2025年甘肃省职业院校技能大赛(高职组)化工生产技术赛项备考试题库及答案

2025年甘肃省职业院校技能大赛(高职组)化工生产技术赛项备考试题库及答案一、理论知识题（共20题）（一）单项选择题（每题2分，共10题）1.某精馏塔操作中，若进料热状态由饱和液体改为冷液体进料（其他条件不变），则塔底再沸器热负荷将（）。A.增大B.减小C.不变D.先增后减答案：A解析：冷液体进料时，进料温度低于泡点，需要更多的热量将其加热至泡点，因此再沸器需要提供额外热量，热负荷增大。2.离心泵启动前未充满液体，会导致（）。A.流量过大B.扬程过高C.气缚现象D.汽蚀现象答案：C解析：气缚是因泵内存在气体，叶轮旋转时无法形成足够真空，导致液体无法吸入；汽蚀是因局部压力低于液体饱和蒸汽压，产生气泡破裂冲击叶轮。3.吸收塔操作中，若增大吸收剂流量（其他条件不变），则出塔吸收液浓度将（）。A.升高B.降低C.不变D.先升后降答案：B解析：吸收剂流量增大，单位量溶质被更多溶剂吸收，液相出口浓度降低。4.列管式换热器中，冷流体走管程、热流体走壳程的主要目的是（）。A.提高传热系数B.减少结垢C.降低压降D.便于清洗答案：A解析：管程流速易提高（管径小），壳程可通过折流板增加湍流，两者结合提高总传热系数。5.化工生产中，反应转化率的定义是（）。A.生成目的产物的原料量/原料总消耗量B.已反应的原料量/原料初始投入量C.目的产物量/原料初始投入量D.目的产物量/理论最大产物量答案：B解析：转化率=（初始量-剩余量）/初始量×100%，反映原料转化程度。6.工业合成氨反应（N₂+3H₂⇌2NH₃ΔH＜0），为提高平衡转化率，应采取的措施是（）。A.升高温度B.降低压强C.加入催化剂D.及时分离NH₃答案：D解析：分离产物可使平衡正向移动；该反应放热，升温平衡逆向移动；加压有利于正向（气体分子数减少）；催化剂不影响平衡。7.某二元混合物的相对挥发度α=2.5，若液相中易挥发组分摩尔分数x=0.4，则与之平衡的气相摩尔分数y=（）。A.0.571B.0.625C.0.714D.0.833答案：A解析：根据相平衡方程y=αx/[1+(α-1)x]，代入得y=2.5×0.4/[1+1.5×0.4]=1/1.7≈0.571。8.化工生产中，DCS系统的核心功能是（）。A.数据采集B.自动控制C.故障诊断D.人机交互答案：B解析：DCS（分布式控制系统）通过分散控制、集中管理实现生产过程的自动调节，核心是控制功能。9.以下属于危险化学品“遇湿易燃品”的是（）。A.浓硫酸B.金属钠C.液氯D.苯答案：B解析：金属钠与水反应生成氢气并放热，属于遇湿易燃品；浓硫酸为腐蚀品，液氯为有毒气体，苯为易燃液体。10.某反应釜的设计压力为1.6MPa，其属于（）压力容器。A.低压（0.1≤P＜1.6MPa）B.中压（1.6≤P＜10MPa）C.高压（10≤P＜100MPa）D.超高压（P≥100MPa）答案：B解析：《固定式压力容器安全技术监察规程》规定，中压范围为1.6MPa≤P＜10MPa。（二）填空题（每题2分，共5题）1.离心泵的性能曲线包括（流量-扬程）、（流量-轴功率）和（流量-效率）三条曲线。2.精馏塔的操作线方程描述了（相邻两层塔板间气液两相组成）的关系，其斜率为（回流比R/(R+1)）。3.吸收过程的推动力是（实际浓度与平衡浓度的差值），提高推动力的方法有（增大吸收剂用量）或（降低吸收剂温度）。4.化工生产中，“三废”指（废气）、（废水）、（废渣）。5.