2025年化工总控工高级测试题与参考答案

2025年化工总控工高级测试题与参考答案一、单项选择题（共20题，每题1分，共20分）1.某连续精馏塔分离苯甲苯混合物，进料为饱和液体，若进料量增加而回流比和进料组成不变，则塔顶产品中苯的纯度将（）。A.升高B.降低C.不变D.先升后降2.对于气固相催化反应，内扩散有效因子η的取值范围是（）。A.η＞1B.η=1C.η＜1D.无法确定3.下列哪种反应器更适合强放热且要求反应温度严格控制的反应过程？（）A.间歇釜式反应器B.固定床反应器C.流化床反应器D.管式反应器4.某换热器的对数平均温差为30℃，总传热系数为500W/(m²·℃)，换热面积为10m²，则换热量为（）。A.150kWB.300kWC.450kWD.600kW5.合成氨工艺中，新鲜气经过压缩后进入合成塔前需经过（）处理以脱除微量CO和CO₂。A.甲烷化B.水洗C.醇洗D.氨洗6.离心泵启动前未灌泵，最可能导致的现象是（）。A.气蚀B.气缚C.扬程过高D.流量过大7.DCS系统中，AI信号表示（）。A.模拟输入B.模拟输出C.数字输入D.数字输出8.某反应的活化能为80kJ/mol，当反应温度由300K升至310K时，反应速率常数约增大（）倍（已知R=8.314J/(mol·K)）。A.1.2B.2.5C.3.8D.5.09.板式塔中，操作弹性最大的塔板类型是（）。A.筛板B.浮阀塔板C.泡罩塔板D.舌形塔板10.以下哪种情况会导致催化剂失活？（）A.反应温度低于活化温度B.原料气中含硫杂质C.提高反应压力D.增加空速11.乙烯氧化制环氧乙烷工艺中，反应器类型通常为（）。A.固定床列管式反应器B.流化床反应器C.间歇釜式反应器D.鼓泡塔反应器12.精馏塔操作中，若塔顶采出量过大，会导致（）。A.塔底产品变轻B.塔顶温度降低C.塔压差减小D.回流罐液位下降13.下列不属于化工生产“三废”的是（）。A.废催化剂B.循环冷却水C.锅炉烟气D.反应母液14.往复式压缩机的余隙容积会导致（）。A.排气量减少B.排气温度降低C.压缩功减小D.润滑油消耗增加15.工业上测定催化剂比表面积常用的方法是（）。A.热重分析（TGA）B.BET法C.X射线衍射（XRD）D.红外光谱（IR）16.某吸收塔用清水吸收混合气中的SO₂，若入塔气体中SO₂浓度增加而其他条件不变，则出塔吸收液中SO₂浓度将（）。A.升高B.降低C.不变D.先降后升17.化工装置开车前，“三查四定”中的“四定”不包括（）。A.定任务B.定人员C.定时间D.定措施18.下列关于安全联锁系统（SIS）的描述，错误的是（）。A.独立于DCS系统B.用于事故状态下的紧急停车C.响应时间需小于1秒D.可替代常规控制19.管壳式换热器中，为提高壳程流体的传热系数，通常采用（）。A.增加管程数B.设置折流板C.减小管径D.提高管程流速20.合成甲醇工艺中，原料气的氢碳比（H₂CO₂）/(CO+CO₂)应控制在（）左右。A.1.0B.2.0C.3.0D.4.0二、多项选择题（共10题，每题2分，共20分。每题至少2个正确选项，错选、漏选均不得分）1.影响精馏塔操作稳定性的因素包括（）。A.进料流量波动B.回流温度变化C.塔压波动D.塔板堵塞2.下列属于反应器设计基本方程的有（）。A.物料衡算方程B.热量衡算方程C.动量衡算方程D.反应动力学方程3.离心泵运行中出现振动过大的可能原因有（）。A.转子动平衡不良B.轴承磨损C.泵与电机不同心D.吸入管路堵塞4.化工生产中，常见的节能措施包括（）。A.余热回收利用B.提高设备保温性能C.采用高效催化剂D.增加生产负荷5.下列关于催化剂的描述正确的是（）。A.改变反应路径B.降低反应活化能C.提高平衡转化率D.参与反应但不消耗6.工业气体压缩过程中，多级压缩的优点有（）。A.降低排气温度B.减少压缩功C.提高容积效率D.简化设备结构7.精馏塔塔顶温度升高可能的原因有（）。A.回流比减小B.进料温度升高C.塔顶采出量减少D.塔压升高8.下列属于DCS系统基本组成的有（）。A.操作站B.控制站C.现场仪表D.安全栅9.化工装置停车过程中，需重点监控的参数有（）。A.设备压力B.物料温度C.液位D.有害气体浓度10.下列关于换热器泄漏的判断方法正确的是（）。A.壳程压力异常升高B.管程出口物料成分变化C.换热器温差减小D.外部可见介质泄漏三、填空题（共10题，每题1分，共10分）1.化工生产中，“三烯”通常指乙烯、丙烯和______。2.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。3.固定床反应器中，催化剂床层的压降与气体流速的______次方成正比（层流时）。4.