2025年化工总控工实操试题及答案

2025年化工总控工实操试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.某精馏塔设计操作压力为0.5MPa（表压），正常生产时塔顶压力突然升至0.65MPa，最可能的原因是（）。A.塔顶冷凝器循环水量增大B.塔底再沸器蒸汽量减少C.进料量突然增加50%D.塔顶采出阀全开2.离心泵启动前未灌泵，最可能导致的现象是（）。A.电机过载跳闸B.泵体剧烈振动C.出口压力接近零D.叶轮损坏3.固定床反应器催化剂装填时，若床层高度低于设计值，可能导致（）。A.反应转化率提高B.床层压降增大C.催化剂粉化加剧D.局部温度失控4.某聚合反应釜设计温度为85±2℃，生产中DCS显示温度为92℃，优先采取的操作是（）。A.开大夹套冷却水阀B.关闭进料阀C.启动紧急泄料系统D.降低搅拌转速5.吸收塔采用逆流操作时，气体从（）进入，液体从（）进入。A.塔顶，塔底B.塔底，塔顶C.塔中，塔顶D.塔底，塔中6.蒸汽加热的列管式换热器运行中，若壳程介质出口温度偏低，可能的原因是（）。A.管程介质流量减小B.壳程介质流量增大C.蒸汽压力升高D.换热器内漏7.往复式压缩机的排气量调节通常通过（）实现。A.调节电机转速B.改变活塞行程C.开启旁路回流阀D.更换气缸尺寸8.某反应釜搅拌器电流突然下降，最可能的故障是（）。A.物料黏度增大B.搅拌轴断裂C.电机功率增大D.物料密度增大9.工业合成氨装置中，氢气与氮气的理论摩尔比为3:1，实际生产中控制为2.8:1，主要目的是（）。A.提高氮气转化率B.降低系统压力C.减少氢气浪费D.防止催化剂中毒10.空分装置中，液氧泵启动前需进行预冷，预冷的主要目的是（）。A.检查泵体密封性B.避免低温液体汽化导致气蚀C.提高泵的出口压力D.测试电机绝缘性能二、多项选择题（每题3分，共15分，多选、错选不得分，少选得1分）1.影响精馏塔分离效率的因素包括（）。A.回流比B.进料热状态C.塔板数D.塔顶产品采出量2.离心泵运行中出现汽蚀的主要现象有（）。A.泵体发出异响B.出口压力波动C.电机电流升高D.叶轮出现蜂窝状蚀坑3.固定床反应器操作中，催化剂失活的常见原因有（）。A.积碳B.高温烧结C.毒物吸附D.原料杂质含量低4.工业管道泄漏的应急处理措施包括（）。A.立即切断泄漏源上游阀门B.用湿布覆盖酸性泄漏点C.启动通风系统降低可燃气体浓度D.直接用手封堵微小泄漏点5.蒸馏操作中，塔釜温度过高可能导致（）。A.重组分被蒸出，塔顶产品不合格B.塔釜液位下降过快C.塔压升高D.再沸器结焦加剧三、填空题（每空2分，共20分）1.离心泵的主要性能参数包括流量、扬程、功率、（）和效率。2.精馏塔的操作“三大平衡”是指物料平衡、（）和热量平衡。3.反应器按操作方式可分为间歇式、连续式和（）。4.换热器的总传热系数K的单位是（）。5.工业循环冷却水系统中，常见的水质处理药剂包括缓蚀剂、阻垢剂和（）。6.压缩机组的轴封装置主要用于防止（）泄漏。7.聚合反应中，引发剂的作用是（）。8.空分装置中，空气净化的主要目的是去除（）和二氧化碳。9.催化裂化装置中，再生器的主要作用是（）。10.化工生产中，“三废”指废气、废水和（）。四、简答题（每题8分，共32分）1.简述精馏塔开车的主要操作步骤（按顺序写出关键步骤）。2.离心泵启动后无流量输出，可能的原因有哪些？如何逐一排查？3.固定床反应器催化剂装填时需注意哪些事项？4.简述DCS系统中调节反应釜温度的操作要点（以蒸汽加热为例）。五、操作题（15分）某厂乙烯聚合反应釜（夹套蒸汽加热，带搅拌）因仪表故障导致温度失控，DCS显示温度已升至110℃（安全上限为105℃），且仍在上升。请写出完整的应急操作步骤（包括与中控室、现场人员的协同）。