2025年化工总控工高级技师试题含答案

2025年化工总控工高级技师试题含答案一、单项选择题（共20题，每题2分，共40分）1.某流体在圆管中流动，管径为50mm，流速为1.5m/s，密度为800kg/m³，黏度为0.001Pa·s，则其雷诺数为（）。A.60000B.80000C.100000D.1200002.精馏操作中，若进料热状态由饱和液体改为冷液体，其他条件不变，则所需理论塔板数（）。A.增加B.减少C.不变D.无法确定3.对于气固相催化反应，当内扩散阻力显著时，提高反应速率最有效的措施是（）。A.增大催化剂粒径B.减小催化剂粒径C.提高反应温度D.降低反应压力4.某换热器中，热流体入口温度150℃，出口温度100℃；冷流体入口温度30℃，出口温度80℃，则逆流时的对数平均温差为（）。A.50℃B.60℃C.70℃D.80℃5.合成氨装置中，变换工序的主要目的是（）。A.将N₂转化为NH₃B.将CO转化为CO₂并获得H₂C.脱除H₂SD.提高系统压力6.离心泵启动前未灌泵，最可能导致的后果是（）。A.气蚀B.气缚C.扬程过高D.流量过大7.工业反应器中，全混流反应器（CSTR）的特点是（）。A.出口组成与器内组成一致B.物料停留时间严格相同C.适用于自催化反应D.轴向浓度梯度大8.下列关于DCS系统（分布式控制系统）的描述中，错误的是（）。A.采用分散控制、集中管理的结构B.操作站用于数据显示和人机交互C.控制器负责逻辑运算和回路控制D.所有信号必须通过硬接线传输9.化工生产中，HAZOP分析（危险与可操作性分析）的核心是（）。A.识别工艺参数偏离的可能后果B.计算事故发生概率C.确定安全仪表系统等级D.评估设备剩余寿命10.某反应的速率方程为r=kCₐ²Cᵦ，当Cₐ和Cᵦ均增大1倍时，反应速率变为原来的（）。A.2倍B.4倍C.8倍D.16倍11.蒸汽管道的“水击”现象主要是由于（）引起的。A.蒸汽流速过高B.管道内存在冷凝水C.保温层破损D.管道支架松动12.催化裂化装置中，再生器的主要作用是（）。A.加热原料油B.烧焦恢复催化剂活性C.分离油气与催化剂D.提高反应压力13.下列关于安全阀的描述中，正确的是（）。A.安全阀的开启压力应高于设备设计压力B.安全阀应垂直安装在设备气相空间C.安全阀校验周期为5年D.安全阀排放口应向下避免雨水进入14.萃取操作中，分配系数K=溶质在萃取相浓度/溶质在萃余相浓度，若K>1，则（）。A.萃取剂对溶质的选择性差B.溶质更易溶于萃取剂C.需增加萃取级数D.萃余相为主产物15.某二元物系的相对挥发度α=2.5，若塔顶馏出液中轻组分摩尔分数x=0.95，则与之平衡的气相摩尔分数y=（）。A.0.97B.0.98C.0.99D.1.0016.空分装置中，深冷精馏的关键是（）。A.提高压力B.降低温度C.增加回流比D.优化塔板数17.下列仪表中，属于接触式温度测量的是（）。A.红外测温仪B.热电偶C.辐射温度计D.激光测温仪18.化工生产中，“三废”处理的优先顺序是（）。A.回收利用→达标排放→减量化B.减量化→回收利用→达标排放C.达标排放→回收利用→减量化D.减量化→达标排放→回收利用19.对于放热反应，为维持反应器温度稳定，通常采用的措施是（）。A.增大进料量B.增加夹套冷却水流量C.提高催化剂活性D.降低操作压力20.下列关于化工设备机械密封的描述中，错误的是（）。A.适用于高压、高温、高转速工况B.动环与静环的端面需精密研磨C.需外接冲洗液防止介质结晶D.泄漏量比填料密封小二、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）1.催化剂的主要性能指标包括（）。A.活性B.选择性C.稳定性D.密度2.DCS系统的主要组成部分包括（）。A.现场控制站B.操作站C.工程师站D.执行器3.精馏塔操作中，塔顶产品不合格（轻组分含量低）的可能原因有（）。A.回流比过小B.进料中轻组分含量下降C.塔底加热蒸汽量过大D.塔顶冷凝器冷却不足4.下列属于化工单元操作的是（）。A.催化加氢B.过滤C.精馏D.