化工过程分析与合成试卷
化工过程分析与合成习题
化工过程分析与合成习题
介绍化工过程分析与合成的概念和重要性
概述课程的研究目标和结构
讨论化工流程分析的基本概念和原理
研究化工过程模拟和优化的方法
探讨化工过程合成的基本原理和方法
分析化工反应器设计和操作的关键要素
研究化工过程合成在实际应用中的案例和技术
分析化工过程的可持续性和环境影响因素
提供一系列题并进行解析和讨论
帮助学生巩固和应用所学的化工过程分析和合成知识
总结课程的主要内容和重点
强调化工过程分析与合成在现代工程中的重要性
通过本大纲，学生将能够全面了解化工过程分析与合成的基础原理和实际应用，并能够通过题练提高解决相关问题的能力。
本课程的目标是帮助学生理解化工过程分析和合成的基本原理，并培养他们解决相关问题的能力。
本课程将涵盖以下内容：
化工过程分析的基础知识
化学反应工程
流程优化
合成方法
该课程将通过题训练来提高学生的实际应用能力。
该课程将通过习题训练来提高学生的实际应用能力。
化工过程分析与合成
一、单项选择题。
本大题共14个小题，每小题5.0 分，共70.0分。
在每小题给出的选项中，只有一项是符合题目要求的。
重质油催化剂裂化制轻质油的反应过程是（B）。
脱氢过程裂化反应热裂解反应过程催化过程数值稳定性好，通常，迭代收敛过程有（C）。
很缓慢很快四种可能情况收敛解氨合成过程的物料必须进行循环，主要集中在（D）。
制气工段压缩工段脱硫工段氨合成工段蒸馏的原理是（A）。
物质的沸点不同物质分子量大小物料的浓度进料快慢过程系统结构的优化属于过程系统的（B）。
过程系统的问题合成问题过程系统的分析优化问题氨厂包括的工序有（A）。
原料气制备原料气脱硫氨的分离空气净化天然气中的主要成分是（B）。
氩甲烷（CH4）氢气氮气实验数据归纳的模型被称为（A）。
经验模型半经验模型特定模型多级参数模型工业上已得到广泛应用的低能耗分离技术是（D）。
吸附分离技术非定态技术变压吸附乙苯脱氢制苯乙烯的反应过程是（A）。
脱氢反应制苯乙烯裂解反应过程催化过程对均一系物料的气相分离，可采用（A）。
吸附吸收汽提蒸发萃取变压吸附是在工业上已经得到广泛应用的（D）。
气体分离技术非定态技术节能分离技术吸附分离技术化工过程系统合成是（C）。
产品生产合成设备合成换热网络合成反应物料合成泡点温度是指气液平衡时与液相组成相对应的（C）。
液相起泡时温度沸腾温度平衡温度气相温度二、多项选择题。
本大题共6个小题，每小题5.0 分，共30.0分。
在每小题给出的选项中，有一项或多项是符合题目要求的。
用人工智能技术模拟人脑的思维过程，两种不同的成功途径是（DE）。
离散模拟模糊模拟非数值模拟客观模拟微观模拟单元操作模拟中每个模块中包含有（AB）。
单元操作相关方程相关的物性计算程序物流焓值进口物料组成出口组成对化工过程进行描述的数学模型有（CD）。
机理模型经验模型集中参数模型分布参数模型人工智能模型在典型的工厂中优化可能涉及（BC）。
一个车间过程设计和装置规范车间操作某个过程某个装置物性模型包括的重要两项是（AB）。
化工过程分析与合成期末题库
一、填空题（每空1分）1 稳态模拟的特点是，描述过程对象的模型中？？时间参数。
2 就其模拟计算求解方法而言，过程系统模拟可以归纳为：？？、？？、？？。
3序贯模块法的基础是？？。
4 求解超大型稀疏非线性方程组的方法大致分为？？、？？两类。
5 根据对过程系统中状态变量分布特征的不同描述方式，一般可以把动态模拟时的数学模型分为？？、？？和？？。
6 根据建立模型的不同方法，一般可以将数学模型分为？？、？？和介于两者之间的？？。
7 连续搅拌罐反应器（CSTR）的动态模型可以用？？参数模型进行描述。
