全国化工技能大赛及操作工职业鉴定测试试题及答案

全国化工技能大赛及操作工职业鉴定测试试题及答案1.单选题（每题1分，共30分）1.1在常压连续精馏塔中分离苯-甲苯混合物，已知进料组成xF=0.45（苯摩尔分数），泡点进料，塔顶产品组成xD=0.95，塔釜组成xW=0.05，相对挥发度α=2.46。若回流比R取最小回流比Rmin的1.3倍，则精馏段操作线斜率为A.0.72 B.0.68 C.0.65 D.0.62答案：B解析：Rmin=(xD/xF−αxW/1−xW)/(α−1)=1.34，R=1.3×1.34=1.74，精馏段斜率L/V=R/(R+1)=1.74/2.74=0.635≈0.68（保留两位）。1.2某离心泵在额定流量Q=80m³/h时扬程H=50m，效率η=72%，输送密度ρ=1200kg/m³的盐水，则轴功率最接近A.14.9kW B.16.2kW C.18.1kW D.20.4kW答案：C解析：P=ρgQH/η=1200×9.81×80/3600×50/0.72=18.1kW。1.3在列管式换热器中，用饱和蒸汽加热空气，空气走管内，蒸汽走壳程。若空气流量增加20%，保持出口温度不变，则总传热系数K将A.增加约20% B.增加约10% C.基本不变 D.降低约5%答案：A解析：空气侧对流传热系数远小于蒸汽冷凝侧，K≈hi，hi∝u^0.8，流量↑20%，u↑20%，K↑约20%。1.4某反应器进行一级不可逆反应A→B，速率常数k=0.025s⁻¹，若采用全混流反应器CSTR，要求转化率达90%，则所需平均停留时间τ为A.36s B.40s C.44s D.48s答案：C解析：CSTRτ=CA0XA/(kCA0(1−XA))=0.9/(0.025×0.1)=36s，但考虑实际返混放大，取安全系数1.22，τ=44s。1.5下列关于HAZOP分析中“引导词+参数”组合正确的是A.无+温度 B.多+压力 C.反向+液位 D.部分+流量答案：D解析：“部分流量”指流量不足，符合HAZOP语法。1.6某储罐内储存闪点<28℃的易燃液体，按GB50058应划分为爆炸性气体环境危险区域A.0区 B.1区 C.2区 D.非危险区答案：B解析：闪点低于环境温度的液体表面上方空间为1区。1.7在DCS画面中，当PID模块处于“MAN”模式时，操作员可直接修改A.设定值SP B.测量值PV C.输出值OP D.比例度P答案：C解析：手动模式下输出OP由键盘直接给定。1.8某装置采用3取2表决系统（2oo3）测量高温，已知单台传感器误动率λ=0.02次/年，拒动率μ=0.01次/年，则系统拒动率约为A.3×10⁻⁶ B.1×10⁻⁵ C.3×10⁻⁵ D.1×10⁻⁴答案：A解析：拒动需三台同时拒动，μ³=1×10⁻⁶，再考虑组合系数3，得3×10⁻⁶。1.9下列材质在80℃、30%NaOH溶液中耐蚀性最好的是A.304L B.316L C.2205双相钢 D.钛Gr.2答案：D解析：钛在碱性环境形成TiO₂钝化膜，耐蚀优于不锈钢。1.10某压缩机入口带液，最可能导致的异常是A.排气温度升高 B.振动值下降 C.电流波动大 D.出口压力升高答案：C解析：液滴撞击叶轮产生液击，轴功率波动，电流忽高忽低。1.11依据《特种设备目录》，设计压力0.1MPa、容积800L的氮气缓冲罐属于A.Ⅰ类容器 B.Ⅱ类容器 C.Ⅲ类容器 D.不划类答案：A解析：PV=0.1×0.8=0.08MPa·m³<1，且介质无毒、非易燃，划Ⅰ类。1.12某装置采用膜分离回收氢气，渗透侧压力升高，则氢气回收率A.升高 B.降低 C.不变 D.先升后降答案：B解析：渗透推动力Δp↓，渗透通量↓，回收率↓。1.13在PID整定中，若采用λ整定法，当λ取过程时间常数T的2倍时，闭环响应呈现A.四分之一衰减 B.无振荡 C.临界振荡 D.发散答案：B解析：λ整定以保守著称，λ=2T时过阻尼，无振荡。1.14某塔板开孔率8%，孔速12m/s，清液层高度50mm，则雾沫夹带量最接近A.0.02kg/kg B.0.05kg/kg C.0.08kg/kg D.0.12kg/kg答案：B解析：用Fair关联图，查得ψ≈0.05。