六、计算题（18分）某甲醇合成塔进料组分为：H₂70%（体积分数，下同）、CO20%、CO₂5%、N₂5%。已知反应方程式为：CO+2H₂→CH₃OH（主反应）CO₂+3H₂→CH₃OH+H₂O（副反应）假设进料流量为1000Nm³/h（标准状态），甲醇产量为200kg/h（纯度99.5%），计算：（1）主反应消耗的H₂体积（Nm³/h）；（2）若H₂总转化率为60%，计算副反应消耗的H₂体积（Nm³/h）。（甲醇摩尔质量32g/mol，标准状态摩尔体积22.4L/mol）答案及解析一、单项选择题1.C（进料量突增会导致塔内气液负荷增加，压力上升；A会降低塔顶温度和压力，B会降低塔底温度和压力，D会降低塔顶压力）2.C（未灌泵会导致泵内充满气体，无法形成足够的真空度，出口压力接近零；气缚现象）3.D（床层高度不足会导致反应空间不够，局部反应剧烈，温度失控；A错误，转化率可能降低；B错误，压降减小；C无直接关联）4.A（温度未超安全上限时，优先调节冷却水；B、C为温度持续升高至联锁值后的操作）5.B（逆流操作气体从塔底进，液体从塔顶进，接触更充分）6.B（壳程介质流量增大，停留时间缩短，出口温度降低；A会导致管程出口温度升高，C会提高壳程温度，D会导致介质混合，温度异常）7.C（往复式压缩机通过旁路回流调节排气量；A、B、D为结构性调节，实际操作中少用）8.B（搅拌轴断裂会导致搅拌阻力消失，电流下降；A、D会增加电流，C与电流无直接关联）9.A（提高廉价组分氮气的比例，促进氢气转化，提高整体转化率）10.B（预冷使泵体温度降至液氧沸点以下，避免液体汽化产生气蚀）二、多项选择题1.ABCD（回流比、进料状态、塔板数、采出量均影响分离效率）2.ABD（汽蚀时叶轮受冲击，产生异响、压力波动和蚀坑；电机电流可能下降）3.ABC（积碳、烧结、毒物吸附是失活主因；D会延长催化剂寿命）4.ABC（D错误，直接用手封堵可能导致灼伤或中毒）5.ABCD（温度过高会蒸出重组分，液位下降，塔压升高，再沸器结焦）三、填空题1.转速2.气液平衡3.半连续式4.W/(m²·K)5.杀菌剂6.介质（或润滑油）7.引发单体聚合（或产生自由基）8.水分（或水）9.烧焦再生催化剂（或恢复催化剂活性）10.废渣四、简答题1.精馏塔开车步骤：①检查塔、换热器、泵等设备及仪表是否完好；②向塔内充入氮气置换空气（氧含量＜0.5%）；③开启进料泵，按设计流量向塔内进料至塔釜液位50%；④缓慢开启再沸器蒸汽阀，控制升温速率（5~10℃/min）；⑤塔顶冷凝器通冷却水，建立回流（回流罐液位＞30%时启动回流泵）；⑥调节回流比至设计值（一般1.2~2倍最小回流比）；⑦待塔顶、塔釜温度、压力稳定后，逐步开启采出阀，调整采出量至平衡；⑧分析塔顶、塔釜产品纯度，合格后转入正常生产。2.离心泵无流量可能原因及排查：①泵内未灌泵（气缚）：检查泵体排气阀是否排尽气体，重新灌泵；②吸入管路堵塞：检查过滤器、入口阀开度，清理堵塞物；③叶轮损坏或反转：停泵检查叶轮是否磨损，确认电机转向；④入口压力不足（汽蚀）：检查吸入罐液位是否过低，入口管路是否泄漏；⑤出口阀未开启或管路堵塞：检查出口阀开度，疏通出口管线。3.固定床催化剂装填注意事项：①装填前检查反应器内表面是否光滑，无杂物；②催化剂需过筛去除粉末，避免床层压降过大；③采用布袋或导料管均匀装填，避免催化剂颗粒破碎；④装填高度需符合设计要求，误差≤±50mm；⑤装填后耙平床层，测量床层压降（通空气测试）；⑥记录装填量，确保与设计值一致（误差≤±2%）；⑦装填过程中避免踩踏催化剂，防止床层密度不均。4.