2024年江苏化工行业职业技能竞赛(化工总控工赛项)理论考试题库及答案

2024年江苏化工行业职业技能竞赛(化工总控工赛项)理论考试题库及答案一、单项选择题（共20题，每题1分，每题只有1个正确选项）1.流体在圆形直管中流动时，若雷诺数Re=2500，则流动形态为（）。A.层流B.湍流C.过渡流D.无法判断答案：C2.某列管换热器中，热流体进口温度120℃、出口80℃，冷流体进口30℃、出口50℃，则逆流时的对数平均温差为（）℃。（已知ΔT1=70，ΔT2=30）A.45.4B.50C.55D.60答案：A（计算式：ΔTm=(ΔT1ΔT2)/ln(ΔT1/ΔT2)=(7030)/ln(70/30)≈45.4）3.精馏操作中，若进料状态为饱和液体（q=1），则进料线（q线）的斜率为（）。A.0B.1C.无穷大D.1答案：C（q线方程：y=q/(q1)xxF/(q1)，q=1时斜率为无穷大，即垂直线）4.离心泵启动前未灌泵，会导致（）。A.流量不足B.气缚现象C.汽蚀现象D.扬程过高答案：B5.某反应A→B为一级反应，速率常数k=0.05min⁻¹，初始浓度cA0=2mol/L，反应30min后cA为（）mol/L。A.0.245B.0.45C.0.90D.1.2答案：A（一级反应公式：ln(cA0/cA)=kt→ln(2/cA)=0.05×30=1.5→cA=2/e¹·⁵≈0.245）6.吸收操作中，当操作液气比（L/V）大于最小液气比（L/V）min时，（）。A.吸收推动力减小B.吸收塔无法达到分离要求C.吸收剂用量增加，设备费用可能降低D.吸收剂用量减少，操作费用降低答案：C7.工业上常用的热电偶测温元件中，K型热电偶的分度号对应的材料是（）。A.铂铑10铂B.镍铬镍硅C.铜康铜D.铂铑30铂铑6答案：B8.下列不属于化工生产“三废”的是（）。A.废气B.废催化剂C.废水D.废渣答案：B9.压力容器的设计压力p与最高工作压力pw的关系为（）。A.p≥pwB.p≤pwC.p=pwD.无固定关系答案：A10.某精馏塔塔顶采出量D=50kmol/h，进料量F=200kmol/h，回流比R=2，则塔内上升蒸汽量V为（）kmol/h。A.100B.150C.200D.250答案：B（V=R×D=2×50=100，但需考虑进料状态，若q=1则V=V’=R×D=100？实际应为V=R×D+D=3×D=150，正确公式V=(R+1)D=3×50=150）11.往复泵的流量调节方式为（）。A.出口阀调节B.旁路调节C.变频调节D.进口阀调节答案：B12.工业合成氨反应N₂+3H₂⇌2NH₃（放热反应），提高平衡转化率的措施是（）。A.升高温度B.降低压力C.加入催化剂D.及时分离NH₃答案：D13.测量液体压力时，取压点应在管道的（）。A.上半部B.下半部与管道水平中心线成0~45°夹角范围内C.任意位置D.下半部答案：B14.催化剂失活的主要原因不包括（）。A.积碳B.中毒C.烧结D.反应速率过快答案：D15.化工生产中，“三不动火”原则不包括（）。A.没有经批准的动火票不动火B.防火措施不落实不动火C.监护人不在场不动火D.设备未排空不动火答案：D16.某离心泵铭牌标注“流量50m³/h，扬程30m”，当实际流量为60m³/h时，实际扬程（）。A.大于30mB.等于30mC.小于30mD.无法确定答案：C（泵的特性曲线随流量增大，扬程降低）17.工业上常用的脱除H₂S的方法是（）。A.活性炭吸附B.胺液吸收C.膜分离D.冷冻分离答案：B18.精馏塔操作中，若塔顶温度升高，可能的原因是（）。A.回流比增大B.塔顶采出量减少C.进料中轻组分含量增加D.塔压升高答案：B（采出量减少→塔顶重组分积累→温度升高）19.关于DCS系统（分布式控制系统），下列说法错误的是（）。A.采用分散控制、集中管理的结构B.可靠性高，可冗余配置C.仅用于数据采集，无控制功能D.支持人机界面操作答案：C20.化工管道中，表示不锈钢材质的代号是（）。A.CSB.SSC.PPD.PVC答案：B二、多项选择题（共10题，每题2分，每题至少2个正确选项）1.