化工行业化工设备操作与控制考试题目及答案

化工行业化工设备操作与控制考试题目及答案考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、1.简述换热器中管程和壳程分别起到什么作用？列述影响换热效率的主要因素。2.在精馏塔操作中，如果塔顶温度和塔底产品浓度均偏离设计值，可能的原因是什么？应如何调整操作以恢复至正常？3.泵的扬程主要取决于哪些因素？当泵输送的液体密度增大时，其扬程和功率将如何变化？请说明理由。二、4.说明压力容器在操作前进行压力试验的目的和通常采用的方法。简述压力试验过程中需要注意的安全事项。5.什么是化工生产中的“串料”？分析可能导致反应器发生串料的原因，并提出相应的预防措施。6.解释什么是自动控制系统的比例（P）、积分（I）、微分（D）作用。分别说明单独增加比例度、积分时间或微分时间对控制系统的稳态误差和动态响应有何影响？三、7.在进行化工设备的开停车操作时，为什么必须严格遵守操作规程？试以一个具体设备（如储罐或反应器）为例，简述其开车前的准备步骤和关键检查点。8.简述化工生产中常见的几种联锁保护的作用。举例说明在什么情况下需要设置特定的联锁。9.某换热器采用逆流布置，管程介质为加热剂，壳程介质为被加热物料。若加热剂流量突然减少，对壳程出口物料温度和管程出口物料温度分别会产生什么影响？请解释原因。四、10.设备的日常点检和维护对于保证生产稳定运行至关重要。请列举至少五种化工设备（不同类型）的日常检查项目，并说明检查内容的重要性。11.假设某精馏塔在稳定运行中，突然发现塔顶温度急剧升高，而塔底产品浓度急剧下降。分析可能的原因，并说明此时操作人员应优先采取哪些应对措施。12.结合你所了解的化工过程，论述加强化工设备操作人员安全培训的必要性和重要性。试卷答案一、1.作用：管程主要用于强制流动，使热量通过管壁传递给壳程介质或从壳程介质传递给管程介质。壳程通常容纳被加热或被冷却的流体，并提供与管程流体进行热交换的传热表面。影响因素：主要因素包括传热面积、传热温差、流体性质（密度、粘度、比热容、导热系数）、流动形式（层流或湍流）、管壁厚度及材料导热性、垢层厚度等。2.原因：可能的原因包括：进料量或成分变化、操作压力波动、塔内填料损坏或堵塞、塔板结垢、冷凝器或再沸器传热效率下降、回流比不当等。调整：根据偏离情况判断。若温度偏高、浓度偏高，可能需减少进料量、增加回流量或适当降低操作压力；若温度偏低、浓度偏低，可能需增加进料量、减少回流量或适当提高操作压力。具体调整需遵循操作规程并观察系统响应。3.影响因素：泵的扬程主要取决于液体密度、管路系统的总阻力（包括沿程阻力、局部阻力）以及泵本身的特性。变化：当泵输送的液体密度增大时，扬程基本不变（对于离心泵，在流量不变时），但泵所需提供的功率会显著增大。理由：功率与扬程、流量和液体密度成正比。密度增大，克服相同阻力所需的力增大，导致功率增加。二、4.目的：压力试验的主要目的是验证压力容器的强度（能否承受设计压力）、密封性（是否存在泄漏）以及安全附件（如压力表、安全阀）的可靠性。方法：通常采用液压试验（用水或特定液体）或气压试验（用空气或氮气）。安全事项：试验前必须彻底排空容器内介质；缓慢升压至试验压力，保压规定时间，期间密切观察有无异常；严禁超压；试验过程中禁止进行任何与试验无关的工作；人员应远离容器顶部；液压试验注意防冻和介质泄漏。5.