2025年化工总控工考试题及答案

2025年化工总控工考试题及答案一、单项选择题（每题1分，共20分。每题只有一个正确答案，请将正确选项字母填入括号内）1.在精馏塔操作中，若进料热状态q=0.5，则该进料属于（）。A.饱和液体B.饱和蒸汽C.汽液混合D.过冷液体答案：C2.某反应器体积为50m³，进料流量为25m³·h⁻¹，则该反应器的空间时间τ为（）h。A.0.5B.1.0C.2.0D.2.5答案：C3.对于一级不可逆反应，若反应速率常数k=0.05min⁻¹，则半衰期t½为（）min。A.13.86B.20.0C.27.72D.50.0答案：A4.在DCS系统中，AI信号代表（）。A.模拟输入B.模拟输出C.数字输入D.数字输出答案：A5.离心泵发生汽蚀时，最先出现的宏观现象是（）。A.电流升高B.泵体振动C.出口压力表指针摆动D.电机过载答案：C6.某换热器用冷却水将工艺流体从90℃冷却到50℃，冷却水由20℃升至35℃，则该换热器的对数平均温差ΔTlm为（）℃。A.47.2B.42.5C.38.9D.35.0答案：B7.在PID调节中，若系统余差大，应优先（）。A.增大PB.增大IC.增大DD.减小P答案：B8.某精馏塔塔顶产品轻组分纯度要求≥99.5%，若回流比R=2.5，则该塔的理论板数NT与最小理论板数NT,min之比最接近（）。A.1.2B.1.5C.2.0D.2.5答案：B9.对于气固相催化反应，若内扩散影响严重，则实测反应速率与真实反应速率之比（）。A.大于1B.等于1C.小于1D.不确定答案：C10.在HAZOP分析中，引导词“NO”通常用于识别（）类偏差。A.流量B.压力C.温度D.组成答案：A11.某装置采用三用一备的泵配置，若单台泵故障概率为0.01，则系统因泵故障而停车的概率为（）。A.1×10⁻²B.1×10⁻⁴C.1×10⁻⁶D.1×10⁻⁸答案：C12.在ISO45001体系中，消除危险源的优先顺序最高的是（）。A.个体防护B.管理控制C.替代D.消除答案：D13.某反应釜夹套通入0.3MPa（表压）饱和蒸汽，其温度为133℃，若釜内物料温度保持120℃，则传热温差为（）℃。A.13B.120C.133D.253答案：A14.对于爆炸性气体环境，ExdIIBT3表示设备适用于（）。A.煤矿井下B.乙烯C.氢气D.乙炔答案：B15.某装置年运行8000h，设计产能40t·h⁻¹，若实际年产量为280kt，则产能利用率为（）。A.70%B.80%C.87.5%D.90%答案：C16.在AspenPlus中，用于计算电解质溶液活度系数的物性方法是（）。A.NRTLB.UNIQUACC.ELECNRTLD.SRK答案：C17.某塔板开孔率为12%，若孔速为10m·s⁻¹，则该塔板的空塔气速为（）m·s⁻¹。A.1.2B.2.4C.8.3D.12答案：A18.在SIL评估中，若要求失效概率PFD=1×10⁻³，则对应的安全完整性等级为（）。A.SIL1B.SIL2C.SIL3D.SIL4答案：B19.某装置采用DMC（碳酸二甲酯）作溶剂，其闪点为17℃，则储罐内浮顶应选用（）结构。A.敞口B.浮筒式C.焊接式双盘D.固定顶答案：C20.在GB50160中，甲B类可燃液体储罐与明火地点的防火间距不应小于（）m。A.25B.30C.40D.50答案：B二、多项选择题（每题2分，共20分。每题有两个或两个以上正确答案，多选、少选、错选均不得分）21.下列属于非均相反应体系的有（）。A.气液相B.气固相C.液液相D.气相热裂解答案：ABC22.关于离心泵特性曲线，下列说法正确的有（）。A.扬程随流量增大而下降B.效率随流量增大而单调上升C.功率随流量增大而上升D.NPSHr随流量增大而增大答案：ACD23.精馏塔发生液泛时，可观察到的现象有（）。A.塔压降急剧上升B.塔顶温度下降C.塔釜液位下降D.回流罐液位上升答案：ABD24.下列属于过程强化技术的是（）。A.旋转填充床B.微通道反应器C.静态混合器D.常规填料塔答案：ABC25.关于催化剂失活原因，下列说法正确的有（）。A.积碳导致孔道堵塞B.活性组分烧结C.毒物不可逆吸附D.提高反应温度可完全恢复活性答案：ABC26.在DCS组态中，下列模块属于控制站的有（）。A.AI模块B.AO模块C.DI模块D.历史趋势服务器答案：ABC27.下列属于LOPA分析中独立保护层的有（）。A.基本过程控制系统B.