8 ？？优化和？？优化是过程系统的两大类优化问题，它们贯穿于化工过程设计和化工过程操作。
9求解非线性有约束条件最优化问题的方法很多，比较常用的有？？和？？。
它们的共同点在于都是将有约束最优化问题转变成？？最优化问题。
10在分离序列的综合中，根据试探法的经验规则S2，难分离的组分应当？？分离。
11化工分析过程，主要是分析过程系统的运行机制、影响因素、？？、？？、优惠工况下的最佳操作参数等。
12化工过程系统的合成包括有：反应路径合成、？？、？？、过程控制系统合成，特别是要解决由各个单元过程合成总体的任务。
13？？优化考虑的是流程方案的优化，在多种可行方案中找出费用最小的流程结构。
14在夹点之上，换热网络仅需要？？公用工程，相对于环境是个？？；在夹点之下，换热网络仅需要？？公用工程，相对于环境是个？？。
15在分离序列综合中，按照？？规则，等摩尔分割最有利。
16采用一种分离方法把一个？？组分混合物用简单塔分离成？？个纯组分的分离过程，共含？？个分离器，？？个分离序列数，含有？？个分离子群，？？个分离子问题。
17以下换热网络中的物流匹配？？是可行的，？？是不可行的。
18如果优化计算结果直接送往控制系统去执行则称为？？。
二、判断题（每题2分）。
请判断对错（√或 ），并简单解释原因。
1在序贯模块法中的单元模块具有单向性的特点。
化工过程分析与合成A
<<化工过程分析与合成>>试题(A)一、填空题（每空1分，共30分）1. 过程系统模拟的基本方法有 法、 法和 法。
2. 过程系统由过程单元及各单元间的联结关系构成，这些联结关系包括 和 。
3. 收敛单元实质上就是一个数值迭代求解非线性方程组的子程序，请列举出三种常见的求解非线性方程的数值迭代方法： 、 、 。
4. 对过程系统进行动态模拟时，根据对状态变量分布特征的不同描述方式，可以把数学模型分为 、 、 ，其中 认为状态变量在系统中呈空间均匀分布，如强烈搅拌的反应罐就可以用这一类模型来描述，这种模型的数学形式为 方程组。
5. 一个含有C 组分的独立流股具有 个自由度。
6. 试判断下图中换热匹配的可行性：1 , 2 , 3 ,4 。
7. 在换热网络设计中，夹点将整个温度区间分为了两部分，夹点之上需要 器，夹点之下需要 器。
8. 对于夹点下方的夹点匹配换热器，其流股数可行性原则是 ， FCp 可行性原则是 。
9. 过程系统优化主要分为 优化和 优化两个方面。
10. 如下图所示，T-H 图中热、冷物流的组合曲线分别为AB 和CD ，则最小冷公用工程用量为 kW ，最小热公用工程用量 kW ，最大热回收量 kW 。
11. 用常规精馏的方法将含有5个组分的混合物分离成纯组分产品，则切分点的数目为 ，分离序列数为 ，分离的子群数为 。
二、判断题（每题1分，共10分）1. 对过程系统进行稳态模拟，描述过程对象的模型中不包括时间参数。
2. 组合曲线上斜率发生变化的点称为角点，夹点一定出现在角点处。
3. 在一个工厂的设计中，要想最大限度的减少公用工程的用量，可以通过采用高效率的换热器，并增大换热夹点221144 33H 1H 2 C 1C 2面积来实现。
4. 在分离序列的综合中，应优先考虑使用能量分离剂的方法，其次才考虑采用质量分离剂的方法。
5. 为了使换热网络的公用工程消耗最小，应避免夹点之上的热物流与夹点之下的冷物流间的匹配。
化工过程分析和合成计算题
3
45
Qi
0 10 107.5117.5 10
最小加热量为107.5 kW，最小冷却量为40kW，夹点位置在90-70℃.N1 ≤ N3 + N4, FCp1 ≤ FCp3 ,FCp1 ≤ FCp4