反应速率常数k的单位取决于反应级数，一级反应k的单位是（时间⁻¹，如s⁻¹），二级反应k的单位是（浓度⁻¹·时间⁻¹，如L·mol⁻¹·s⁻¹）。（三）简答题（每题5分，共5题）1.简述精馏塔开车的主要操作步骤。答案：①检查系统：确认塔、换热器、泵、阀门等设备完好，DCS系统参数设置正确；②充液预热：向塔内加入一定量底料（如原料液），启动再沸器加热至泡点；③建立回流：当塔顶有冷凝液时，开启回流泵，调节回流阀至设定回流比；④调整参数：逐步增加进料量，稳定塔压、温度、流量等参数，直至塔顶、塔底产品组成达标；⑤稳定运行：持续监测各点温度、压力，调整再沸器和冷凝器热负荷，维持物料和热量平衡。2.离心泵运行中出现“汽蚀”的原因及处理措施。答案：原因：泵入口压力低于液体在当前温度下的饱和蒸汽压，导致液体汽化并形成气泡，气泡破裂冲击叶轮。处理措施：①降低泵安装高度（减小吸入管路压降）；②增大吸入管直径或缩短管路长度（减少阻力损失）；③提高液体温度时需相应提高入口压力（如增加罐内液面高度）；④更换耐汽蚀材料的叶轮；⑤运行中避免泵在低于最小流量下长期工作。3.如何通过调节吸收塔操作参数提高SO₂吸收效率？答案：①增大吸收剂（如NaOH溶液）流量：增加液气比，提高传质推动力；②降低吸收剂温度：SO₂溶解度随温度降低而增大，平衡浓度降低，推动力增大；③提高吸收塔操作压力：加压可增加气体分压，提高溶解度；④增加填料层高度或更换高效填料：延长气液接触时间，提高传质效率；⑤确保吸收剂pH值在适宜范围（如碱性环境促进SO₂吸收）。4.简述化工生产中物料衡算的基本步骤。答案：①确定衡算对象（如某一设备、工序或整个装置）；②划定衡算范围（明确输入、输出物料的边界）；③选择基准（如时间基准：1小时；质量基准：100kg原料）；④列出所有输入物料（原料、添加剂、循环物料等）和输出物料（产品、副产物、废气、废液等）；⑤建立衡算式：输入总质量=输出总质量+积累质量（稳定操作时积累质量为0）；⑥代入已知数据，求解未知量（如转化率、收率等）。5.列举5种化工生产中常见的安全联锁装置及其作用。答案：①温度联锁：当反应器温度超限时，自动切断加热源并启动冷却系统，防止超温分解或爆炸；②压力联锁：压力容器压力过高时，自动开启安全阀或放空阀泄压；③液位联锁：反应釜液位过低时，自动停止出料并启动进料泵，防止干烧；④可燃气体检测联锁：车间可燃气体浓度超标时，自动报警并启动通风系统；⑤紧急停车联锁（ESD）：发生重大事故（如泄漏、火灾）时，触发联锁系统紧急切断所有动力源和物料阀门。二、工艺计算题（共5题，每题10分）1.某连续精馏塔分离苯-甲苯混合物，进料量为100kmol/h，进料组成为x_F=0.4（苯摩尔分数，下同），泡点进料（q=1），塔顶馏出液组成为x_D=0.95，塔底釜液组成为x_W=0.05，回流比R=2.5。试计算：（1）塔顶馏出液量D和塔底釜液量W；（2）精馏段操作线方程；（3）提馏段操作线方程（假设q线与精馏段操作线交点为（x_q,y_q））。答案：（1）物料衡算：F=D+W；F·x_F=D·x_D+W·x_W代入数据：100=D+W；100×0.4=0.95D+0.05W解得：D=38.89kmol/h，W=61.11kmol/h（2）精馏段操作线方程：y=(R/(R+1))x+x_D/(R+1)代入R=2.5，x_D=0.95：y=(2.5/3.5)x+0.95/3.5≈0.714x+0.271（3）q=1时，q线方程为x=x_F=0.4（垂直于x轴），交点（x_q,y_q）中x_q=0.4，y_q由精馏段操作线计算：y_q=0.714×0.4+0.271≈0.557提馏段操作线方程：y=(L’/V’)x-(W/V’)x_W其中L’=L+qF=RD+F=2.5×38.89+100≈197.23kmol/h；V’=V=(R+1)D=3.5×38.89≈136.12kmol/h代入得：y=(197.23/136.12)x-(61.11/136.12)×0.05≈1.449x-0.0222.