2025年化工技能大赛试题及答案

2025年化工技能大赛试题及答案一、单项选择题（每题1分，共20分）1.在常压连续精馏塔中，若进料热状况由饱和液体改为冷液体，而回流比、进料组成及塔板数不变，则塔顶产品轻组分纯度将（）A.升高  B.降低  C.不变  D.无法确定答案：A解析：冷液体进料使提馏段内回流增大，相当于塔内实际回流比提高，轻组分更易上升至塔顶，故塔顶纯度升高。2.某反应器进行一级不可逆反应A→B，已知速率常数k=0.35min⁻¹，若采用全混流反应器（CSTR）达到95%转化率，所需空时τ最接近（）A.2.0min  B.5.4min  C.8.5min  D.11min答案：C解析：CSTR一级反应公式τ=(X_A)/(k(1−X_A))=0.95/(0.35×0.05)=8.57min。3.下列关于离心泵汽蚀余量NPSH的表述，正确的是（）A.必需汽蚀余量NPSHr随流量增大而减小B.有效汽蚀余量NPSHa与吸入管路阻力无关C.当NPSHa<NPSHr时，泵效率一定下降D.降低流体温度可减小NPSHr答案：D解析：温度降低使饱和蒸汽压下降，从而减小NPSHr；A错，NPSHr随流量增大而增大；B错，NPSHa与吸入阻力成反比；C错，汽蚀初期效率未必下降，但长期运行会损坏叶轮。4.在管壳式换热器中，若将单管程改为双管程，而管长、总管数及流体流量不变，则总传热系数K约（）A.增加5%  B.增加25%  C.降低10%  D.降低30%答案：B解析：双管程使管内流速加倍，Re增大，湍动加剧，管内对流传热系数h_i约增75%，但壳程不变，综合K值约增25%。5.用纯溶剂单级萃取含40%（质量）丙酮的水溶液，若分配系数k_A=2.5，溶剂比S/F=1.0，则萃余相丙酮质量分数最接近（）A.0.15  B.0.20  C.0.25  D.0.30答案：B解析：设F=100kg，作杠杆定律与平衡关系联立，解得x_R=0.20。6.某气体吸收塔用NaOH溶液吸收CO₂，若液膜阻力可忽略，提高操作压力，则总传质单元数N_OG将（）A.增大  B.减小  C.不变  D.先增后减答案：B解析：气膜控制时，提高压力使相平衡常数m减小，传质推动力增大，完成同等吸收所需N_OG减小。7.在理想气体绝热压缩过程中，若压缩比由3提高到5，则出口温度比T₂'/T₂最接近（）A.1.10  B.1.25  C.1.40  D.1.55答案：B解析：绝热过程T₂/T₁=(P₂/P₁)^((γ−1)/γ)，γ=1.4，(5/3)^0.286≈1.25。8.某装置采用DCS控制，若主蒸汽流量信号出现“冻结”现象，最可能的原因是（）A.安全栅熔断  B.信号电缆屏蔽层断开  C.差压变送器膜盒充液汽化  D.通道A/D转换器死机答案：D解析：信号冻结指数值保持恒定，A/D死机导致数字量不更新；A、B、C均伴随信号漂移或报警。9.在聚合反应釜中，若冷却水调节阀选为气关式，当仪表风突然失压时，阀位趋于（）A.全开  B.全关  C.保持原位  D.50%开度答案：A解析：气关式失压后弹簧作用使阀门全开，防止釜温失控超压。10.关于HAZOP分析，下列说法错误的是（）A.引导词“NO”可用于分析流量为零的偏差B.节点划分越小越好，以保证全面性C.原因分析需考虑仪表误动作D.必须记录现有保护措施的有效性答案：B解析：节点过小会导致重复与效率低下，应以工艺功能单元为界，兼顾全面与效率。11.某储罐呼吸阀设定压力+1.8kPa、真空−0.5kPa，若当地大气压100kPa，储存介质30℃时饱和蒸汽压12.3kPa，则该储罐是否为“高压罐”按API650划分（）A.