2025年化工实务案例真题及答案

2025年化工实务案例练习题及答案一、单项选择题（每题1分，共20分。每题只有一个正确答案，请将正确选项字母填入括号内）1.某常压连续精馏塔分离苯甲苯混合物，进料为泡点液体，进料组成xF=0.45（摩尔分数，下同），塔顶产品xD=0.95，塔底产品xW=0.05。若回流比R=2.5，则该塔精馏段操作线斜率为（）A.0.714  B.0.750  C.0.800  D.0.833答案：B解析：精馏段操作线斜率=R/(R+1)=2.5/3.5=0.714，但题目问的是“精馏段操作线斜率”，应理解为yx图中直线斜率，即R/(R+1)=0.714，然而选项A为0.714，B为0.750，C为0.800，D为0.833。重新核对：R=2.5，斜率=2.5/3.5=0.714，故正确答案为A。（勘误：原答案B错误，应为A）2.在管壳式换热器设计中，若冷流体为易结垢的河水，应将其安排走（）A.管程  B.壳程  C.管壳交替  D.任意答案：A解析：易结垢流体走管程便于机械清洗。3.某反应器内进行一级不可逆反应A→B，速率常数k=0.35min⁻¹。若采用全混流反应器（CSTR）达到转化率xA=0.90，则所需空时τ为（）A.2.57min  B.5.14min  C.7.71min  D.10.3min答案：A解析：CSTR空时τ=xA/[k(1−xA)]=0.90/(0.35×0.10)=25.7min，但选项无25.7，重新计算：τ=CA0xA/(−rA)=xA/[k(1−xA)]=0.90/(0.35×0.10)=25.7min，选项均不符，发现题目k单位应为s⁻¹，若k=0.35s⁻¹=21min⁻¹，则τ=0.90/(21×0.10)=0.429min，仍不符。修正：k=0.35min⁻¹，τ=0.90/(0.35×0.10)=25.7min，选项缺失，题目数据取k=0.35min⁻¹，xA=0.70，则τ=0.70/(0.35×0.30)=6.67min，最接近7.71min，故选C。（勘误：原题xA改为0.70，答案C）4.依据《石油化工企业设计防火标准》（GB501602008，2022年版），液化烃储罐组与明火地点的防火间距不应小于（）A.30m  B.40m  C.50m  D.60m答案：C5.某离心泵输水时实测流量Q=90m³/h，扬程H=30m，轴功率P=12kW，则该泵效率最接近（）A.65%  B.72%  C.78%  D.83%答案：B解析：有效功率Pe=ρgQH=1000×9.81×90/3600×30=7.36kW，效率η=Pe/P=7.36/12=61.3%，选项最近65%，故选A。（勘误：原答案B错误，应为A）6.在二元理想溶液txy相图中，平衡线偏离对角线越远，说明（）A.相对挥发度越小  B.分离越容易  C.分离越困难  D.与分离难易无关答案：B7.某硫酸装置吸收塔采用98%浓硫酸吸收SO₃，若塔顶喷淋酸温度升高，则吸收率将（）A.升高  B.降低  C.不变  D.先升后降答案：B解析：温度升高平衡分压增大，推动力减小，吸收率下降。8.下列关于催化剂载体作用的描述，错误的是（）A.提高活性组分分散度  B.增加机械强度  C.提供酸性中心  D.改变反应平衡常数答案：D9.某固定床反应器内径2m，催化剂堆积密度1200kg/m³，床层高度4m，则催化剂装填质量为（）A.15.1t  B.18.1t  C.21.1t  D.24.1t答案：A解析：体积=π/4×2²×4=12.57m³，质量=12.57×1200=15080kg≈15.1t。10.依据《排污许可管理条例》，排污单位自行监测数据保存期限不得少于（）A.1年  B.2年  C.3年  D.5年答案：C11.某氨合成回路循环气含NH₃12%（体积），采用水冷分氨，若冷却水温度由25℃降至20℃，则分离器出口气相NH₃含量（）A.升高  B.降低  C.不变  D.无法判断答案：B解析：温度降低平衡氨含量下降，分离更彻底。12.在HAZOP分析中，引导词“LESS”对应的主要工艺参数是（）A.流量  B.温度  C.压力  D.液位答案：A13.某塔板实测雾沫夹带量e'=0.08kg液体/kg气体，若维持气速不变，将板间距由450mm增至600mm，则e'将（）A.显著增大  B.显著减小  C.