾餅，降低過濾阻力）7.C（屏蔽泵無軸封，適合輸送腐蝕性液體）8.D（基元反應(yīng)級(jí)數(shù)等于分子數(shù)之和，1+2=3）9.C（GB50160規(guī)定液化烴罐區(qū)與明火間距≥45m）10.B（活性組分提供反應(yīng)活性中心）二、多項(xiàng)選擇題1.AC（物料衡算基于質(zhì)量守恒和反應(yīng)計(jì)量關(guān)系）2.ABC（返混是反應(yīng)器現(xiàn)象，非精餾塔異常）3.ABC（燃點(diǎn)以下無法保證安全，需控制濃度在爆炸極限外）4.ABC（直接接觸式換熱器無固體壁面）5.ABC（塔板數(shù)是設(shè)備參數(shù)，非操作參數(shù)）三、填空題1.y=(R/(R+1))x+(xD/(R+1))（R為回流比，xD為塔頂餾出液組成）2.ΔTm=(ΔT1ΔT2)/ln(ΔT1/ΔT2)3.%（體積百分比）4.穩(wěn)定性（或壽命）5.效率（η）6.p=Ex7.(mol/L)^(1n)·s?1（n為反應(yīng)級(jí)數(shù)）8.降速干燥9.V2+2VVw=KA2τ（Vw為過濾介質(zhì)當(dāng)量濾液體積，K=2kΔp^(1s)）10.mcΔT四、簡答題1.液泛原因：氣速過高（氣相動(dòng)能因子過大）、液相負(fù)荷過大（液體在塔板上積累）、塔板堵塞（如結(jié)垢、聚合物沉積）。處理措施：降低氣相流量（如減少加熱蒸汽量）、降低液相流量（如減少回流或進(jìn)料量）、停車清理塔板。2.催化劑失活類型：（1）中毒失活：原料中雜質(zhì)（如S、P、As）與活性中心結(jié)合，覆蓋活性位點(diǎn)；（2）燒結(jié)失活：高溫下活性組分晶粒長大，比表面積減小；（3）結(jié)焦失活：反應(yīng)中生成積碳（焦炭）覆蓋活性中心（如烴類反應(yīng)）。3.提高吸收效率的措施：（1）降低操作溫度（氣體溶解度隨溫度降低而增大）；（2）提高操作壓力（氣體分壓增大，溶解度增大）；（3）增大液氣比（L/V）（增加溶劑用量，提高傳質(zhì)推動(dòng)力）；（4）選擇溶解度大的溶劑（如用NaOH溶液吸收CO?比水更高效）。4.灌泵原因：離心泵的葉輪需在液體中旋轉(zhuǎn)才能形成離心力，若泵內(nèi)有氣體（氣縛），葉輪無法有效做功，導(dǎo)致無法輸送液體。未灌泵后果：泵空轉(zhuǎn)、流量為零，長時(shí)間運(yùn)行會(huì)導(dǎo)致葉輪磨損、電機(jī)過載。5.工藝設(shè)計(jì)步驟：（1）可行性研究（市場、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)分析）；（2）工藝計(jì)算（物料衡算、熱量衡算、設(shè)備選型）；（3）繪制工藝流程圖（PFD、P&ID）；（4）設(shè)備布置設(shè)計(jì)（車間、罐區(qū)布局）；（5）安全環(huán)保設(shè)計(jì)（風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、三廢處理）；（6）施工圖設(shè)計(jì)（管道、儀表、電氣細(xì)節(jié)）；（7）投產(chǎn)前調(diào)試與驗(yàn)證。五、應(yīng)用題1.物料衡算（1）設(shè)進(jìn)料總體積為100mol（方便計(jì)算），則N?=25mol，H?=75mol。反應(yīng)量：N?轉(zhuǎn)化20%，即25×0.2=5mol，H?轉(zhuǎn)化5×3=15mol，生成NH?=5×2=10mol。出口氣體組成：N?=255=20mol，H?=7515=60mol，NH?=10mol，總體積=20+60+10=90mol（恒壓下體積比=物質(zhì)的量比）。體積分?jǐn)?shù)：N?=20/90≈22.2%，H?=60/90≈66.7%，NH?=10/90≈11.1%。（2）原料氣流量1000m3/h（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)），即1000/22.4≈44.64kmol/h。N?進(jìn)料量=44.64×25%≈11.16kmol/h，轉(zhuǎn)化率20%，生成NH?=11.16×0.2×2≈4.46kmol/h。NH?體積=4.46×22.4≈100m3/h（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）。2.熱量衡算（1）顯熱部分：將液體從80℃加熱至100℃所需熱量Q1=5000kg/h×4.2kJ/(kg·℃)×(10080)=5000×4.2×20=420,000kJ/h。（2）汽化潛熱部分：汽化率30%，即5000×30%=1500kg/h。乙醇汽化量=1500×10%=150kg/h，水汽化量=1500×90%=1350kg/h。Q2=150×846+1350×2257=126,900+3,046,950=3,173,850kJ/h?？偀嶝?fù)荷Q=Q1+Q2=420,000+3,173,850=3,593,850kJ/h。3.反應(yīng)器體積計(jì)算（1）平推流反應(yīng)器（PFR）：一級(jí)反應(yīng)速率方程：rA=kCA=kCA0(1X)（恒容，εA=0）。體積公式：V=v0∫(0到X)dX/[k(1X)]=(v0/k)ln[1/(1X)]。代入數(shù)據(jù)：v0=0.1m3/min=100L/min，k=0.5min?1，X=0.8。V=(100/0.5)×ln(1/0.2)=200×1.609≈321.8L≈0.322m3。（2）全混流反應(yīng)器（CSTR）：體積公式：V=v0CA0X/(rA出口)=v0CA0X/[kCA0(1X)]=v0X/[k(1X)]。代入數(shù)據(jù)：V=100×0.8/[0.5×(10.8)]=80/(0.1)=800L=0.8m3。4.工藝流程圖分析（1）預(yù)熱器作用：將原料乙醇加熱至反應(yīng)所需溫度（360~400℃），避免低溫下催化劑活性不足。（2）溫度控制原因：低于360℃：催化劑（Al?O?）活性低，反應(yīng)速率慢；高于400℃：副反應(yīng)（如乙醇深度脫水生成乙醚或積碳）加劇，乙烯選擇性下降。（3）急冷塔目的：快速降低反應(yīng)產(chǎn)物溫度，終止副反應(yīng)（如乙烯聚合），提高目標(biāo)產(chǎn)物收率。5.安全風(fēng)險(xiǎn)分析（1）主要風(fēng)險(xiǎn)：液氨泄漏風(fēng)險(xiǎn)（儲(chǔ)罐焊縫、閥門密封失效），氨氣有毒（短