精馏塔的操作线方程表示塔内相邻两层塔板间______的组成关系。5.工业上常用______法测定气体混合物中某组分的含量（如CO₂）。6.合成氨工艺中，变换反应的主要目的是将CO转化为______。7.催化剂的活性通常用______或转化率来表示。8.管壳式换热器中，流体在管程流动时的传热系数______（填“大于”或“小于”）壳程。9.化工设备的强度设计主要依据______理论。10.安全色中，红色表示______，黄色表示警告。四、简答题（共5题，每题6分，共30分）1.简述全回流操作在精馏塔调试中的应用场景及特点。2.离心泵启动后无流量输出，可能的原因有哪些？需如何排查？3.列管式换热器运行中出现温差应力过大的原因是什么？常用的解决措施有哪些？4.简述DCS系统与SIS系统的主要区别（至少列出3点）。5.合成氨工艺中，为什么要控制循环气中的惰性气体（如Ar、CH₄）含量？五、计算分析题（共2题，每题10分，共20分）1.某甲醇合成塔进料组成为（体积分数）：H₂70%、CO15%、CO₂5%、N₂10%。已知反应方程式为：CO+2H₂→CH₃OH（主反应）CO₂+3H₂→CH₃OH+H₂O（副反应）若CO的转化率为80%，CO₂的转化率为60%，计算每100kmol进料生成的甲醇量（kmol）。2.某精馏塔分离苯（A）甲苯（B）混合物，进料为泡点液体，进料量F=100kmol/h，进料组成x_F=0.4（苯的摩尔分数），塔顶产品x_D=0.95，塔底产品x_W=0.05。操作回流比R=2.5，求：（1）塔顶和塔底产品流量D、W（kmol/h）；（2）精馏段操作线方程；（3）提馏段操作线方程（假设q=1）。参考答案一、单项选择题1.B2.C3.D4.A（计算：Q=K·A·Δt=500×10×30=150000W=150kW）5.A6.B7.A8.B（根据阿伦尼乌斯公式ln(k2/k1)=Ea/R(1/T11/T2)，代入计算得k2/k1≈2.5）9.B10.B11.A12.D13.B14.A15.B16.A17.A18.D19.B20.B二、多项选择题1.ABCD2.ABD（动量衡算通常用于流体输送，非反应器核心方程）3.ABC（吸入管路堵塞会导致气蚀或流量不足，非振动主因）4.ABC5.ABD（催化剂不改变平衡转化率）6.ABC7.ABD（塔顶采出量减少会导致回流罐液位上升，塔顶温度降低）8.ABCD9.ABCD10.ABD（温差减小可能由结垢引起，非泄漏直接特征）三、填空题1.丁二烯2.流量效率3.1（层流时压降与流速一次方成正比，湍流时约为平方）4.气液两相5.吸收（或红外分析、气相色谱等）6.H₂7.反应速率8.大于（管程流速高，传热系数大）9.材料力学（或弹性力学）10.禁止/危险四、简答题1.应用场景：精馏塔开车初期调试、塔板效率测定、分离效果验证。特点：无进料和采出，塔顶蒸汽全部冷凝回流，塔内气液两相负荷最大，分离效果最佳（理论板数最少）；可快速建立稳定的浓度分布，用于检测塔板性能。2.可能原因：（1）泵内未灌满液体（气缚）；（2）吸入管路堵塞或阀门未开；（3）叶轮损坏或反转；（4）电机故障（转速不足）；（5）底阀失效（液体倒流）。排查方法：检查灌泵情况，确认吸入管路畅通；检查电机转向和转速；拆泵检查叶轮完整性；测试底阀密封性。3.原因：管程与壳程流体温差过大（＞50℃），导致管束与壳体热膨胀量差异，产生热应力。解决措施：（1）采用浮头式或U型管式换热器（消除温差应力）；（2）设置膨胀节（吸收热膨胀）；（3）控制流体温差（如分程换热）；（4）选用弹性模量小的材料（如不锈钢）。4.主要区别：（1）功能定位：DCS用于常规过程控制，SIS用于安全联锁保护；（2）独立性：SIS独立于DCS，故障时可自主触发停车；（3）响应时间：SIS响应时间≤0.1s（DCS通常＞1s）；（4）可靠性：SIS需满足SIL（安全完整性等级）要求，冗余设计更严格。5.原因：（1）惰性气体不参与反应，累积会降低合成气中H₂、N₂分压，影响反应速率；（2）增加循环气流量，导致压缩功消耗增大；（3）可能引起催化剂床层温度波动（稀释反应热）；（4）需定期排放部分循环气（弛放气）以维持惰性气体含量（通常控制在15%20%）。五、计算分析题1.解：主反应消耗CO量：100×15%×80%=12kmol，生成甲醇12kmol；副反应消耗CO₂量：100×5%×60%=3kmol，生成甲醇3kmol；总甲醇量=12+3=15kmol。2.解：（1）物料衡算：F=D+W；F·x_F=D·x_D+W·x_W代入数据：100=D+W；100×0.4=0.95D+0.05W解得：D=38.89kmol/h，W=61.11kmol/h（2）精馏段操作线方程：y=(R/(R+1))x+x_D/(R+1)