安全仪表系统C.泄压阀D.操作工干预答案：BCD28.关于换热器污垢热阻，下列说法正确的有（）。A.污垢热阻随时间增长而增大B.设计时需额外考虑裕量C.可通过清洗减小D.对总传热系数无影响答案：ABC29.某反应为放热可逆反应，为提高平衡转化率，可采取的措施有（）。A.降低温度B.提高压力C.移走产物D.增加惰性气体答案：AC30.下列属于GB30871规定的特殊作业的有（）。A.动火作业B.受限空间作业C.高处作业D.盲板抽堵作业答案：ABCD三、填空题（每空1分，共20分）31.某理想气体常数R=8.314kJ·kmol⁻¹·K⁻¹，若操作压力为0.5MPa，温度为227℃，则其摩尔体积为________m³·kmol⁻¹。答案：8.314×500/(0.5×1000)=8.31432.在精馏塔设计中，若相对挥发度α=2.5，则最小回流比Rmin=(xD−xF)/(xF−xB)×α/(α−1)，当xD=0.95，xF=0.5，xB=0.05时，Rmin=________。答案：(0.95−0.5)/(0.5−0.05)×2.5/1.5=1.6733.某反应器出口组分A的转化率为80%，若进料流量为100kmol·h⁻¹，则A的消耗量为________kmol·h⁻¹。答案：8034.离心泵相似定律指出：流量比与转速比的________次方成正比。答案：135.在传热系数计算中，若管程对流传热系数hi=1000W·m⁻²·K⁻¹，壳程ho=2000W·m⁻²·K⁻¹，管壁热阻忽略，则总传热系数U=________W·m⁻²·K⁻¹。答案：1/(1/1000+1/2000)=666.736.某装置排放废气含甲醇2000mg·m⁻³，GB16297规定新源排放限值为50mg·m⁻³，则去除效率至少需达到________%。答案：(2000−50)/2000×100=97.537.在催化剂装填中，若床层空隙率ε=0.4，则颗粒体积占床层总体积的________%。答案：6038.某储罐直径10m，液位升高1m，则增加液体体积为________m³。答案：π×5²×1=78.539.某反应速率方程为−rA=kCA²，若CA从2mol·L⁻¹降到1mol·L⁻¹需30min，则从1mol·L⁻¹降到0.5mol·L⁻¹需________min。答案：30×(1/1−1/2)/(1/0.5−1/1)=3040.在GB50160中，装置总平面图中甲类装置与架空电力线水平距离不应小于________倍塔杆高度。答案：1.5四、简答题（共6题，每题10分，共60分）41.（封闭型）简述精馏塔灵敏板温度控制的原理及优点。答案：灵敏板温度控制选取对组成变化敏感、对压力波动不敏感的一块塔板作为测温点；通过调节再沸器热负荷使灵敏板温度恒定，间接控制塔顶或塔底组成。优点：响应快、滞后小、抗压力波动能力强，可显著降低产品纯度波动。42.（开放型）某厂苯乙烯精馏塔塔压频繁波动，导致产品纯度超标，请列出至少5条可能原因并给出对应处理措施。答案：1.冷凝器冷却水温度高→增开风机或切换低温冷却水；2.回流泵入口滤网堵→切换泵并清洗滤网；3.塔顶泄压阀内漏→校验更换阀门；4.进料组成突变→前馈调节再沸器热负荷；5.仪表引压管积液→排液并伴热；6.天气骤变→提前设定压力补偿曲线。43.（封闭型）写出反应器停留时间分布密度函数E(t)的定义，并说明其归一化条件。答案：E(t)定义为在系统出口流体中，停留时间为t的物料所占分率；归一化条件为∫0∞E(t)dt=1。44.（开放型）结合实例说明如何运用“本质安全”原则降低化工装置风险。答案：某硝化工艺原使用混酸硝化，储酸量大，一旦泄漏易引发热失控。改为微通道连续硝化后：1.反应体积从2m³降至0.5L，存量降低4000倍；2.在线量<50g，爆炸当量极小；3.取消中间储罐，实现“零库存”；4.采用溶剂替代硫酸，腐蚀性降低；5.温度、压力在线闭环控制，异常0.1s内切断进料。改造后SIL等级由SIL3降至SIL1，个人风险<1×10⁻⁶/年。45.（封闭型）列出离心泵发生汽蚀的3个必要条件。答案：1.泵入口压力≤液体饱和蒸汽压；2.液体中存在汽化核心；3.气泡在高压区迅速溃灭产生冲击。46.（开放型）某装置计划由间歇工艺改为连续工艺，请从质量、能量、安全、环保、经济五方面进行可行性论证，并给出量化指标。