Q = 2×(150-90) = 120 kW Q = 2.5×(125-70) = 137.5 kW
例3 既有一五组分碳氢化合物旳混合物，其构成和各组
分旳相对挥发度如下表所示：工艺要求得到高纯度旳单
组分产品，试用有序直观推断法进行分离序列旳综合。
分离易度系数计算公式：CES = f*△，
f = D/W或W/D，f 取接近 1旳数值，△ = (α-1)*100。
序号 构成(摩尔分率)
相邻组分相对挥发度 原则沸点（ºC）
热流量（kw） 360 275 420 220
[解] 根据所给数据作出问题表格（1）
1
2
3
45
列
温
流股与温度
最大允许
区 热流股
T，℃
冷流股 Ti－ ∑CPC- Di
Ii
Qi 热流量，
T1 T2
C1 C2 Ti+1 ∑CPH
kW
170
输入 输
出
1
160 150
20
3.5 +70 0 -70 +10 +30
6/3/F/Fmax问题，阐明Johnson规则在特殊旳n/3/F/Fmax问题上旳应用
产品 1
实际加工时间
M1
M2
M3
4
1
3
虚拟二单元加工时间
第一单元ai 第二单元bi
5
4
2
大连理工化工过程合成与分析2007年考题答案
一、二（略）三、换热网络综合（15分）一换热网络有2个工艺热物流和2个工艺冷物流，数据如下表所示。
若热、冷物流间最小允许传热温差C T ︒=∆10min ，试用问题表格法确定该过程的夹点温度、最小公用工程冷负荷和最小公用工程热负荷，并利用夹点设计法设计该换热过程的初始网络。
[解]（1）根据所给数据作出问题表格（1）子网络序号冷物流及其温度问题表格（1）热物流及其温度k C 1 C 2 H 1 H 2（2）对各个子网络进行热量恒算，得到问题表格（2）问题表格（2）子网络赤字D k热量kW 热量kW序号kW 无外界输入热量外界输入最小热量I k Q kI k Q kSN1 70 0 -70 100 30SN2 30 -70 -100 30 0 SN3 -35 -100 -65 0 35SN4 -55 -65 -10 35 90 SN5 -5 -10 -5 90 95物流标号 热容流率 初始温度 终了温度 热流量 CP /(kW )/C ︒ C T S ︒/ C T t ︒/ Q /kW H 1 4.0 150 60 360 H 2 2.5 160 50 275 C 1 3.5 50 170 420 C 2 2.0 40 150 220得到如下信息：在 T min =10o C 的情况下，夹点温度在热流体夹点温度150ºC 和冷流体夹点温度140 ºC 之间，故夹点温度 T = 145 ºC 最小公用工程加热量 Q H min = 100 kw 最小公用工程冷却量 Q C min = 95 kw （3）夹点上方子网络匹配热端设计：物流热容初始目标热负荷标号流率温度温度kW/ o C o Co CkW CPT s T tQH 2 2.5 160 150 25C 1 3.5 140 170 105C 2 2.0 140 150 20H 1H 2C 1C 2（4）夹点下方子网络匹配kW/ 冷端设计：物流热容初始目标热负荷标号流率温度温度o C o Co CkW CPT s T tQH 1 4.0 150 60 360H 2 2.5 150 50 250C 1 3.5 50 140 315C2 2.0 40 140 2001H 2C 1C 2（5）整个初始网络为：整体设计方案：H 1H 2C 1C 2四、（10分）现有一六组分碳氢化合物的混合物，其组成和各组分的相对挥发度如下表所示：工艺要求分离出5个产品A ，B ，C ，DE ，F ，试用有序直观推断法进行分离序列的综合。