中和反应5.工业管道的压力试验包括（）。A.水压试验B.气压试验C.泄漏性试验D.真空度试验6.下列关于反应级数的描述中，正确的是（）。A.反应级数可以是整数、分数或零B.由速率方程的浓度项指数之和确定C.与反应机理无关D.只能通过实验测定7.化工生产中，防止静电危害的措施有（）。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8.换热器强化传热的方法包括（）。A.增加换热面积B.提高流体流速C.减小污垢热阻D.采用逆流操作9.下列关于离心泵特性曲线的描述中，正确的是（）。A.流量增大时，扬程降低B.流量增大时，轴功率先增后减C.效率曲线有最高点D.汽蚀余量随流量增大而增大10.合成氨装置中，原料气净化的步骤包括（）。A.脱硫B.脱碳C.脱氧D.脱除惰性气体（如Ar）三、填空题（共10题，每题2分，共20分）1.精馏操作中，当回流比为最小回流比时，所需理论塔板数为______。2.全混流反应器的停留时间分布方差σ²=______（以无量纲时间表示）。3.换热器的总传热系数K的单位是______。4.工业催化剂的失活原因主要有中毒、烧结和______。5.化工生产中，“三不动火”原则是指没有动火票不动火、______、防火措施不落实不动火。6.离心泵的有效汽蚀余量（NPSHₐ）与______有关，而必需汽蚀余量（NPSHᵣ）与泵本身结构有关。7.反应速率常数k的单位取决于反应级数，对于二级反应，k的单位是______。8.空分装置中，空气预冷系统的主要作用是______和去除部分水分。9.仪表的精度等级是根据______来划分的。10.安全联锁系统（SIS）的响应时间应小于工艺过程的______。四、简答题（共4题，每题5分，共20分）1.简述离心泵发生气蚀的原因及预防措施。2.精馏塔塔顶温度波动的可能原因有哪些？（至少列出4点）3.简述工业反应器参数优化的主要步骤。4.DCS系统日常维护需要注意哪些要点？五、应用题（共3题，共40分）1.吸收塔计算（15分）某逆流操作的吸收塔，用清水吸收混合气体中的溶质A。已知：入塔气体中A的摩尔分数为0.05，出塔气体中A的摩尔分数为0.005（均为惰性气体为基准的比摩尔分数）；液气比为2.0，操作条件下亨利系数E=200kPa，总压P=100kPa。试计算：（1）最小液气比（L/V）min；（2）出塔液体中A的摩尔分数x₁（以液相总摩尔为基准）。2.合成氨装置异常工况分析（15分）某合成氨装置运行中，发现合成塔出口氨含量由15%降至12%，同时塔内温度分布异常（热点温度上移），循环气中甲烷含量由15%升至20%。试分析可能的原因及应对措施。3.乙烯裂解炉优化操作方案（10分）某乙烯装置裂解炉运行中存在裂解深度不足（乙烯收率低）、炉管结焦速率快的问题，结合裂解反应规律，提出优化操作的具体措施。答案及解析一、单项选择题1.A解析：Re=ρvd/μ=800×1.5×0.05/0.001=60000。2.B解析：冷液体进料q>1，q线斜率增大，与平衡线交点上移，理论板数减少。3.B解析：减小催化剂粒径可缩短内扩散路径，降低内扩散阻力。4.B解析：逆流温差ΔT₁=15080=70℃，ΔT₂=10030=70℃，对数平均温差=70℃（当ΔT₁=ΔT₂时，等于算术平均）。5.B解析：变换反应为CO+H₂O→CO₂+H₂，目的是制H₂并脱除CO。6.B解析：未灌泵会导致泵内充满气体，无法形成足够真空，发生气缚。7.A解析：CSTR内物料充分混合，出口组成与器内一致。8.D解析：DCS可通过现场总线（如Profibus）实现数字信号传输，减少硬接线。9.A解析：HAZOP通过分析工艺参数（如流量、温度）的偏离，识别潜在危险。10.C解析：r=k(2Cₐ)²(2Cᵦ)=8kCₐ²Cᵦ，速率变为8倍。11.B解析：蒸汽遇冷凝结为水，高速流动的蒸汽推动水锤击管壁，造成水击。12.B解析：催化裂化中催化剂因积炭失活，再生器通过烧焦恢复活性。13.B解析：安全阀应垂直安装，确保阀芯重力方向与介质流动方向一致；开启压力应低于设计压力。