答案：质量：连续化RSD<1%，间歇RSD=5%；能量：连续化热集成率>70%，单位产品蒸汽耗量下降25%；安全：在线量由10t降至200kg，爆炸指数下降98%；环保：VOCs排放由50t·a⁻¹降至2t·a⁻¹；经济：NPV=1.2亿元，投资回收期3.5年，IRR=22%，满足公司≥15%门槛。五、计算题（共4题，每题15分，共60分）47.某一级不可逆液相反应A→B在CSTR中进行，k=0.15min⁻¹，进料CA0=2mol·L⁻¹，体积流量Q=0.2m³·min⁻¹，要求转化率xA=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)比较两种方案体积比。解：(1)CSTR：τ=xA/[k(1−xA)]=0.9/(0.15×0.1)=60minV=Qτ=0.2×60=12m³(2)两级串联：τi=(√(1+xA)−1)/k=(√1.9−1)/0.15=2.92min总τ=2×2.92=5.84minV总=0.2×5.84=1.17m³(3)体积比=12/1.17=10.3答案：(1)12m³；(2)1.17m³；(3)10.348.某精馏塔分离苯甲苯，F=100kmol·h⁻¹，xF=0.5，xD=0.95，xB=0.05，饱和液体进料，α=2.5，R=1.5Rmin。(1)用芬斯克方程求NT,min；(2)用吉利兰关联求NT；(3)若板效率EO=70%，求实际板数NP。解：(1)NT,min=ln[(xD/(1−xD))×((1−xB)/xB)]/lnα=ln(0.95/0.05×0.95/0.05)/ln2.5=7.6(2)Rmin=(xD−xF)/(xF−xB)×α/(α−1)=1.67R=1.5×1.67=2.5X=(R−Rmin)/(R+1)=0.23吉利兰：Y=0.75(1−X^0.5668)=0.306NT=(Y+NT,min)/(1−Y)=11.0(3)NP=NT/EO=11/0.7=15.7→16块答案：(1)7.6；(2)11；(3)1649.某套管换热器，内管φ25×2mm，苯在内管流动，ṁ=1.5kg·s⁻¹，Cp=1.8kJ·kg⁻¹·K⁻¹，入口80℃，出口50℃；冷却水在环隙流动，入口20℃，出口35℃，ho=4000W·m⁻²·K⁻¹，hi=1200W·m⁻²·K⁻¹，忽略管壁热阻。(1)求热负荷Q；(2)求对数平均温差ΔTlm；(3)求所需长度L。解：(1)Q=ṁCpΔT=1.5×1.8×30=81kW(2)ΔTlm=(45−20)/ln(45/20)=30.8℃(3)1/U=1/1200+1/4000→U=923W·m⁻²·K⁻¹A=Q/(UΔTlm)=81000/(923×30.8)=2.85m²A=πdL→L=2.85/(π×0.025)=36.3m答案：(1)81kW；(2)30.8℃；(3)36.3m50.某储罐储存丙酮，直径8m，高10m，采用氮封，呼吸阀设定+1.5kPa/−0.5kPa，当地大气压100kPa，日温差15℃，丙酮饱和蒸汽压随温度变化lgP=6.98−1206/(T+220)，T/℃。求：(1)日呼吸排放量LB（t·a⁻¹）；(2)若加装内浮顶，减排率可达________%。解：(1)取平均温度25℃，P=10^(6.98−1206/245)=30.5kPa呼吸阀工作区间ΔP=2kPa，对应Δn=VΔP/(RT)=π×4²×10×2000/(8.314×298)=405mol·d⁻¹年排放LB=405×58×365/10⁶=8.6t·a⁻¹(2)内浮顶减排率=(8.6−0.3)/8.6=96.5%答案：(1)8.6t·a⁻¹；(2)96.5%六、综合应用题（共2题，每题20分，共40分）51.某厂30kt·a⁻¹双氧水装置（蒽醌法）拟扩产至50kt·a⁻¹，需对氢化工段进行改造。原CSTR反应器体积为20m³，氢效6g·L⁻¹，催化剂浓度10g·L⁻¹，操作温度55℃，压力0.3MPa，氢气过量率20%。任务：(1)建立氢效与催化剂浓度、温度、氢分压的宏观动力学模型；(2)计算扩产后所需反应器体积；(3)从安全角度提出3条改造限制条件；(4)给出催化剂再生周期与经济性评估方法。答案：(1)经实验回归得：r=0.85exp(−4200/T)Ccat^0.8PH2^0.5，单位mol·L⁻¹·s⁻¹；(2)新氢效需达8g·L⁻¹，r新/r旧=1.33，V新=V旧×(r旧/r新)=20×(1/1.33)=15m³，可减小