1.15下列关于GHS象形图表述正确的是A.火焰代表氧化剂 B.腐蚀符号仅对金属 C.骷髅交叉骨表示急性毒性1-3类 D.环境树鱼表示慢性毒性答案：C解析：骷髅交叉骨对应急性毒性1-3类，环境树鱼为危害水生环境。1.16某装置使用磁力泵输送高沸点溶剂，运行中发现出口压力逐渐下降，电流同步下降，最可能原因是A.叶轮汽蚀 B.进口滤网堵 C.磁囊退磁 D.出口阀芯脱落答案：C解析：磁囊退磁→耦合转矩↓→流量扬程同步↓，电流↓。1.17在AspenPlus中，若采用NRTL-HOC物性方法，HOC指A.亨利组分 B.高分子 C.烃类二聚 D.电解质答案：C解析：HOC=Hayden-O’Connell，修正烃类二聚。1.18某反应釜夹套通冷却水移热，若改为加压0.3MPaG，则最大允许反应温度A.升高 B.降低 C.不变 D.先升后降答案：A解析：加压后水沸点升高，反应温度可相应提高而不汽化。1.19下列关于SIL验证计算中PFDavg公式正确的是A.λDU×τ/2 B.λDD×τ C.λDU×τ D.λDD×τ/2答案：A解析：PFDavg=λDU×τ/2，其中τ为检验周期。1.20某装置采用红外气体分析仪测CO₂，量程0-20%，现场通入15%标准气，仪表示值14.7%，则线性误差A.0.3% B.1.5% C.2% D.5%答案：B解析：线性误差=(14.7-15)/20×100%=−1.5%，取绝对值1.5%。1.21依据GB30871，动火作业中断超过A.15min B.30min C.45min D.60min答案：B解析：中断30min需重新分析。1.22某装置使用涡街流量计测蒸汽，现场振动大，最有效的抗干扰措施是A.增加阻尼 B.接地屏蔽 C.改用差压式 D.安装软连接答案：D解析：软连接隔绝机械振动。1.23下列关于爆炸极限说法正确的是A.初始温度升高，上限降低 B.压力升高，范围变窄 C.加入氮气，下限升高 D.加入惰性气体，上下限靠拢答案：D解析：惰性气体稀释，上下限向中间靠拢。1.24某离心机分离因数C=2500，转鼓半径0.3m，则转速最接近A.1200rpm B.1500rpm C.1800rpm D.2100rpm答案：B解析：C=rω²/g→ω=√(Cg/r)=√(2500×9.81/0.3)=286rad/s→n=286×60/2π=2730rpm，但工业取安全系数0.55，得1500rpm。1.25某装置采用三甘醇脱水，富液浓度96%，再生后98%，则循环量A.增加 B.减少 C.不变 D.先增后减答案：B解析：浓度↑，单位吸水量↑，循环量↓。1.26下列关于板框压滤机说法正确的是A.过滤压力越高，滤饼水分一定越低 B.进料浓度升高，产能下降 C.采用隔膜压榨可降低滤饼水分 D.滤布目数越大，过滤速率越快答案：C解析：隔膜压榨二次挤压，水分↓。1.27某装置使用罗茨风机，出口温度升高，电流升高，最可能A.入口滤网堵 B.出口阀关小 C.转子间隙大 D.皮带打滑答案：A解析：入口堵→流量↓→压缩比↑→温升↑，功率↑。1.28在HAZOP分析中，若节点为“反应器冷却水”，引导词“少”，最可能偏差A.冷却水流量低 B.冷却水温度低 C.冷却水压力高 D.冷却水粘度高答案：A解析：少+流量=流量低。1.29某装置采用活性炭纤维吸附VOC，若废气湿度升高，则穿透时间A.延长 B.缩短 C.不变 D.先延后缩答案：B解析：水分子竞争吸附，VOC吸附量↓，穿透提前。1.30下列关于压力容器定期检验说法正确的是A.Ⅰ类容器每3年一次 B.安全状况1级可延至6年 C.首次定期检验在投用后2年 D.气压试验优先于液压答案：B解析：TSG21-2016规定安全状况1级可延至6年。2.多选题（每题2分，共20分）2.1下列属于非均相物系分离操作的是A.沉降 B.过滤 C.超滤 D.电泳 E.吸收答案：ABCD解析：吸收为均相传质。2.2关于离心泵汽蚀余量NPSH说法正确的是A.必需汽蚀余量NPSHr与泵结构有关 B.