串料原因：反应器发生串料的原因可能包括：反应器内构件（如催化剂床层）堵塞或损坏导致短路；反应器密封失效（如封头、法兰泄漏）；多个反应器之间连接管线泄漏或堵塞；操作不当（如压力梯度导致逆向流动）。预防措施：定期检查和维护反应器内构件；确保所有连接处密封良好；严格按照操作规程控制反应器压力和温度；设置必要的联锁和报警系统以监测异常。6.P作用：比例作用使控制器的输出与误差成正比。增加比例度（P增大），系统响应加快，但过大会导致超调和振荡，稳定性下降，稳态误差不变（对于给定输入）。I作用：积分作用使控制器的输出与误差随时间的积累成正比。消除稳态误差，但会使系统响应变慢，增加超调量和振荡次数，稳定性变差。D作用：微分作用基于误差的变化率进行控制，能提前预测误差趋势。能加快响应速度，抑制超调，提高稳定性，但会放大噪声，对测量信号质量要求高。三、7.重要性：严格遵守操作规程是保证人身安全、设备完好、产品合格、生产稳定的重要前提。不遵守规程可能导致设备损坏、爆炸、火灾、中毒、环境污染等严重事故。开车步骤（以反应器为例）：a)检查并确认所有安全附件齐全有效；b)按规定顺序进行预热、吹扫、氮气保护（如需要）；c)检查冷却水、仪表风、原料等公用工程供应正常；d)按照工艺要求缓慢加入原料；e)按升温/降温曲线控制反应器温度；f)监控反应器压力、温度、液位等参数；g)检查密封情况；h)分析反应产物合格后，转入正常操作。8.联锁作用：联锁保护的作用是在设备或系统出现异常情况时，自动执行预定操作（如切断进料、启动应急预案），防止事故扩大或保护设备安全。举例：在反应器出口处设置联锁，当温度或压力超过安全极限时，自动切断进料阀门；在泵出口处设置联锁，当出口压力过低时，自动停止泵的运行。9.影响：加热剂流量减少，导致传递给壳程的热量减少。结果：壳程出口物料温度会下降；由于壳程热量减少，管程流体吸收的热量也相应减少，导致管程出口物料温度也会下降。四、10.检查项目及重要性：*泵：检查泵运行声音、振动是否异常，进出口压力是否正常，轴承和密封处温度是否过高，有无泄漏（油、水、气），电机运行电流是否正常。重要性：确保泵稳定运行，防止故障停机或引发安全事故。*塔：检查塔体有无变形、泄漏，塔板或填料层是否堵塞、损坏，塔顶回流液、塔底产品液位是否正常，塔体温度、压力是否在正常范围。重要性：保证分离效果，防止串料，确保塔体安全。*换热器：检查换热器壳程、管程压力、温度是否正常，有无泄漏，换热效果（进出口温差）是否变差。重要性：保证热量或冷量传递，防止泄漏污染环境或造成损失。*压缩机：检查压缩机运行声音、振动，出口压力、温度是否正常，润滑油压力、温度、油位是否正常，冷却水供应是否正常。重要性：保证气体输送，防止设备过热或损坏。*储罐：检查储罐液位、压力、温度是否正常，罐体有无泄漏、腐蚀，呼吸阀、安全阀工作是否正常。重要性：确保储存介质安全，防止泄漏或爆炸。11.可能原因：塔顶温度急剧升高、塔底浓度急剧下降，通常表明塔内存在严重的传质/传热不平衡，可能是塔板或填料严重堵塞、塌陷，导致气液接触不良；或者塔内发生严重的液泛或短路；也可能是进料量或组成发生剧烈变化且系统未能及时适应。应对措施：a)立即减少或切断进料，防止情况恶化；b)降低回流比，减少塔顶负荷，观察系统是否趋于稳定；c)检查塔顶冷凝器传热是否正常，必要时加强冷却；d)检查塔压调节是否正常；e)若有可能，尝试进行小范围的塔内吹扫或清洗；f)立即上报，并准备启动应急预案。12.必要性与重要性：*必要性：化工生产过程通常涉及高温、高压、易燃、