2025年化工总控工技能比赛试题附答案

2025年化工总控工技能比赛试题附答案一、单项选择题（共15题，每题2分，共30分）1.流体在圆管内流动时，若雷诺数Re=3000，其流动形态为（）。A.层流B.过渡流C.湍流D.无法判断2.间壁式换热器中，热量传递的主要方式是（）。A.热传导B.对流传热C.热辐射D.三者综合3.精馏操作中，增大回流比的直接影响是（）。A.塔底产品量增加B.塔顶产品纯度提高C.能耗降低D.塔板效率下降4.合成氨反应（N₂+3H₂⇌2NH₃）的热效应为（）。A.吸热反应B.放热反应C.无热效应D.视条件而定5.离心泵的工作原理主要依赖（）。A.离心力B.静压力C.剪切力D.重力6.催化剂的主要作用是（）。A.改变反应平衡B.降低反应活化能C.提高反应热D.增加反应物浓度7.干燥过程中，物料中水分的去除顺序为（）。A.结合水→非结合水B.非结合水→结合水C.自由水→结晶水D.结晶水→自由水8.化工生产中，受限空间作业的安全电压为（）。A.220VB.36VC.12VD.6V9.DCS系统的核心组件是（）。A.操作站B.控制站C.工程师站D.通讯网络10.吸收塔操作中，提高液气比的主要目的是（）。A.降低能耗B.提高吸收效率C.减少设备投资D.防止液泛11.属于一类压力容器的是（）。A.高压反应釜B.低压储存罐C.中压换热器D.超高压气瓶12.物料衡算的基本依据是（）。A.能量守恒定律B.质量守恒定律C.动量守恒定律D.阿伏伽德罗定律13.列管式换热器中，壳程设置折流板的主要作用是（）。A.增加换热面积B.提高壳程流体流速C.支撑管束D.降低压力降14.燃烧的三要素是（）。A.可燃物、助燃物、点火源B.温度、压力、浓度C.燃料、氧气、催化剂D.气体、液体、固体15.自动控制系统中，用于比较设定值与测量值的单元是（）。A.执行器B.控制器C.变送器D.比较器二、多项选择题（共10题，每题3分，共30分。每题至少2个正确选项，错选、漏选均不得分）1.影响化学反应速率的因素包括（）。A.反应物浓度B.反应温度C.催化剂D.反应压力2.安全联锁系统（SIS）的组成包括（）。A.传感器B.逻辑控制器C.执行器D.人机界面3.离心泵启动前需检查的项目有（）。A.泵内是否灌泵B.出口阀是否全开C.轴承润滑情况D.电机转向是否正确4.精馏塔操作中可能出现的异常现象有（）。A.液泛B.漏液C.雾沫夹带D.返混5.干燥过程的关键控制参数包括（）。A.干燥介质温度B.物料停留时间C.介质湿度D.设备材质6.压力容器的安全附件包括（）。A.安全阀B.爆破片C.压力表D.温度计7.DCS系统的主要功能有（）。A.数据采集与显示B.过程控制运算C.报警联锁D.历史数据存储8.吸收操作的影响因素包括（）。A.液气比B.操作温度C.操作压力D.填料比表面积9.化工管路的连接方式包括（）。A.法兰连接B.螺纹连接C.焊接D.承插连接10.化工事故应急处理的原则包括（）。A.救人优先B.防止事故扩大C.保护现场D.及时上报三、填空题（共10题，每题2分，共20分）1.雷诺数Re≤2000时，流体流动形态为______；Re≥4000时为______。2.精馏塔中，精馏段的作用是______。3.安全阀的开启压力一般为设备设计压力的______倍。4.离心泵的主要性能参数包括流量、扬程、______和效率。5.催化剂的三个基本特性是活性、选择性和______。6.干燥过程中，临界含水量是物料中______与非结合水的分界点。7.间壁式换热器总传热系数K的单位是______。8.吸收操作中，液气比是指吸收剂流量与______的质量比。9.DCS系统的核心是______。10.化工生产中“三废”指废水、废气和______。四、简答题（共5题，每题6分，共30分）1.简述离心泵“气缚”与“汽蚀”的区别及预防措施。2.DCS系统在化工生产中的主要功能有哪些？3.催化剂失活的常见原因有哪些？4.精馏塔塔顶产品中重组分超标（纯度不足）的可能原因及处理措施。5.化工生产中“四懂三会”的具体内容是什么？五、应用题（共3题，共40分）1.物料衡算题（15分）某合成氨装置入口气体组成为（体积分数）：N₂25%、H₂70%、Ar5%。反应后出口气体中NH₃体积分数为15%，假设反应仅发生N₂+3H₂⇌2NH₃，求N₂的转化率（保留2位小数）。2.工艺分析题（15分）某连续搅拌釜式反应器（CSTR）生产甲醇，近期发现反应器温度持续下降、产品转化率降低。试分析可能原因及处理措施（至少列出4项）。3.综合应用题（10分）某苯甲苯精馏装置开车过程中出现以下异常：①塔釜液位快速上涨；②塔顶压力持续升高；③回流泵出口压力波动。