某列管式换热器用120℃的饱和水蒸气加热管内流动的煤油（流量为5000kg/h，进口温度30℃，出口温度80℃）。已知煤油的平均比热容为2.2kJ/(kg·℃)，水蒸气的汽化潜热为2200kJ/kg，换热器总传热系数K=400W/(m²·℃)，忽略热损失。试计算：（1）加热煤油所需的热量Q；（2）水蒸气的消耗量m；（3）换热器的传热面积A（假设逆流操作，对数平均温差Δt_m=55℃）。答案：（1）Q=q_m·c_p·Δt=5000×2.2×(80-30)=5000×2.2×50=550000kJ/h≈152778W（2）Q=m·r→m=Q/r=550000/2200=250kg/h（3）A=Q/(K·Δt_m)=152778/(400×55)=152778/22000≈6.94m²三、实操分析题（共5题，每题10分）1.某精馏塔运行中，塔顶温度突然升高，产品苯纯度下降（x_D从0.95降至0.85），试分析可能原因及处理措施。答案：可能原因：①回流比降低（如回流泵故障、回流阀开度减小），导致塔顶冷凝液减少，重组分被带入塔顶；②再沸器加热量过大（蒸汽流量过高），塔内上升蒸汽量增加，重组分被携带至塔顶；③进料组成变化（x_F降低），原料中苯含量减少，塔顶难以维持高纯度；④塔板堵塞（如聚合物或结垢），气液传质效率下降，分离效果变差；⑤塔顶冷凝器冷却水量不足（或水温升高），冷凝效果下降，气相未完全冷凝，导致塔顶温度上升。处理措施：①检查回流泵运行状态，调节回流阀开度至设定值；②降低再沸器蒸汽流量，减少加热量；③检测进料组成，若x_F偏低，适当降低进料量或调整回流比；④若塔板堵塞，需停车清洗或更换塔板；⑤增大冷凝器冷却水量或降低冷却水温度，确保冷凝效果。2.某反应釜进行间歇酯化反应（乙酸+乙醇→乙酸乙酯+H₂O），操作中发现釜内温度上升缓慢，反应转化率低于预期。试分析可能原因及解决方法。答案：可能原因：①催化剂（如浓硫酸）加入量不足，反应速率降低；②加热系统故障（如蒸汽阀开度小、电加热管损坏），提供的热量不足；③物料配比不当（如乙醇过量不足），影响平衡转化率；④搅拌效果差（搅拌桨故障或转速过低），物料混合不均，传质效率低；⑤反应温度未达到最佳条件（酯化反应通常需70-80℃，温度过低反应速率慢）。解决方法：①补充催化剂至规定量；②检查加热系统，增大蒸汽流量或修复电加热装置；③检测物料配比，按工艺要求调整乙醇与乙酸的摩尔比（通常乙醇稍过量）；④检查搅拌装置，提高转速或更换损坏的搅拌桨；⑤升高反应温度至设定值（需注意温度过高可能导致副反应，如乙醇脱水）。四、安全与环保题（共5题，每题6分）1.某化工车间发生液氨泄漏事故（氨的爆炸极限为15%-28%VOL），现场人员应如何应急处置？答案：①立即撤离至上风方向的安全区域，避免吸入氨气（氨有毒且刺激呼吸道）；②佩戴正压式空气呼吸器，使用防爆工具关闭泄漏源（如关闭阀门、更换密封垫）；③用大量水稀释泄漏的液氨（氨易溶于水），降低空气中氨浓度；④启动应急报警系统，通知消