蒸汽加热反应釜温度调节要点：①观察DCS显示的釜内温度（TIC101）与设定值偏差；②若温度低于设定值，缓慢开大蒸汽调节阀（TV101），同时注意蒸汽压力（PIC102）是否稳定（0.3~0.5MPa）；③若温度高于设定值，关小TV101，必要时开启夹套冷却水阀（XV103）辅助降温；④调节过程中需关注搅拌电流（AIC104），防止物料局部过热；⑤每5分钟记录一次温度、蒸汽流量（FIC105）和夹套压力（PIR106），确保参数波动在±2℃内；⑥若温度波动剧烈，切换至手动调节模式，待稳定后再切回自动；⑦定期检查蒸汽疏水阀（SV107）工作状态，避免冷凝水积聚影响传热。五、操作题应急操作步骤：1.现场人员立即报告中控室：“反应釜R101温度110℃，持续上升，请求启动应急程序。”2.中控室确认DCS数据，关闭进料阀（XV101），停止物料输入。3.现场人员检查夹套冷却水阀（XV102）是否全开，若未全开则手动全开；同时确认循环水泵（P101A/B）运行正常（电流、压力正常）。4.中控室观察搅拌器（M101）运行状态，若搅拌停止，立即启动备用电机（M101B），确保物料混合均匀（防止局部过热）。5.若温度持续升至115℃（联锁值），中控室触发联锁：关闭蒸汽阀（XV103），开启紧急泄料阀（XV104），将物料泄入事故槽（V102）。6.现场人员佩戴防护装备（自给式呼吸器、防化服），检查泄料管线是否畅通，事故槽液位是否正常（＜80%）。7.温度降至100℃以下后，中控室停止泄料，关闭XV104，现场人员检查反应釜密封情况，确认无泄漏后，汇报值班长。8.事故处理完成后，填写《异常情况处理记录》，分析仪表故障原因（如温度传感器损坏、DCS模块故障），联系仪表人员维修。六、计算题（1）主反应消耗H₂体积：甲醇产量：200kg/h×99.5%=199kg/h=199000g/h甲醇物质的量：199000g÷32g/mol=6218.75mol/h主反应生成甲醇的物质的量设为x，副反应生成甲醇的物质的量为y，则x+y=6218.75mol/h主反应消耗H₂：2x，副反应消耗H₂：3y进料中H₂总量：1000Nm³/h×70%=700Nm³/h=700000L/h÷22.4L/mol=31250mol/h（2）H₂总转化率60%，总消耗H₂：31250mol/h×60%=18750mol/h即2x+3y=18750mol/h联立方程：x+y=6218.752x+3y=18750解得：y=187502×6218.75=1875012437.5=6312.5mol/h（矛盾，说明假设错误，实际主反应为主要贡献）正确计算：主反应生成甲醇的物质的量为x，副反应生成甲醇的物质的量为y，总甲醇x+y=6218.75mol/h主反应消耗H₂：2x，副反应消耗H₂：3yH₂总消耗=2x+3y=31250mol/h×60%=18750mol/h联立解得：y=187502x代入x+(187502x)=6218.75→x=187506218.75=12531.25mol/h（不合理，因x+y=6218.75，说明H₂转化率计算应基于体积）正确步骤（体积法）：甲醇体积流量（标准状态）：(200×1000g/h×99.5%)÷32g/mol×22.4L/mol=(199000÷32)×22.4=6218.75×22.4=139300L/h=139.3Nm³/h主反应生成1mol甲醇消耗2molH₂，副反应生成1mol甲醇消耗3molH₂，设主反应生成甲醇体积为V₁，副反应为V₂，则V₁+V₂=139.3Nm³/h消耗H₂体积：2V₁+3V₂=进料H₂体积×转化率=700Nm³/h×60%=420Nm³/h联立解得：V₁=139.3V₂代入：2(139.3V₂)+3V₂=420→278.6+V₂=420→V₂=141.4Nm³/h（矛盾，因V₁+V₂=139.3，说明甲醇产量对应的H₂消耗需重新核对）正确计算（以物质的量为准