2025年高级化工总控工《理论知识》考试真题试卷及答案

2025年高级化工总控工《理论知识》考试练习题试卷及答案一、单项选择题（共20题，每题1.5分，共30分。每题只有1个正确选项）1.某连续精馏塔分离苯甲苯混合液，进料为饱和液体，若进料量增加而回流比和塔顶采出量不变，则塔底采出液中苯的浓度将（）A.增大B.减小C.不变D.先增大后减小2.固定床反应器中催化剂颗粒粒径增大时，床层压降会（）A.增大B.减小C.不变D.先增大后减小3.下列仪表符号中，表示“带报警功能的温度控制器”的是（）A.TC101B.TIC101C.TAL101D.TCA1014.某列管式换热器中，壳程走饱和水蒸气，管程走冷水，若冷水流量增大10%，则水蒸气冷凝量将（）A.增大B.减小C.不变D.无法确定5.对于气液反应“2A(g)+B(l)→C(l)”，若反应速率由液膜扩散控制，则提高反应速率最有效的措施是（）A.增大A的分压B.提高反应温度C.增加搅拌强度D.加入催化剂6.某往复泵铭牌标注流量为50m³/h，当出口阀门开度减小20%时，实际流量（）A.减小20%B.基本不变C.增大20%D.无法确定7.采用差压式流量计测量气体流量时，若被测气体温度高于设计温度，则测量值会（）A.偏大B.偏小C.不变D.波动8.以下不属于DCS系统基本组成部分的是（）A.操作站B.控制站C.现场仪表D.安全栅9.某反应的阿伦尼乌斯方程为k=1.2×10⁵exp(85000/RT)，其中活化能的单位是（）A.J/molB.kJ/molC.cal/molD.eV10.催化裂化装置中，再生器的主要作用是（）A.恢复催化剂活性B.提高反应温度C.分离反应产物D.回收余热11.以下关于离心泵汽蚀余量的描述，正确的是（）A.必需汽蚀余量越小，泵的抗汽蚀性能越差B.有效汽蚀余量大于必需汽蚀余量时，泵不会发生汽蚀C.提高吸液罐液面高度会减小有效汽蚀余量D.输送介质密度增大时，必需汽蚀余量增大12.精馏塔操作中，若塔顶冷凝器冷却介质中断，会导致（）A.塔顶温度下降B.塔压急剧升高C.塔底液位上升D.回流液温度降低13.以下属于高温高压下使用的密封形式是（）A.填料密封B.机械密封C.迷宫密封D.双端面机械密封14.某反应在500K时的平衡常数Kp=100，600K时Kp=80，则该反应为（）A.吸热反应B.放热反应C.无热效应反应D.无法判断15.工业合成氨反应N₂+3H₂⇌2NH₃，提高平衡转化率的措施是（）A.升高温度B.降低压力C.使用催化剂D.及时分离NH₃16.以下不属于安全仪表系统（SIS）功能的是（）A.紧急停车B.连锁控制C.实时数据显示D.安全联锁17.某吸收塔用清水吸收混合气中的SO₂，若操作液气比增大，则出塔吸收液中SO₂浓度将（）A.增大B.减小C.不变D.先增大后减小18.以下关于PID控制参数的描述，错误的是（）A.比例系数增大可减小稳态误差B.积分时间增大可加快消除余差C.微分时间增大可提高系统稳定性D.积分作用能消除稳态误差19.工业上制备硫酸的关键反应是（）A.S+O₂→SO₂B.4FeS₂+11O₂→2Fe₂O₃+8SO₂C.2SO₂+O₂⇌2SO₃（V₂O₅催化）D.SO₃+H₂O→H₂SO₄20.以下关于化工工艺流程图（PFD）的描述，正确的是（）A.包含设备的具体尺寸B.标注管道的具体走向C.显示主要物料的流量、组成D.绘制仪表控制方案二、多项选择题（共10题，每题2分，共20分。每题有24个正确选项，错选、漏选均不得分）21.影响精馏塔操作弹性的因素包括（）A.塔板类型B.回流比大小C.进料热状态D.塔径大小22.以下属于离心式压缩机喘振现象的特征是（）A.出口压力剧烈波动B.机组振动增大C.流量大幅下降D.电机电流升高23.工业催化剂的基本要求包括（）A.高活性B.高选择性C.长寿命D.低成本24.以下属于危险化学品的是（）A.液氨（临界量10t）B.汽油（闪点40℃）C.