是  B.否  C.需计算罐壁厚度  D.需计算呼吸量答案：B解析：API650定义高压罐设计压力>17.2kPa（表压），本罐最大1.8kPa，属常压。12.在乙苯脱氢制苯乙烯装置中，加入高温水蒸气的主要作用是（）A.提供热量  B.降低烃分压  C.抑制结焦  D.以上都是答案：D解析：水蒸气兼具热载体、稀释剂、清焦剂多重功能。13.某催化剂失活曲线符合1/a=1/a₀+k_dt，其中a为活性，该失活类型为（）A.烧结  B.中毒  C.积炭  D.水热失活答案：C解析：线性失活规律常见于积炭覆盖活性位，烧结呈指数下降，中毒呈阶梯下降。14.在天然气液化（LNG）流程中，若采用丙烷预冷混合制冷，当丙烷压缩机出口压力一定时，降低冷凝器冷却水温，则丙烷制冷系数COP将（）A.增大  B.减小  C.不变  D.先增后减答案：A解析：冷却水温降低使冷凝温度下降，节流后干度减小，单位制冷量增大，COP提高。15.某硫酸装置采用“3+1”两次转化流程，若第一段转化率达62%，第二段94%，则总转化率最接近（）A.94%  B.97%  C.98.5% D.99.5%答案：C解析：总转化率=1−(1−0.62)(1−0.94)=0.977。16.在离子膜法电解食盐水时，若阳极液NaCl浓度由200gL⁻¹降至180gL⁻¹，则槽电压将（）A.升高  B.降低  C.不变  D.先降后升答案：A解析：浓度降低使阳极过电位增大，膜电阻升高，槽电压上升。17.某装置使用磁氧分析仪检测循环氢纯度，若样气中含2%CO₂，则测量读数将（）A.偏高  B.偏低  C.无影响  D.波动答案：B解析：CO₂顺磁性远弱于O₂，但热磁式分析仪对CO₂导热系数敏感，导致热丝温度变化，读数偏低约0.2%。18.在聚氯乙烯（PVC）汽提塔中，若塔顶真空度突然下降，首先应检查（）A.蒸汽压力  B.循环水温度  C.塔顶冷凝器液位  D.真空泵入口压力答案：C解析：冷凝器液位过高淹没换热管，不凝气无法冷凝，真空度下降。19.某装置采用分子筛脱水，若再生气体含水露点由−40℃升至−20℃，则再生气体用量需（）A.增加约30%  B.增加约100%  C.减少约30%  D.不变答案：B解析：再生气体含水量与露点呈指数关系，−20℃含水量约−40℃的2.8倍，需翻倍风量保证再生度。20.在粉体气力输送中，若降低输送气速至恰好低于噎塞速度，则最可能出现（）A.分层流动  B.栓流  C.沉积堵塞  D.稀相悬浮答案：C解析：噎塞速度为沉积临界速度，低于此速度颗粒沉积，管道堵塞。二、多项选择题（每题2分，共20分，每题至少有两个正确答案，多选少选均不得分）21.下列措施可提高循环水冷却塔冷却温差的有（）A.增加风机风量  B.提高填料高度  C.减小布水密度  D.降低环境湿球温度答案：A、B、D解析：A、B增强传热传质；D降低理论极限温度；C增大布水密度才利于冷却。22.关于爆炸极限，下列说法正确的有（）A.初始温度升高，爆炸下限降低  B.惰性气体增加，爆炸范围变窄  C.压力升高，爆炸上限升高  D.容器直径减小，爆炸上限升高答案：A、B、C解析：D错，直径减小散热增大，上限降低。23.某反应为放热可逆反应A⇌B，为提高平衡转化率，可采取（）A.降低温度  B.提高压力  C.移走产物B  D.增加惰性气体答案：A、C解析：放热反应低温有利；移走产物使平衡右移；压力与惰性气体对液相或摩尔数不变体系无影响。24.