化工工程考试题及答案

化工工程考试题及答案

一、选择题（每题3分，共30分）1.化工生产中，下列哪种物质常用作氧化剂？（）A.氢气B.氧气C.甲烷D.氮气答案：B。氧气具有较强的氧化性，在化工生产中常作为氧化剂使用；氢气是常见的还原剂；甲烷一般作为燃料，具有可燃性；氮气化学性质比较稳定，常用作保护气。2.精馏塔内，气液两相进行传质传热主要发生在（）。A.塔板上B.塔顶C.塔底D.进料口答案：A。塔板是精馏塔内气液两相进行传质传热的主要场所，气相和液相在塔板上充分接触，进行物质和能量的交换。塔顶主要是气相产物采出，塔底主要是液相产物采出，进料口主要是物料进入塔内的部位。3.离心泵的主要工作部件是（）。A.泵壳B.叶轮C.轴封装置D.轴承答案：B。叶轮是离心泵的核心工作部件，它在原动机的带动下高速旋转，使液体获得能量，从而实现液体的输送。泵壳是用来收集和引导液体的；轴封装置主要是防止泵内液体泄漏和外界空气进入泵内；轴承则是支撑泵轴的部件。4.下列哪种反应器适用于大规模连续生产？（）A.间歇釜式反应器B.连续釜式反应器C.管式反应器D.固定床反应器答案：C。管式反应器具有连续操作、物料在反应器内停留时间可精确控制等特点，非常适合大规模连续生产。间歇釜式反应器适用于小批量、多品种的生产；连续釜式反应器虽然也是连续操作，但在一些情况下不如管式反应器高效；固定床反应器主要用于气-固催化反应。5.化工生产中的“三废”是指（）。A.废水、废气、废渣B.废水、废气、废料C.废水、废渣、废料D.废气、废渣、废料答案：A。化工生产中的“三废”通常指的是废水、废气和废渣。这些废弃物如果处理不当，会对环境造成严重污染。6.吸收过程中，溶质从气相转移到液相的过程是（）。A.物理过程B.化学过程C.既有物理过程又有化学过程D.以上都不对答案：C。吸收过程中，溶质首先在气液界面溶解，这是物理过程；然后溶质可能会与溶剂发生化学反应，这是化学过程。所以吸收过程既有物理过程又有化学过程。7.下列哪种换热器的传热效率最高？（）A.套管式换热器B.列管式换热器C.板式换热器D.蛇管式换热器答案：C。板式换热器具有传热系数高、结构紧凑等优点，其传热效率相对较高。套管式换热器结构简单，但传热面积有限；列管式换热器应用广泛，但在传热效率上不如板式换热器；蛇管式换热器主要适用于一些特殊场合，传热效率也不是最高的。8.化工生产中，调节流量的常用阀门是（）。A.截止阀B.闸阀C.球阀D.蝶阀答案：A。截止阀可以通过改变阀芯与阀座之间的流通面积来调节流量，适用于需要精确调节流量的场合。闸阀主要用于全开或全关的场合，不适合调节流量；球阀开关迅速，适用于快速切断或接通流体，但调节流量的精度不如截止阀；蝶阀一般用于大口径管道的流量调节和截断，但调节精度相对较低。9.在合成氨反应N₂+3H₂⇌2NH₃中，下列哪种条件有利于提高氨的产率？（）A.高温、高压B.低温、低压C.高温、低压D.低温、高压答案：D。合成氨反应是一个放热、体积减小的可逆反应。根据勒夏特列原理，降低温度有利于平衡向放热方向移动，即向生成氨的方向移动；增大压强有利于平衡向体积减小的方向移动，也有利于生成氨。所以低温、高压有利于提高氨的产率。10.化工自动化系统中，测量变送单元的作用是（）。A.将被测参数转换为标准信号B.对测量信号进行比较和计算C.根据控制信号对被控对象进行操作D.显示被控参数的大小答案：A。测量变送单元的主要作用是将各种被测参数，如温度、压力、流量等，转换成统一的标准信号，以便后续的控制单元进行处理。对测量信号进行比较和计算是控制器的功能；根据控制信号对被控对象进行操作是执行器的功能；显示被控参数的大小是显示仪表的功能。二、填空题（每题3分，共30分）1.化工生产中常用的惰性气体有______、______等。答案：氮气、氩气。氮气和氩气化学性质稳定，在化工生产中常作为惰性气体使用，起到保护、置换等作用。2.反应速率的大小主要取决于______、______和反应的温度等因素。答案：反应物的浓度、催化剂。反应物浓度越高，分子间的碰撞机会越多，反应速率越快；催化剂可以降低反应的活化能，从而加快反应速率；温度升高，分子的运动加剧，反应速率也会加快。3.蒸发操作中，根据二次蒸汽是否被利用，可分为______和______。答案：单效蒸发、多效蒸发。单效蒸发是指二次蒸汽直接被冷凝，不被再次利用；多效蒸发是将二次蒸汽作为下一效蒸发器的加热蒸汽，使热能得到多次利用，从而提高了加热蒸汽的利用率。4.过滤操作中，过滤介质的作用是______。答案：截留固体颗粒，允许滤液通过。