结合开车步骤分析原因并提出处理方案。答案及解析一、单项选择题1.B（Re=2000~4000为过渡流）2.D（间壁式传热是热传导与对流传热的综合）3.B（增大回流比可提高塔顶产品纯度，但能耗增加）4.B（合成氨为放热反应）5.A（离心泵依赖叶轮旋转产生的离心力输送流体）6.B（催化剂通过降低活化能提高反应速率，不改变平衡）7.B（先去除非结合水，再去除结合水）8.C（受限空间安全电压为12V）9.B（控制站是DCS的核心，负责数据处理和控制运算）10.B（提高液气比可增加吸收剂用量，提升吸收效率）11.B（一类容器为低压且无易燃/毒性介质的非移动式容器）12.B（物料衡算基于质量守恒）13.B（折流板可提高壳程流体流速，增强对流传热）14.A（燃烧三要素：可燃物、助燃物、点火源）15.D（比较器用于设定值与测量值的偏差计算）二、多项选择题1.ABCD（浓度、温度、催化剂、压力均影响反应速率）2.ABC（SIS由传感器、逻辑控制器、执行器组成）3.ACD（离心泵启动前需灌泵、盘车、检查润滑，出口阀应关闭）4.ABC（液泛、漏液、雾沫夹带是精馏常见异常）5.ABC（干燥关键参数：温度、湿度、停留时间）6.ABCD（安全阀、爆破片、压力表、温度计均为安全附件）7.ABCD（DCS具备数据采集、控制、报警、存储功能）8.ABCD（液气比、温度、压力、填料比表面积影响吸收）9.ABCD（化工管路连接方式包括法兰、螺纹、焊接、承插）10.ABCD（应急处理原则：救人、防扩散、保护现场、上报）三、填空题1.层流；湍流2.提浓上升蒸汽中的易挥发组分3.1.05~1.14.轴功率5.稳定性6.结合水7.W/(m²·K)8.气体流量9.控制器（或控制站）10.废渣四、简答题1.区别：气缚是因泵内存在气体，导致叶轮无法形成足够真空，无法吸液（启动前未灌泵）；汽蚀是因叶轮入口处压力低于液体饱和蒸汽压，产生气泡破裂，冲击叶轮（安装高度过高或流量过大）。预防措施：气缚需启动前灌泵并排气；汽蚀需控制安装高度（低于允许吸上高度）、避免流量超过额定值。2.DCS系统的主要功能：①数据采集与监控（实时显示温度、压力等参数）；②过程控制（实现PID、串级等控制算法）；③报警与联锁（参数超限时触发声光报警或切断装置）；④人机界面（操作员通过画面调整参数）；⑤历史数据存储与趋势分析（便于故障追溯）。3.催化剂失活的常见原因：①结焦（反应生成的积碳覆盖活性位点）；②中毒（原料中重金属、硫等杂质吸附在活性中心）；③烧结（高温导致催化剂晶粒长大，比表面积减小）；④磨损（机械力导致颗粒破碎，活性组分流失）。4.可能原因：①回流比过小（塔顶冷凝液量不足，无法充分分离）；②进料位置偏高（进料中重组分进入精馏段）；③塔底再沸器加热量不足（塔底温度低，重组分未充分汽化）；④塔顶冷凝器冷却效果差（蒸汽未完全冷凝，导致重组分被带到塔顶）。处理措施：增大回流比；调整进料至合适塔板；提高再沸器蒸汽量；检查冷凝器冷却水流量或清洗换热面。5.“四懂”：懂设备结构、懂设备性能、懂设备原理、懂设备用途；“三会”：会操作使用、会维护保养、会排除故障。五、应用题1.物料衡算：设入口气体总量为100mol，则N₂=25mol，H₂=70mol，Ar=5mol（惰性气体，不参与反应）。反应式：N₂+3H₂→2NH₃，设N₂转化率为x，则反应的N₂=25xmol，消耗H₂=75xmol，生成NH₃=50xmol。出口气体总量=10025x（反应的N₂）75x（反应的H₂）+50x（生成的NH₃）=10050xmol。出口NH₃体积分数=50x/(10050x)=15%，解得：50x=0.15×(10050x)→50x=157.5x→57.5x=15→x≈26.09%（注：原计算中系数可能有误，正确推导应为：出口总量=初始总量反应消耗的总物质的量+生成的物质的量。反应中每1molN₂和3molH₂生成2molNH₃，总物质的量减少2mol（1+32=2）。因此，反应消耗25xmolN₂，总物质的量减少50xmol（25x×2），出口总量=10050x。NH₃=50x，故50x/(10050x)=0.15→x=0.15×(10050x)/50→50x=157.5x→57.5x=15→x≈26.09%）。2.工艺分析：可能原因：①进料温度降低（预热器故障或蒸汽量不足）；②催化剂活性下降（中毒或结焦）；③冷却水流量过大（带走过多反应热）；④原料浓度降低（反应物不足，放热减少）；⑤搅拌器故障（混合不均，局部反应不充分）。处理措施：检查预热器蒸汽阀开度，修复故障；分析催化剂成分，再生或更换；关小冷却水阀门；检测进料浓度，调整原料配比；检查搅拌器电流，维修或更换部件