氮气（纯度99.9%）D.浓硫酸（浓度98%）25.以下关于换热器强化传热的措施，正确的是（）A.增加管程数提高流速B.采用翅片管增大传热面积C.提高冷热流体的对数平均温差D.定期清洗换热面减少垢层26.以下可能导致反应器床层超温的原因有（）A.进料流量突然增大B.冷却介质流量减小C.催化剂活性下降D.反应热释放速率增加27.以下属于DCS系统特点的是（）A.分散控制B.集中管理C.全数字化通信D.高可靠性28.以下关于离心泵启动操作的正确步骤是（）A.关闭出口阀B.打开进口阀灌泵C.启动电机后立即全开出口阀D.检查轴承温度和振动29.以下属于化工单元操作的是（）A.结晶B.加氢反应C.过滤D.干燥30.以下关于安全泄压装置的描述，正确的是（）A.安全阀适用于可恢复系统B.爆破片适用于介质剧毒的场合C.安全阀和爆破片可串联使用D.爆破片的泄放面积需大于容器的截面积三、填空题（共10题，每题1分，共10分）31.离心泵的性能曲线包括流量扬程曲线、流量功率曲线和__________曲线。32.工业上常用__________表示催化剂的颗粒大小分布，其值越接近1，分布越均匀。33.精馏操作中，当回流比减小到某一临界值时，所需理论板数趋于无穷大，此时的回流比称为__________。34.传热基本方式包括热传导、热对流和__________。35.某反应的速率方程为r=kC_A²C_B，该反应的总级数为__________。36.化工生产中，通常用__________来衡量仪表的精确程度，其值越小，精度越高。37.固定床反应器中，催化剂床层的压降可通过__________公式计算。38.吸收操作中，当操作线与平衡线相切或相交时，称为__________，此时吸收剂用量最小。39.工业锅炉的三大安全附件是安全阀、压力表和__________。40.化工工艺中，“三废”指废气、废水和__________。四、简答题（共5题，第4143题每题5分，第4445题每题6分，共27分）41.（封闭型）简述离心泵发生“气缚”现象的原因及预防措施。42.（封闭型）说明PID控制器中比例（P）、积分（I）、微分（D）作用的各自特点。43.（开放型）分析精馏塔塔顶产品纯度下降的可能原因（至少列出4项）。44.（分析型）某列管式换热器运行一段时间后，传热效果明显下降，试从传热基本方程Q=KΔtmA角度分析可能的原因。45.（综合型）简述工业合成氨装置中，原料气“净化”的主要目的及典型工艺步骤（至少3步）。五、应用题（共2题，第46题8分，第47题15分，共23分）46.（计算类）某连续干燥器处理湿物料1000kg/h，湿基含水量从20%降至5%（均为质量分数）。试计算：（1）水分蒸发量（kg/h）；（2）干燥后的绝干物料量（kg/h）。47.（综合分析类）图1为某甲醇合成装置工艺流程图（略），已知反应器进料组成为：H₂72%、CO20%、CO₂5%、CH₄3%（体积分数），反应方程式为：主反应：CO+2H₂→CH₃OH（ΔH=90.8kJ/mol）副反应：CO₂+3H₂→CH₃OH+H₂O（ΔH=49.5kJ/mol）实际运行中发现：①反应器出口甲醇浓度低于设计值；②反应器床层温度分布不均，局部温度过高。（1）分析甲醇浓度偏低的可能原因（至少4项）；（2）提出床层局部超温的解决措施（至少3项）；（3）若进料中CO₂含量突然升高5%，预测对反应的影响（至少2项）。参考答案及解析一、单项选择题1.B解析：进料量增加，塔顶采出量不变，塔底采出量增加，重组分（甲苯）采出量增加，导致塔底苯浓度降低。2.B解析：颗粒粒径增大，床层空隙率增大，流体流动阻力减小，压降降低。3.C解析：T表示温度，A表示报警（Alarm），L表示液位（此处应为控制器功能，正确符号应为TAL101表示温度报警联锁）。4.A解析：冷水流量增大，传热速率提高，水蒸气冷凝量增加。5.C解析：液膜扩散控制时，增加搅拌可减小液膜厚度，提高传质速率。