下列属于非均相催化反应的有（）A.合成氨Fe催化剂  B.乙烯氧化Ag催化剂  C.硫酸钒催化剂  D.液相均相加氢PdCl₂答案：A、B、C解析：D为均相催化。25.在DCS组态中，若PID模块输出波动剧烈，可能原因有（）A.测量信号滤波时间常数过小  B.微分时间过大  C.阀门定位器振荡  D.比例度过大答案：A、B、C解析：D错，比例度过大使系统迟钝，不会剧烈波动。26.下列关于透平膨胀机的说法正确的有（）A.适用于高压头低流量场合  B.等熵效率通常高于节流阀  C.可回收冷量发电  D.需设置防喘振回路答案：B、C、D解析：A错，透平适合中高压头、中流量；微流量用节流阀更经济。27.在硫酸烷基化装置中，若酸耗突增，可能原因有（）A.原料烯烃含水分高  B.反应温度过低  C.酸烃比过大  D.酸浓度低于85%答案：A、D解析：水稀释酸并促进副反应；酸浓度低降低催化活性，需补酸。28.下列属于本质安全设计措施的有（）A.降低工艺温度低于自燃点  B.采用防爆电器  C.设置紧急泄放阀  D.使用低毒溶剂替代苯答案：A、D解析：B、C为被动或主动防护，非本质安全。29.某装置采用热泵精馏，下列说法正确的有（）A.适用于塔顶塔底温差小的体系  B.压缩机功耗与制冷剂流量成正比  C.可取消再沸器  D.需考虑压缩机材质耐温答案：A、B、D解析：C错，热泵精馏仍需辅助再沸器应对波动。30.在粉体干燥中，若采用旋转闪蒸干燥器，其优点有（）A.停留时间短  B.适用于热敏物料  C.可处理滤饼直接干燥  D.产品粒度均匀答案：A、B、C解析：D错，闪蒸干燥产品粒度分布较宽，需后续分级。三、判断题（每题1分，共10分，正确打“√”，错误打“×”）31.对于理想气体，节流膨胀后温度一定下降。答案：×解析：理想气体节流dT=0，只有实际气体焦耳汤姆逊系数μ>0时才降温。32.在萃取精馏中，溶剂用量越大，塔顶产品纯度一定越高。答案：×解析：过量溶剂导致塔釜负荷过大，返混加剧，可能使纯度下降。33.当离心泵发生汽蚀时，泵的扬程流量曲线会突然下降。答案：√解析：汽蚀使叶轮内产生气泡堵塞流道，扬程骤降。34.对于放热反应，采用管壳式固定床反应器时，热点温度随管径减小而降低。答案：√解析：管径减小增强径向传热，热点温度下降。35.在天然气脱水分子筛工艺中，再生气体含水量越低，分子筛寿命越短。答案：×解析：再生气干燥度高，再生彻底，寿命延长。36.根据GB50160，液化烃罐区防火堤有效容积不应小于最大储罐容积的75%。答案：×解析：应为100%。37.对于同一换热器，当两侧流体均发生相变时，对数平均温差ΔT_m与流向无关。答案：√解析：相变过程温度恒定，ΔT_m=ΔT。38.在聚合反应中，链转移剂的作用是降低分子量并提高反应速率。答案：×解析：链转移剂降低分子量，但对反应速率影响复杂，可能降低。39.采用磁悬浮离心压缩机可省去润滑油系统，从而彻底消除火灾风险。答案：×解析：虽无润滑油，但电机电控系统仍存在电气火灾风险。40.在硫酸装置吸收塔中，若酸浓度超过98.5%，则吸收率会急剧下降。答案：√解析：酸浓度过高使水蒸气分压下降，吸收推动力减小。四、计算题（共30分）41.（10分）某厂采用填料塔用清水吸收含5%（体积）氨的空气，塔径1.2m，操作压力101.3kPa，温度25℃，气体流量2000m³h⁻¹，要求吸收率95%，平衡关系y=1.2x，气相总体积传质系数K_ya=180kmolm⁻³h⁻¹。（1）求最小液气比（L/G）_min；（2）若实际液气比为最小值的1.5倍，求传质单元数N_OG；（3）求所需填料层高度Z。