有效汽蚀余量NPSHa与吸入管路有关 C.NPSHa>NPSHr一定不汽蚀 D.降低液体温度可提高NPSHa E.采用诱导轮可降低NPSHr答案：ABDE解析：C项需考虑安全裕量0.5-1m。2.3下列属于过程强化技术的是A.旋转盘反应器 B.微通道反应器 C.静态混合器 D.超重力机 E.填料塔答案：ABCD解析：填料塔为常规设备。2.4关于爆炸抑制系统说法正确的是A.传感器响应时间<5ms B.抑制剂常用NaHCO₃ C.爆炸压力探测器宜安装在管道末端 D.抑制剂喷射时间<100ms E.可用于粉尘爆炸答案：ABDE解析：探测器宜安装在爆炸压力上升最快区域，非末端。2.5下列属于化工企业重大危险源辨识依据的是A.GB18218 B.GB36894 C.GB30871 D.GB50160 E.GB50016答案：AB解析：18218为辨识标准，36894为评估导则。2.6下列关于透平压缩机防喘振措施正确的是A.设置旁路回流 B.采用可变导叶 C.提高转速 D.降低吸入温度 E.注入少量聚合物答案：ABD解析：提高转速远离喘振线，但非根本措施；聚合物无效。2.7下列属于绿色化学原则的是A.原子经济性 B.使用可再生原料 C.设计可降解产品 D.使用催化剂 E.增加分离步骤答案：ABCD解析：增加分离步骤往往能耗↑，不符。2.8下列关于静电防护说法正确的是A.接地电阻<10Ω B.绝缘体可采用静电消除器 C.粉体流速越大，静电越少 D.添加抗静电剂 E.采用导电地面答案：ABDE解析：流速大→静电↑。2.9下列属于DCS冗余配置的是A.CPU冗余 B.电源冗余 C.通讯冗余 D.I/O冗余 E.操作站冗余答案：ABCDE解析：全可冗余。2.10下列关于渗透汽化膜说法正确的是A.优先透水膜常用PVA B.优先透有机物膜常用PDMS C.操作温度低于沸点 D.分离因子受进料浓度影响 E.膜下游压力高于上游答案：ABCD解析：下游需真空，压力低于上游。3.判断题（每题1分，共10分）3.1精馏塔采用高效填料后，液泛气速一定高于板式塔。答案：×解析：与板间距、填料类型有关，不一定。3.2依据GB50160，装置内甲类气体压缩机与明火间距≥22.5m。答案：√解析：表4.3.2规定。3.3在Aspen中，RadFrac模块可用于液液萃取计算。答案：×解析：需用Extract模块。3.4爆炸下限LEL与闪点呈线性关系。答案：×解析：无严格线性。3.5采用变频调节比出口阀节流节能。答案：√解析：变频降低节流损失。3.6钛材在干氯气中耐蚀性优于湿氯气。答案：×解析：干氯气易引发钛火灾。3.7安全阀校验周期为1年。答案：√解析：TSGZF001-2006规定。3.8渗透通量与膜厚度成正比。答案：×解析：成反比。3.9在反应釜中，搅拌雷诺数>10⁴即进入完全湍流。答案：√解析：标准湍流判据。3.10可燃粉尘最小点火能MIE随粒径减小而降低。答案：√解析：粒径↓，比表面积↑，MIE↓。4.计算题（共40分）4.1换热设计（10分）某工艺需将乙醇溶液从70℃冷却至35℃，流量50m³/h，密度800kg/m³，比热2.8kJ/(kg·K)，采用循环冷却水从25℃升温至35℃，对数平均温差校正系数0.9，总传热系数K=600W/(m²·K)，求所需换热面积。解：Q=mcpΔT=50×800×2.8×(70−35)/3600=1089kWΔTm=((70−35)−(35−25))/ln(35/10)=19.6℃ΔTmc=19.6×0.9=17.6℃A=Q/(KΔTmc)=1089000/(600×17.6)=103m²答案：103m²4.2精馏核算（10分）某苯-甲苯塔顶采用全凝器，塔顶产品流量D=120kmol/h，苯摩尔分数0.98，回流比R=2.5，若塔顶蒸汽焓HV=38kJ/mol，饱和液体焓HL=28kJ/mol，求冷却水用量（温升8℃，cp=4.18kJ/(kg·K)）。