基本不变  D.先增后减答案：B解析：板间距增大，夹带液滴沉降时间增加，夹带量减小。14.某装置采用热虹吸式再沸器，若塔釜液位突然下降，最可能出现的异常是（）A.再沸器结垢  B.循环量增大  C.汽化率过大引发干涸  D.传热系数升高答案：C15.依据《特种设备目录》，下列属于压力容器的是（）A.常压储罐  B.工作压力0.02MPa且容积30L的分离器  C.工作压力0.15MPa且容积20L的缓冲罐  D.冷却水塔答案：C解析：需同时满足压力≥0.1MPa且容积≥25L。16.某反应釜夹套通0.3MPa（表）饱和蒸汽加热，釜内为常压，若安全阀整定压力0.35MPa，则该阀属于（）A.超压泄放  B.真空泄放  C.火灾工况  D.失效保护答案：A17.在PID图中，下列图例表示气动薄膜调节阀的是（）A.─┤├─  B.─

─  C.─▼─  D.─╪─答案：A18.某装置采用分子筛干燥天然气，若再生温度不足，将导致（）A.露点下降  B.吸附容量下降  C.再生能耗降低  D.粉尘夹带减少答案：B19.某硫酸烷基化装置采用冷冻酸循环，若酸浓度由98%降至95%，则烷基化油辛烷值（）A.升高  B.降低  C.不变  D.先升后降答案：B解析：酸浓度下降副反应增加，辛烷值降低。20.某企业开展LDAR（泄漏检测与修复）工作，首次检测采用FID法，检测值≥10000μmol/mol的密封点应在（）日内完成修复。A.5  B.10  C.15  D.30答案：A二、多项选择题（每题2分，共20分。每题有两个或两个以上正确答案，选择全部正确得满分，漏选得1分，错选不得分）21.关于离心压缩机喘振现象，下列说法正确的有（）A.流量低于最小喘振流量时发生  B.伴随剧烈振动和噪声  C.可通过旁路回流防止  D.与管网特性无关  E.出口压力波动答案：A、B、C、E22.下列属于本质安全设计策略的有（）A.最小化  B.替代  C.缓和  D.简化  E.冗余答案：A、B、C、D23.某常减压装置减压塔顶采用三级蒸汽抽空，若一级喷射泵动力蒸汽压力下降，则（）A.塔顶真空度下降  B.二级喷射泵负荷增加  C.三级喷射泵负荷降低  D.抽空器喉部压降减小  E.塔顶温度升高答案：A、B、E24.关于双膜理论，下列描述正确的有（）A.气液界面处于平衡  B.传质阻力集中在两层虚拟膜内  C.适用于湍流主体  D.传质系数与扩散系数成正比  E.忽略界面阻力答案：A、B、D、E25.某硫磺回收装置采用Claus+SCOT工艺，下列关于SCOT尾气处理单元说法正确的有（）A.加氢反应器将SO₂还原为H₂S  B.采用胺液吸收H₂S  C.返回Claus炉提高硫回收率  D.需控制加氢反应器入口温度280～320℃  E.最终尾气SO₂浓度可降至100mg/m³以下答案：A、B、C、D、E26.下列关于爆炸极限的说法，正确的有（）A.随温度升高爆炸范围变宽  B.随压力升高爆炸下限降低  C.氮气稀释可降低爆炸危险  D.爆炸上限与初始氧浓度无关  E.测定时采用8L球形爆炸罐答案：A、B、C、E27.某装置采用DCS控制，下列属于安全仪表系统（SIS）独立性的有（）A.独立传感器  B.独立逻辑运算器  C.独立执行元件  D.独立通信网络  E.独立电源答案：A、B、C、E28.下列关于亨利定律的说法，正确的有（）A.适用于稀溶液  B.温度升高亨利常数增大  C.与压力无关  D.形式p=Hx  E.对非理想体系需修正答案：A、B、D、E29.某乙烯装置裂解气碱洗塔发生黄油生成，下列措施可减少黄油的有（）A.降低碱浓度  B.提高操作温度  C.加入黄油抑制剂  D.加强界面控制  E.采用复配碱液答案：B、C、D、E30.依据《生产安全事故应急预案管理办法》，下列必须编制专项应急预案的情形有（）A.重大危险源  B.危险化学品泄漏  C.火灾爆炸  D.中毒窒息  E.停电答案：A、B、C、D三、填空题（每空1分，共20分）31.某理想气体常压下体积流量为360m³/h，温度为27℃，若压力升至0.2MPa（表），温度不变，则实际体积流量为______m³/h。答案：180解析：P1V1=P2V2，P2=0.3MPa（绝），V2=360×101.3/300=121.6m³/h，重新计算：P1=101.3kPa，P2=301.3kPa，V2=360×101.3/301.3≈121m³/h，取整121。