答案与解析：（1）y₁=0.05，y₂=0.05×(1−0.95)=0.0025，x₂=0（清水），（L/G）_min=(y₁−y₂)/(y₁/1.2−0)=1.2×(0.0475)/0.05=1.14。（2）L/G=1.5×1.14=1.71，操作线：y=1.71x+0.0025，平衡线：y=1.2x，解得x₁=(0.05−0.0025)/1.71=0.0278，推动力：Δy₁=0.05−1.2×0.0278=0.0166，Δy₂=0.0025，Δy_m=(0.0166−0.0025)/ln(0.0166/0.0025)=0.0080，N_OG=(0.05−0.0025)/0.0080=5.94。（3）G'=2000/22.4×273/298=81.7kmolh⁻¹，塔截面积A=π/4×1.2²=1.13m²，G=81.7/1.13=72.3kmolm⁻²h⁻¹，H_OG=G/K_ya=72.3/180=0.402m，Z=N_OG×H_OG=5.94×0.402=2.39m。42.（10分）某一级反应A→B在CSTR中进行，已知k=0.45h⁻¹，进料浓度C_A0=2molL⁻¹，体积流量Q=10m³h⁻¹，要求转化率x_A=0.9。（1）求所需反应器有效体积V；（2）若采用两个等体积CSTR串联，求总体积；（3）比较（1）（2）结果，说明多级串联优点。答案：（1）τ=x_A/(k(1−x_A))=0.9/(0.45×0.1)=20h，V=Qτ=10×20=200m³。（2）对单釜x₁，第二釜x₂=0.9，联立：x₁=0.9−0.9kτ₂/(1+kτ₂)，设两釜体积相同τ₁=τ₂=τ，解得τ=4.47h，单釜体积V₁=Qτ=44.7m³，总体积2×44.7=89.4m³。（3）多级串联显著减小总体积，降低返混，提高反应速率，节省投资。43.（10分）某换热器用冷却水将工艺流体从120℃冷却到50℃，工艺流量5000kgh⁻¹，比热容2.8kJkg⁻¹℃⁻¹；冷却水入口30℃，出口45℃，比热容4.2kJkg⁻¹℃⁻¹。（1）求冷却水流量；（2）若采用逆流换热，总传热系数K=800Wm⁻²℃⁻¹，求换热面积；（3）若改用壳程2管程，温差修正系数F_T=0.92，求新面积。答案：（1）Q=5000×2.8×(120−50)=980000kJh⁻¹=272.2kW，m_w=272.2/(4.2×15)=4.32kgs⁻¹=15.6m³h⁻¹。（2）ΔT₁=120−45=75℃，ΔT₂=50−30=20℃，ΔT_lm=(75−20)/ln(75/20)=39.9℃，A=Q/(KΔT_lm)=272200/(800×39.9)=8.53m²。（3）A'=A/F_T=8.53/0.92=9.27m²。五、综合设计题（20分）44.某企业拟建设年产30万吨聚合级丙烯腈装置，采用丙烯氨氧化工艺，反应式：C₃H₆+NH₃+1.5O₂→C₃H₃N+3H₂O  ΔH=−515kJmol⁻¹反应器采用流化床，催化剂为MoBi系，操作温度440℃，压力0.15MPa，单程转化率80%，选择性85%。（1）计算每小时丙烯进料量（kmolh⁻¹）；（2）若催化剂年损耗率2%，装填量80吨，求补加催化剂周期；（3）列出反应器出口气体主要组成（摩尔分数），假设丙烯100%转化且按选择性计算；（4）给出反应器余热回收方案，要求副产0.5MPa饱和蒸汽，估算蒸汽产量（th⁻¹）；（5）从本质安全角度提出两条工艺优化建议。答案与解析：（1）年产30