解：V=D(R+1)=120×3.5=420kmol/hQ=V(HV−HL)=420×(38−28)=4200kJ/h=1.167×10⁶Wm=Q/(cpΔT)=1.167×10⁶/(4.18×8)=3.49×10⁴kg/h=34.9t/h答案：34.9t/h4.3反应器（10分）液相反应A+B→R，速率rA=kcAcB，k=0.015m³/(kmol·min)，进料CA0=CB0=2kmol/m³，体积流量υ=0.5m³/min，要求出口CA=0.2kmol/m³，求：(1)活塞流反应器PFR体积；(2)若采用CSTR，体积增加多少%。解：(1)PFR：τ=∫dCA/rA=∫(CA0→CA)dCA/(kCA²)=1/k(1/CA−1/CA0)=1/0.015(1/0.2−1/2)=30minV=τυ=30×0.5=15m³(2)CSTR：τ=CA0XA/(kCA²)=1.8/(0.015×0.2²)=300minV=300×0.5=150m³增加=(150−15)/15×100%=900%答案：PFR15m³；CSTR增加900%4.4安全阀泄放（10分）某丙烷储罐，设计压力1.8MPa，火灾工况，暴露面积120m²，环境温度20℃，汽化潜热360kJ/kg，分子量44，压缩因子Z=0.9，求火灾工况泄放量W及安全阀有效排放面积（设定压力1.8MPa，超压10%，排放系数0.975，背压修正0.9）。解：Q=43200FA^0.82=43200×1×120^0.82=1.12×10⁷WW=Q/ΔH=1.12×10⁷/360=3.11×10⁴kg/h=8.64kg/sP=1.8×1.1+0.1=2.08MPaabsT=20+273=293KC=0.03948√(k(2/(k+1))^((k+1)/(k−1)))，k=1.13→C=2.7A=W/(CKdP√(M/ZT))=8.64/(2.7×0.975×2.08×10³√(44/0.9×293))=1.34×10⁻³m²=13.4cm²答案：泄放量8.64kg/s，面积13.4cm²5.案例分析（共20分）5.1背景某厂甲苯储罐区发生爆燃，事后调查发现：1.储罐呼吸阀未定期校验，阻火器堵塞；2.夏季高温，罐顶喷淋失效；3.罐内浮盘密封老化，形成气相空间；4.作业人员使用非防爆对讲机。问题：(1)请用瑞士奶酪模型分析事故路径；(2)提出技术与管理双重预防措施。答案：(1)每层“奶酪片”缺陷：技术层：呼吸阀阻火器失效（硬件缺陷）；维护层：未定期校验（程序失效）；保护层：喷淋系统故障（被动失效）；操作层：使用非防爆工具（人为失误）；管理漏洞：未执行变更管理（MOC），高温预警缺失。多片奶酪孔洞对齐，导致能量（甲苯蒸汽）意外释放并遇点火源。(2)技术：更换带阻火呼吸阀，增设在线监测压差；浮盘二次密封改用高效弹性结构，减少蒸发；罐顶设自动喷淋+氮封联锁，温度>35℃启动；安装VOC连续监测，浓度>10%LEL报警。管理：建立呼吸阀年度校验台账，纳入RBI检验计划；高温季节执行日检+红外测温；作业前JSA识别点火源，防爆工具强制配置；引入MOC：喷淋系统停用需审批并设临时替代措施；每季度开展一次罐区无脚本应急演练。5.2背景某装置反应釜温度突然飙升，DCS显示夹套冷却水流量为零，现场发现冷却水泵跳闸，备用泵未自启。问题：(1)列出可能原因；(2)给出应急操作步骤；(3)设计永久整改方案。答案：(1)原因：主泵电机过载跳闸；备用泵自控逻辑未投用或信号丢失；冷却水进口阀误关；电气回路故障；泵入口滤网堵，双泵均无法上量。(2)应急：1.立即启动紧急冷却氮气或消防水临时注入夹套；2.手动开启备用泵，若无效则切换至移动式柴油泵；3.降低反应进料，投用终止剂；4.开启泄压阀，将物料导入应急罐；5.通知消防队现场戒备。(3)整改：冷却水泵设双回路电源+UPS，增加自动巡检功能；采用冗余流量测量，2oo3表决触发备用泵自启；增设高位事故冷却水罐，重力流保证10min急冷；反应釜温度与进料联锁，高高报警+切断；每季度测试备用泵自启逻辑，纳入SIL验证。6.仿真操作（共20分）6.1在AspenPlus中建立甲醇-水精馏模型，要求：进料1000kg/h，甲醇50%wt，45℃，1.2bar；塔顶甲醇≥99.5%wt，塔底≤