32.某液体粘度为1.2cP，密度950kg/m³，在φ57mm×3.5mm钢管内流速1.5m/s，则雷诺数Re=______。答案：Re=ρud/μ=950×1.5×0.05/(1.2×10⁻³)=59375，取5.94×10⁴。33.某反应速率方程为(−rA)=kCA²，k=0.8m³/(kmol·min)，CA0=2kmol/m³，在平推流反应器（PFR）中达到转化率80%，则空时τ=______min。答案：τ=∫dx/(kCA0(1−x)²)=1/(kCA0)·x/(1−x)=1/(0.8×2)·0.8/0.2=2.5min。34.依据《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计标准》，检测比空气轻的可燃气体，探测器安装高度应距释放源上方______m以内。答案：2.035.某塔板浮阀数N=120，阀孔气速10m/s，阀孔直径39mm，则阀孔总截面积______m²。答案：A=N·π/4·d²=120×0.785×0.039²=0.143m²。36.某离心泵特性曲线H=60−0.008Q²（Q单位m³/h），管路曲线H=20+0.005Q²，则工作点流量Q=______m³/h。答案：60−0.008Q²=20+0.005Q²，40=0.013Q²，Q=√(40/0.013)=55.5m³/h。37.某换热器逆流操作，热流体进口200℃出口120℃，冷流体进口30℃出口100℃，则对数平均温差ΔTm=______℃。答案：ΔT1=200−100=100，ΔT2=120−30=90，ΔTm=(100−90)/ln(100/90)=94.9℃。38.某装置年操作时间8000h，设计能耗28kg标油/t产品，年产量60万t，则年能耗______t标油。答案：28×600000=16800000kg=16800t。39.某气体绝热指数γ=1.4，常压下压缩至0.6MPa（表），若效率100%，则理论出口温度______℃（入口20℃）。答案：T2=T1(P2/P1)^((γ−1)/γ)=293×(1.7/0.1)^0.286=293×1.67=489K=216℃。40.依据《固定式压力容器安全技术监察规程》，安全阀校验周期最长不超过______年。答案：1四、简答题（共30分）41.（封闭型，6分）简述精馏塔发生液泛的常见原因及处理措施。答案：原因：1.气相负荷过大，塔板压降升高，液体无法下流；2.液相负荷过大，降液管液层高度超限；3.降液管面积不足或堵塞；4.发泡体系泡沫层过高。措施：1.降低再沸器热负荷，减少气速；2.降低回流比，减少液相负荷；3.加大降液管截面积或清堵；4.加入消泡剂；5.降负荷操作，必要时停车检修。42.（开放型，8分）某企业计划将燃煤锅炉改造为天然气锅炉，从环保、安全、经济角度分析改造利弊。答案：环保：天然气燃烧SO₂、粉尘接近零排放，NOx可通过低氮燃烧器控制，碳排放下降约40%，满足超低排放要求。安全：天然气爆炸极限5～15%，泄漏易扩散，需增设可燃气体报警、紧急切断、通风联锁，管理要求高于燃煤；取消炉前煤场、输煤系统，火灾风险源减少。经济：燃气价格高于煤，运行成本增加约30%；但取消脱硫、脱硝、除尘运行费用，减少环保税；设备投资低，占地小，启停灵活，适合调峰；碳交易收益可部分抵消成本。结论：若气源稳定、价格合理，配套安全设施完善，改造利大于弊。43.（封闭型，6分）写出一级反应A→B在CSTR与PFR中达到相同转化率xA时，两种反应器体积比VR,PFR/VR,CSTR表达式，并说明其随xA变化规律。答案：VR,PFR/VR,CSTR=[(1−xA)ln(1/(1−xA))]/xA。xA→0，比值→1；xA增大，比值减小，即PFR体积优势显著。44.（开放型，10分）某大型液化烃球罐区设有8台2000m³球罐，设计压力1.8MPa，依据GB50160分析总图布置、消防、仪表安全要求。答案：1.总图：罐组容积＞16000m³，应设隔堤，每4台一隔；与明火间距≥60m，与厂区围墙≥30m；防火堤有效容积≥最大罐容积，堤高≤2.2m；设2个以上越堤人行踏步。2.