影响离心泵汽蚀的主要因素有（）。A.吸入液面压力B.液体温度C.泵的安装高度D.叶轮材质答案：ABC2.精馏塔操作中，提高分离效率的措施包括（）。A.增加理论板数B.提高回流比C.优化进料位置D.降低操作压力答案：ABCD3.下列属于化工安全仪表系统（SIS）功能的是（）。A.过程控制B.紧急停车C.安全联锁D.数据显示答案：BC4.工业反应器按操作方式可分为（）。A.间歇式B.连续式C.半间歇式D.固定床式答案：ABC5.影响吸收速率的因素有（）。A.气液接触面积B.吸收推动力C.传质系数D.吸收剂再生效果答案：ABC6.下列属于化工工艺流程图（PFD）内容的是（）。A.主要设备型号B.物料衡算数据C.控制方案D.管道尺寸答案：AB7.压力容器定期检验的内容包括（）。A.外观检查B.壁厚测定C.无损检测D.安全阀校验答案：ABCD8.工业上常用的换热设备有（）。A.套管换热器B.板式换热器C.空冷器D.反应釜夹套答案：ABCD9.下列属于危险化学品的是（）。A.汽油B.氮气C.浓硫酸D.液氨答案：ACD10.化工生产中，预防静电危害的措施有（）。A.设备接地B.增加环境湿度C.使用抗静电材料D.降低物料流速答案：ABCD三、填空题（共10题，每题1分）1.流体在管内流动时，流动阻力分为（沿程阻力）和局部阻力。2.精馏操作中，当回流比为最小回流比时，所需理论板数为（无穷多）。3.离心泵的主要性能参数包括流量、扬程、（轴功率）、效率和转速。4.吸收过程的推动力是（气相分压与液相平衡分压的差值）或（液相浓度与气相平衡浓度的差值）。5.工业上常用的温度检测仪表有热电偶、（热电阻）和双金属温度计。6.化工生产中，“三违”行为指违章指挥、（违章操作）和违反劳动纪律。7.反应速率常数k的单位与反应级数有关，二级反应的k单位为（L·mol⁻¹·s⁻¹）。8.换热器的热负荷是指（单位时间内需要交换的热量）。9.压力容器的安全附件包括安全阀、（爆破片）、压力表和液位计。10.化工自动化控制中，PID控制器的三个参数是比例度、积分时间和（微分时间）。四、简答题（共5题，第12题各5分，第35题各8分）1.（封闭型）离心泵启动前为何要灌泵？灌泵不彻底会导致什么后果？答案：离心泵依靠叶轮旋转产生的离心力输送液体。若泵内有空气，空气密度远小于液体，叶轮旋转时无法形成足够的真空度，液体无法被吸入泵内（气缚现象）。灌泵不彻底会导致泵无法正常吸液、流量不足或无流量，同时可能因空转导致叶轮磨损。2.（封闭型）简述精馏塔塔顶温度和塔底温度的控制意义。答案：塔顶温度反映塔顶产品的组成（轻组分浓度），控制塔顶温度可保证塔顶产品纯度；塔底温度反映塔底产品的组成（重组分浓度），控制塔底温度可保证塔底产品纯度。两者共同决定了全塔的分离效果。3.（开放型）分析固定床反应器催化剂床层压降突然升高的可能原因。答案：可能原因包括：①催化剂结焦或积碳，导致床层空隙率下降；②原料中固体颗粒（如粉尘、铁锈）堵塞催化剂颗粒间通道；③催化剂破碎（因热应力或机械振动），细粉填充空隙；④操作压力波动过大，导致床层压实；⑤进料中带液（如气体中夹带液体雾滴），液体滞留增加流动阻力。4.（开放型）简述化工生产中“紧急停车”与“正常停车”的主要区别。答案：①目的不同：紧急停车是因突发事故（如设备故障、泄漏、超温超压）需快速终止生产，避免事故扩大；正常停车是按计划进行的停车，需逐步降负荷、置换、吹扫。②操作步骤不同：紧急停车需立即切断进料、停止加热（或快速冷却）、启动安全联锁（如泄放压力）；正常停车需按顺序降量、切换物料、退料、清洗置换。③安全风险不同：紧急停车时间短、操作集中，易引发次生事故（如物料积聚、温度波动）；正常停车风险可控。5.（开放型）如何通过调整操作参数提高吸收塔的吸收效率？答案：①增加吸收剂用量（提高液气比），增大液相推动力；②降低吸收剂温度（溶解度随温度降低而增大），提高平衡推动力；③提高操作压力（气体溶解度随压力升高而增大）；④优化吸收剂组成（如采用化学吸收时，提高活性组分浓度）；⑤增加塔内气液接触面积（如清洗填料、更换失效填料）；⑥控制吸收剂入口浓度（降低入口溶质浓度，增大传质推动力）。