6.B解析：往复泵为容积式泵，流量由泵的结构和转速决定，与出口阀门开度无关。7.B解析：温度升高，气体密度减小，相同差压下实际流量增大，但仪表按设计密度计算会导致测量值偏小。8.D解析：安全栅属于信号隔离设备，不属于DCS基本组成（操作站、控制站、通信网络）。9.A解析：阿伦尼乌斯方程中指数项单位为J/mol（R=8.314J/(mol·K)）。10.A解析：再生器通过烧焦恢复催化剂活性。11.B解析：有效汽蚀余量（NPSHa）≥必需汽蚀余量（NPSHr）时，泵不发生汽蚀。12.B解析：冷凝器冷却介质中断，塔顶蒸汽无法冷凝，塔压急剧升高。13.D解析：双端面机械密封适用于高温高压、有毒介质场合。14.B解析：温度升高，Kp减小，说明平衡逆向移动，正反应为放热反应。15.D解析：分离产物使平衡正向移动，提高转化率。16.C解析：实时数据显示属于DCS功能，SIS侧重安全保护。17.B解析：液气比增大，吸收推动力增大，出塔吸收液浓度降低。18.B解析：积分时间增大，积分作用减弱，消除余差速度减慢。19.C解析：SO₂氧化为SO₃是硫酸制备的关键反应。20.C解析：PFD显示主要物料的流量、组成和操作条件，不包含设备尺寸和管道走向。二、多项选择题21.ABCD解析：塔板类型（如浮阀塔比筛板塔弹性大）、回流比、进料状态、塔径均影响操作弹性。22.ABC解析：喘振时流量、压力波动，振动增大，电机电流可能下降。23.ABCD解析：催化剂需具备活性、选择性、寿命和经济性。24.ABD解析：液氨（有毒）、汽油（易燃）、浓硫酸（腐蚀）属于危化品，氮气为惰性气体。25.ABD解析：对数平均温差由冷热流体进出口温度决定，无法通过操作提高（设计时确定）。26.BD解析：冷却介质减少或反应热增加会导致超温，进料增大可能带走热量，催化剂失活会降低反应速率。27.ABD解析：DCS采用分散控制、集中管理，通信可能混合数字/模拟信号。28.ABD解析：离心泵启动时需关闭出口阀，启动后逐渐开启。29.ACD解析：加氢反应属于化学反应过程，单元操作是物理过程。30.ABC解析：爆破片泄放面积需大于等于容器的截面积。三、填空题31.流量效率32.均匀系数（或筛分系数）33.最小回流比34.热辐射35.336.允许误差（或精度等级）37.厄根（Ergun）38.液泛（或最小液气比状态）39.水位计（或水位表）40.废渣四、简答题41.原因：离心泵启动前未灌泵，泵内存在空气，由于空气密度远小于液体，叶轮旋转产生的离心力不足以形成足够的真空度，无法吸液。预防措施：启动前关闭出口阀，打开进口阀向泵内灌满液体；检查进口管道及泵体密封，防止空气漏入；长期停用后启动前需重新灌泵。42.P作用：输出与偏差成比例，能快速反应偏差，减小稳态误差但不能消除；I作用：输出与偏差积分成正比，能消除稳态误差，但积分作用过强会导致系统超调；D作用：输出与偏差变化率成正比，能预测偏差变化趋势，抑制振荡，提高系统稳定性。43.可能原因：①回流比过小，精馏段分离能力不足；②进料组成中轻组分含量降低；③进料位置不当（如进料口上移）；④塔顶冷凝器冷却效果下降（如结垢），回流液温度升高；⑤塔板堵塞或损坏，分离效率下降；⑥塔压波动过大，影响气液平衡。44.从Q=KΔtmA分析：①K减小：换热面结垢导致污垢热阻增大；流体流速降低（如泵故障）导致对流传热系数减小；②Δtm减小：冷热流体进出口温度变化（如热流体入口温度降低）；③A减小：管子堵塞导致有效传热面积减少；④综合因素：长期运行后设备老化，传热性能自然下降。45.目的：脱除原料气中的杂质（如硫、一氧化碳、二氧化碳、水分等），防止催化剂中毒失活，保证合成反应高效进行。典型步骤：①脱硫（如活性炭吸附、胺液吸收脱除H₂S）；②变换（将CO与水蒸气反应生成H₂和CO₂，提高H₂含量）；③脱碳（用MDEA等溶剂吸收CO₂）；④精制（如甲烷化反应脱除残余CO、CO₂）；⑤干燥（用分子筛吸附水分）。五、应用题46.