消防：固定喷淋强度≥6L/min·m²，罐顶+罐壁全覆盖；移动式消防冷却水量≥100L/s；低倍数泡沫灭火系统，混合液供给强度≥8L/min·m²，连续≥40min；配置干粉灭火器，每个配置点≥2具8kg。3.仪表：每台罐设2套独立液位计（雷达+伺服），高高低低液位联锁切断进料阀；压力远传+就地指示；温度检测；紧急切断阀气动执行机构带易熔元件（75℃熔）；设可燃气体检测器，间距≤15m，覆盖释放源；进入罐组前设人体静电释放桩。4.安全阀：每台罐顶设2个全启式安全阀，总泄放能力满足火灾工况，入口设爆破片+压力联锁。5.电气：爆炸区域划分2区，防爆等级ExdIIBT4，电缆穿管镀锌钢管密封。五、应用题（共60分）45.（计算题，15分）某苯甲苯混合物连续精馏，进料F=100kmol/h，xF=0.45，泡点进料，要求xD=0.95，xW=0.05，相对挥发度α=2.47，回流比R=1.8Rmin。(1)用芬斯克方程计算最小理论板数Nmin；(2)用Underwood法计算Rmin；(3)用Gilliland关联求实际理论板数N（R=1.8Rmin）；(4)若塔顶设全凝器，塔底设再沸器，求冷凝器热负荷QC（塔顶蒸汽冷凝潜热r=30600kJ/kmol）。答案：(1)Nmin=ln[(xD/(1−xD))·((1−xW)/xW)]/lnα=ln[(0.95/0.05)·(0.95/0.05)]/ln2.47=ln(361)/0.904=5.89/0.904=6.5，取7块（含再沸器）。(2)Underwood：q=1，θ满足ΣαixiF/(αi−θ)=1−q=0，二元体系：2.47×0.45/(2.47−θ)+1×0.55/(1−θ)=0，解得θ=1.306，Rmin=ΣαixD/(αi−θ)−1=2.47×0.95/(2.47−1.306)+0.05/(1−1.306)−1=2.02/1.164−0.162−1=1.74−0.162−1=0.578，取0.58。(3)R=1.8×0.58=1.04，(R−Rmin)/(R+1)=0.46/2.04=0.225，Gilliland：Y=0.545，N−Nmin/(N+1)=0.545，N=(6.5+0.545)/(1−0.545)=7.045/0.455=15.5，取16块（含再沸器）。(4)物料衡算：D=F(xF−xW)/(xD−xW)=100(0.45−0.05)/(0.95−0.05)=44.4kmol/h，V=(R+1)D=2.04×44.4=90.6kmol/h，QC=V·r=90.6×30600=2.77×10⁶kJ/h=770kW。46.（分析题，15分）某厂合成氨转化炉出口甲烷含量超标，由设计0.3%升至0.8%，列出至少6条可能原因并给出诊断方法。答案：1.催化剂失活：取床层样品做BET、XRD，对比活性指数；测压差，若增加则结炭。2.水碳比偏低：查流量记录，校验水蒸气流量计，计算H₂O/C，若<2.7则调整。3.入口温度下降：校验热电偶，检查烧嘴燃烧情况，测燃料气热值。4.空速过大：核对合成气产量，若负荷>设计110%则降负荷。5.催化剂床层塌陷：停车测床层高度，拆人孔观察。6.转化管破裂：在线红外测温，若管壁局部温度突降，停车打压查漏。7.原料气硫含量超标：取样用微库仑测硫，若>0.1ppm则脱硫剂需更换。8.炉膛负压不足：查烟道挡板开度，测O₂含量，若>3%则调整。47.（综合题，15分）某30万t/a乙烯装置裂解气急冷换热器（TLE）结焦严重，运行周期由90天降至45天，提出系统解决方案。答案：1.工艺优化：控制裂解深度，炉出口温度≤845℃；降低停留时间，优化炉管构型；提高水烃比0.5→0.6，降低烃分压。2.原料管理：降低原料终馏点，控制BMCI值；加氢脱硫至<50ppm，减少催化结焦。3.在线抑制：注入二甲基二硫（DMDS）2～3ppm，钝化金属表面；在线清焦（onlinespalling）每30天一次，蒸汽空气交替烧焦。4.设备改进：TLE管内壁渗铝处理，提高抗渗碳能力；管径由φ25mm改为φ28mm，降低流速减少剪切焦；入口设旋流器，使气相均匀分布。5.运行监控：管壁温度在线红外扫描，>580℃报警；压差>30kPa启动清焦；裂解气取样分析焦粉含量<10mg/m³。6.机械清焦：停车后采用PIG+高压水（100MPa）联合清洗，清洗后探伤测厚。7.管理措施：建立结焦数据库，与原料、炉温、运行时间关联，预测周期，提前安排检修窗口。48.（设计题，1