五、计算题（共3题，每题10分）1.物料衡算题某合成氨厂变换工段，原料气组成为（体积分数）：H₂30%、CO35%、CO₂5%、N₂30%，流量为1000m³/h（标准状态）。在变换炉中发生反应：CO+H₂O⇌CO₂+H₂，CO转化率为90%。求变换后气体中H₂和CO的体积分数（假设水蒸气完全反应，忽略其他副反应）。解：（1）原料气各组分摩尔流量（标准状态下1mol=22.4L）：总摩尔流量n总=1000×1000/22.4≈44642.86mol/hCO摩尔流量nCO=44642.86×35%≈15625mol/hH₂摩尔流量nH₂=44642.86×30%≈13392.86mol/hCO₂摩尔流量nCO₂=44642.86×5%≈2232.14mol/hN₂摩尔流量nN₂=44642.86×30%≈13392.86mol/h（2）反应的CO量：ΔnCO=15625×90%=14062.5mol/h根据反应式，每消耗1molCO生成1molH₂和1molCO₂，因此：变换后nCO=1562514062.5=1562.5mol/hnH₂=13392.86+14062.5=27455.36mol/hnCO₂=2232.14+14062.5=16294.64mol/hnN₂不变=13392.86mol/h总摩尔流量n总’=1562.5+27455.36+16294.64+13392.86≈58705.36mol/h（3）体积分数（等于摩尔分数）：H₂%=27455.36/58705.36≈46.77%CO%=1562.5/58705.36≈2.66%答案：变换后H₂体积分数约46.77%，CO约2.66%。2.热量衡算题某列管换热器用120℃的饱和水蒸气（汽化潜热2200kJ/kg）加热某液体物料，物料流量为5000kg/h，比热容为2.5kJ/(kg·℃)，进口温度20℃，出口温度80℃。换热器热损失为总传热量的5%，求水蒸气消耗量（kg/h）。解：（1）物料吸收的热量Q1=mcΔT=5000×2.5×(8020)=750000kJ/h（2）总传热量Q总=Q1/(15%)=750000/0.95≈789473.68kJ/h（3）水蒸气提供的热量等于其汽化潜热（假设冷凝为饱和水，无显热变化），则水蒸气消耗量m=Q总/2200≈789473.68/2200≈358.85kg/h答案：水蒸气消耗量约359kg/h。3.精馏塔理论板数计算（用芬斯克公式）某二元物系精馏分离，塔顶馏出液中轻组分摩尔分数xD=0.98，塔底釜液中轻组分摩尔分数xW=0.02，相对挥发度α=2.5。求全回流时的最小理论板数（包括再沸器）。解：芬斯克公式：Nmin=lg[(xD/(1xD))×((1xW)/xW)]/lgα代入数据：Nmin=lg[(0.98/0.02)×(0.98/0.02)]/lg2.5=lg[(49)×(49)]/lg2.5=lg(2401)/0.39794≈3.38/0.39794≈8.5因包括再沸器（再沸器相当于一块理论板），故实际最小理论板数为8.5（通常取整为9块）。答案：最小理论板数约为9块。六、综合分析题（共2题，每题15分）1.某甲醇精馏装置运行中，塔顶压力由0.1MPa（表压）升至0.15MPa，同时塔顶温度由65℃升至70℃，产品甲醇纯度由99.5%降至98.0%。试分析可能原因及调整措施。答案：可能原因：①塔内上升蒸汽量过大（如再沸器加热蒸汽量过大），导致塔压升高，气相负荷超过液泛限，雾沫夹带增加，重组分被带到塔顶；②塔顶冷凝器冷却效果下降（如循环水流量减少、水温升高），气相冷凝量减少，回流液不足，精馏段分离能力下降；③进料组成变化（如进料中重组分含量增加），需更多理论板分离，当前操作条件无法满足；④塔板堵塞（如聚合物或杂质沉积），塔板效率降低，分离效果变差；⑤回流比降低（如回流泵故障、回流阀误关），精馏段推动力不足。调整措施：①降低再沸器加热蒸汽量，减少上升蒸汽量，控制塔压至0.1MPa；②检查冷凝器循环水系统，增大循环水流量或降低水温，提高冷凝