2009-10学年度上期化工分析与合成期末试卷B答案
宜宾学院2009——2010学年度上期《化工过程分析与合成》试题（B卷）答案一、判断题（每小题2分，共20分）（1）采用夹点设计法设计换热网络时，为保证系统的最大热回收，应避免热物流穿越夹点。
（N）（2）热泵与系统热集成时，将热泵穿越夹点放置是有效的热集成。
（Y）（3）两个或两个以上相连的循环回路一定构成最大循环网。
（N）（4）采用断开热负荷回路的方法调优换热器网络，合并换热器后的结构除了需要保证每个单元设备热负荷为非负外，还要检验每个单元设备的传热温差是否大于或等于最小的允许传热温差。
（Y）（5）R组分简单塔精馏分离序列的综合问题，可以看成是R-1阶段决策问题。
（Y）（6）系统的自由度为系统变量数减去描述系统的所有方程数。
（N）（7）能够把全部简单回路至少断裂一次的断裂组定义为多余断裂组。
（N）（8）穿越夹点的热流量为零，则夹点处的传热推动力为零。
（N）（9）利用能量松弛法调优换热器网络，调优前后系统所需的冷、热公用负荷不变。
（N）（10）对于已给定热交换量的情况，通过热交换面的传热温差愈小，过程的不可逆性愈小，有效能损失小。
（Y）二、分析讨论题（每小题4分，共20分）1．间间歇过程的瓶颈问题很容易就能找到，因此，只需要对给定的设备加工顺序进行排序，就可以得到最优的操作方案了。
答：错误（1）间歇过程的瓶颈问题随产品及操作策略而有所不同，因而很难找到。
（1）2．化工过程的优化因其所含变量太多而难以进行，为了简化计算的难度，某人建议只考虑决策变量对目标函数的影响，这种方式是否可行？答：对（1）状态变量是决策变量的函数，因而，只考查决策变量对目标函数的影响，不会改变优化过程的性质，但能缩小问题的求解难度。
（1）3．非线性规划的求解比线性规划困难的多，因此，对于非线性规划问题，不可能通过求取目标函数的一阶导数，并令其为0，来得到最优解。
答：错误（1）无约束的非线性最优化问题可以通过令一阶导数为0来进行。
2020年整理化工过程分析与合成期末考试试卷.doc
《化工过程分析与合成》期末考试试卷
一、填空题每空1分共10分
1稳态模拟的特点是描述过程对象的模型中_（不包括）_时间参数
2（动态数学) 模型认为状态变量在系统中呈空间均匀分布如强烈搅拌的反应罐就可以用这一
类模型来描述
3(黑箱模型) 又称为经验模型纯粹由统计、关联输入输出数据而得。
( ) 又称为机
理模型
4( 结构）优化和（参数）优化是过程系统的两大类优化问题它们贯穿于化工过程设计和化
工过程操作。
5换热网络的消耗代价来自三个方面（换热单元数）、（传热面积）、（公用工程消耗）。
6在分离序列的综合中根据试探法的经验规则M1在所有分离方法中优先采用使用（能量分离剂的）
方法
二、判断正误并用1—2句话说明原因每题2分共10分
1间歇过程的瓶颈问题很容易就能找到因此只需要对给定的设备加工顺序进
行排序就可以得到最优的操作方案了。
2化工过程的优化因其所含变量太多而难以进行为了简化计算的难度某人建
议只考虑决策变量对目标函数的影响这种方式是否可行
3非线性规划的求解比线性规划困难的多因此对于非线性规划问题不可能
通过求取目标函数的一阶导数并令其为0来得到最优解。
4对于存在三个加工设备的间歇过程是无法通过Johnson规则来求解的。
5在一个工厂的设计中要想最大限度的减少公用工程的用量可以通过采用高
效率的换热器并增大换热面积来实现。
三、简答题列出详细步骤不需要具体求解5分
对于一个复杂的、有多个反馈回路的化工过程采用序贯模块法进行求解时应当
如何进行计算
四、
对于一个需要三级压缩机的工况目标函数如下p是压力
1。