过滤介质具有一定的孔隙，能够阻止固体颗粒通过，而让液体通过，从而实现固液分离。5.传热的基本方式有______、______和辐射。答案：传导、对流。传导是指物体内部或物体之间由于分子的热运动而传递热量的过程；对流是指流体中各部分之间发生相对位移而引起的热量传递过程；辐射是指物体以电磁波的形式传递热量的过程。6.干燥过程中，按干燥介质的不同，可分为______干燥和______干燥。答案：空气干燥、烟道气干燥。空气干燥是以空气作为干燥介质，是最常见的干燥方式；烟道气干燥是以燃料燃烧产生的烟道气作为干燥介质，适用于一些对温度要求较高的干燥过程。7.化工管路主要由______、管件和阀门等组成。答案：管子。管子是构成化工管路的主体，管件用于连接管子、改变管道方向和管径等，阀门用于控制管道内流体的流量、压力等。8.吸收操作中，根据溶质和溶剂之间是否发生化学反应，可分为______吸收和______吸收。答案：物理吸收、化学吸收。物理吸收是指溶质只是简单地溶解在溶剂中，没有发生化学反应；化学吸收是指溶质与溶剂或溶剂中的其他组分发生化学反应。9.精馏操作的依据是混合物中各组分的______不同。答案：挥发度。挥发度是指在一定温度下，液体混合物中各组分挥发的难易程度。在精馏过程中，利用各组分挥发度的差异，通过多次部分汽化和部分冷凝，使混合物得到分离。10.催化剂的主要性能指标有______、______和稳定性等。答案：活性、选择性。催化剂的活性是指它加快反应速率的能力；选择性是指它能够使反应朝着特定方向进行，生成目标产物的能力；稳定性是指催化剂在使用过程中保持其性能不变的能力。三、简答题（每题10分，共30分）1.简述离心泵的工作原理。答案：离心泵启动前，泵壳和吸入管路中要灌满液体。当原动机带动叶轮高速旋转时，叶轮中的液体也随着做高速旋转运动。在离心力的作用下，液体从叶轮中心被甩向叶轮外缘，以很高的速度流入泵壳。泵壳呈蜗壳形，它的流道逐渐扩大，液体流速逐渐降低，一部分动能转变为静压能，于是液体以较高的压力从泵的排出口进入排出管路。同时，由于液体被甩出，在叶轮中心形成了低压区，与吸入管路的压力形成压差，在这个压差的作用下，液体不断地从吸入管路进入泵内，从而实现了液体的连续输送。2.简述吸收过程的主要影响因素。答案：吸收过程的主要影响因素包括以下几个方面：-温度：温度降低，气体在液体中的溶解度增大，对吸收有利；但温度过低会影响吸收的速率，同时可能增加能耗。-压力：增大压力，气体的分压增大，溶解度增大，有利于吸收；但压力过高会增加设备的投资和操作成本。-气液接触面积：气液接触面积越大，传质速率越快，吸收效果越好。可以通过选择合适的吸收设备，如填料塔、板式塔等，增加气液接触面积。-气液流量：气液流量的大小会影响气液两相的接触时间和传质推动力。一般来说，适当增加液体流量可以提高吸收效率，但过大的流量会导致液泛等问题。-吸收剂的性质：吸收剂的溶解度、选择性、黏度等性质对吸收过程有重要影响。吸收剂应具有对溶质溶解度大、选择性高、黏度低等特点。3.简述化工生产中安全的重要性及主要安全措施。答案：化工生产中安全非常重要，原因如下：-化工生产涉及到许多易燃易爆、有毒有害的物质，一旦发生事故，如火灾、爆炸、泄漏等，会造成人员伤亡和财产损失。-化工生产过程通常在高温、高压等特殊条件下进行，设备和管道容易出现损坏和故障，如果不及时处理，可能引发严重的安全事故。-化工生产事故还会对环境造成污染，影响周边居民的生活和健康。主要安全措施包括：-加强安全教育培训，提高员工的安全意识和操作技能，使员工熟悉操作规程和安全注意事项。-定期对设备和管道进行检查和维护，及时发现和消除安全隐患。-安装安全防护装置，如安全阀、压力表、液位计等，确保设备的安全运行。-制定应急预案，定期进行演练，以便在事故发生时能够迅速、有效地进行处理，减少损失。-加强厂区的安全管理，设置明显的安全警示标志，限制无关人员进入危险区域。四、计算题（10分）在一连续精馏塔中分离苯-甲苯混合物。已知进料量为100kmol/h，进料组成xF=0.5（苯的摩尔分数，下同），馏出液组成xD=0.9，釜残液组成xW=0.1。试求馏出液流量D和釜残液流量W。解：根据物料衡算，总物料衡算：F=D+W（1）易挥发组分物料衡算：F×xF=D×xD+W×xW（2）已知F=100kmol/h，xF=0.5，xD=0.9，xW=0.1将式（1）变形为W=F-D，代入式（2）得：F×xF=D×xD+(F-D)×xW100×0.5=D×0.9+(100-D)×0.150=0.9D+10-0.1D50-10=0.9D-0.1D