14.B解析：K>1表示溶质在萃取相中的浓度更高，更易溶于萃取剂。15.A解析：y=αx/(1+(α1)x)=2.5×0.95/(1+1.5×0.95)=0.97。16.B解析：深冷精馏通过低温使空气液化，利用各组分沸点差异分离。17.B解析：热电偶需与被测物体接触，其他为非接触式。18.B解析：“减量化→回收利用→达标排放”是三废处理的优先原则。19.B解析：放热反应需移除热量，增加冷却水流量可强化散热。20.D解析：机械密封泄漏量远小于填料密封（通常≤5mL/h）。二、多项选择题1.ABC解析：催化剂性能指标包括活性（反应速率）、选择性（目标产物比例）、稳定性（寿命）。2.ABC解析：DCS由现场控制站（控制器）、操作站（人机界面）、工程师站（组态）组成，执行器属于现场设备。3.ABD解析：塔底加热蒸汽量过大会导致重组分上移，塔顶轻组分含量增加，不会导致不合格。4.BC解析：单元操作是物理过程，过滤（分离）、精馏（分离）属于单元操作；催化加氢（化学反应）、中和反应（化学反应）属于单元过程。5.ABC解析：压力试验包括水压、气压、泄漏性试验；真空度试验属于真空系统的严密性试验。6.ABD解析：反应级数由速率方程确定，可能与机理有关（如基元反应级数等于分子数）。7.ABCD解析：接地、增湿、抗静电材料、降低流速均能减少静电积累。8.ABCD解析：增大面积、提高流速（增强湍流）、减小污垢热阻、逆流（增大平均温差）均可强化传热。9.ACD解析：离心泵轴功率随流量增大而增大（无驼峰时），效率曲线有最高点（设计点），汽蚀余量随流量增大而增大。10.ABD解析：合成氨原料气净化包括脱硫（保护催化剂）、脱碳（防止CO₂与氨反应）、脱除惰性气体（如Ar、CH₄，避免循环累积）；脱氧非主要步骤。三、填空题1.无穷大2.13.W/(m²·K)4.结焦（积炭）5.监护人不在场不动火6.吸入系统的管路特性7.m³/(mol·s)8.降低空气温度9.最大引用误差10.允许危险响应时间四、简答题1.气蚀原因：泵入口压力低于液体在操作温度下的饱和蒸气压，液体汽化形成气泡，气泡在高压区破裂产生冲击，损坏叶轮。预防措施：①降低泵安装高度（提高NPSHₐ）；②增大吸入管直径，减少管路阻力；③选用耐气蚀材料；④避免泵在低于最小流量下运行。2.可能原因：①进料流量或组成波动（如轻组分含量突然降低）；②回流流量或温度变化（回流比减小或回流温度升高）；③塔底加热蒸汽量波动（蒸汽压力不稳导致再沸器供热不足）；④塔顶冷凝器冷却介质流量/温度变化（冷却不足导致气相冷凝量减少）；⑤塔板堵塞或损坏（传质效率下降）。3.主要步骤：①明确优化目标（如提高转化率、选择性或降低能耗）；②确定关键参数（温度、压力、空速、进料比等）；③设计实验（正交试验、响应面法等）或建立数学模型（动力学模型、CFD模拟）；④分析数据，确定参数间交互作用；⑤验证优化条件（工业试生产）；⑥持续调整，确保长期稳定运行。4.维护要点：①硬件：定期检查卡件、电源模块状态，清洁操作站及控制站灰尘，测试冗余系统切换功能；②软件：备份组态程序，检查报警记录，更新病毒库（如需联网）；③现场：校准I/O信号，检查电缆接头是否松动，确保接地电阻符合要求（≤4Ω）；④制度：建立巡检记录，关键参数设置历史趋势，定期进行系统冗余测试。五、应用题1.吸收塔计算（1）最小液气比：亨利系数E=200kPa，总压P=100kPa，相平衡常数m=E/P=2。入塔气体比摩尔分数Y₁=0.05/(10.05)=0.0526，出塔Y₂=0.005/(10.005)=0.00503。清水进料X₂=0，最小液气比（L/V）min=(Y₁Y₂)/(Y₁/mX₂)=(0.05260.00503)/(0.0526/20)=0.04757/0.0263≈1.81。（2）出塔液体摩尔分数x₁：液气比L/V=2.0，物料衡算：L(X₁X₂)=V(Y₁Y₂)，X₁=(V/L)(Y₁Y₂)+X₂=(1/2)(0.05260.00503)=0.02378（比摩尔分数）。x₁=X₁/(1+X₁)=0.02378/1.02378≈0.