2025年化工总控工技师试题含答案

2025年化工总控工技师试题含答案一、单项选择题（每题1分，共15分）1.精馏操作中，若进料热状态由饱和液体改为冷液体（q>1），其他条件不变，塔顶产品纯度将（）。A.降低B.升高C.不变D.先降后升答案：B解析：冷液进料时，q线斜率增大，提馏段操作线与平衡线间距增大，分离效果提高，塔顶产品纯度升高。2.固定床反应器中，催化剂颗粒直径增大时，床层压降将（）。A.增大B.减小C.不变D.先增后减答案：B解析：床层压降与颗粒直径平方成反比（欧根方程），颗粒直径增大，压降减小。3.工业合成氨反应（N₂+3H₂⇌2NH₃）的最佳操作压力范围是（）。A.15MPaB.1530MPaC.5080MPaD.100MPa以上答案：B解析：高压虽利于平衡，但设备成本高，工业实际选择1530MPa。4.离心泵启动前未灌泵，会导致（）。A.气蚀B.气缚C.扬程升高D.流量增大答案：B解析：未灌泵时泵内存在空气，因空气密度小，叶轮无法形成足够真空，导致无法吸液（气缚）。5.列管式换热器中，为提高壳程流体流速，通常采用（）。A.增加管程数B.增加折流板C.减小管径D.降低壳程压力答案：B解析：折流板可改变壳程流体流动方向，增加流速，提高传热系数。6.反应A→B为一级不可逆反应，当转化率从50%提高到80%时，所需反应时间与初始反应时间的比值约为（）。（已知一级反应时间公式：t=(1/k)ln(1/(1x))）A.1.6B.2.3C.3.0D.4.0答案：B解析：t₁=ln(1/0.5)/k≈0.693/k；t₂=ln(1/0.2)/k≈1.609/k；t₂/t₁≈2.3。7.硫酸生产中，SO₂催化氧化（2SO₂+O₂⇌2SO₃）的最佳反应温度曲线是（）。A.随转化率升高而升高B.随转化率升高而降低C.恒定不变D.先升后降答案：B解析：初始阶段需较高温度提高反应速率，后期为提高平衡转化率需降低温度。8.工业精馏塔中，回流比增大时，塔底再沸器热负荷将（）。A.减小B.增大C.不变D.先减后增答案：B解析：回流比增大，需更多热量汽化液体，再沸器热负荷增大。9.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.电感耦合等离子体（ICP）答案：B解析：BET法通过氮气吸附脱附测定比表面积，是标准方法。10.吸收操作中，当吸收剂用量小于最小用量时（）。A.吸收无法进行B.吸收率达不到要求C.设备投资增加D.操作费用降低答案：B解析：最小吸收剂用量是理论极限，实际用量需大于该值才能达到分离要求。11.临界流化速度是指（）。A.固体颗粒开始流化的最小气速B.固体颗粒被带出床层的最小气速C.床层压降最大时的气速D.床层膨胀率为50%时的气速答案：A解析：临界流化速度是固定床转为流化床的最小气速。12.工业乙炔生产中，电石（CaC₂）与水反应的主要副产物是（）。A.CaCO₃B.Ca(OH)₂C.H₂SD.C₂H₄答案：C解析：电石中含硫化钙（CaS）等杂质，与水反应生成H₂S。13.衡量换热器传热性能的主要指标是（）。A.传热面积B.总传热系数C.冷流体出口温度D.热流体流量答案：B解析：总传热系数K综合反映传热效率，K越大，传热性能越好。14.以下不属于化工“三废”的是（）。A.废催化剂B.废热蒸汽C.废酸液D.废气答案：B解析：“三废”指废水、废气、废渣，废热蒸汽属于可回收能源。15.紧急停车时，反应釜的正确操作顺序是（）。A.先停搅拌，再停加热，最后切断原料B.先切断原料，再停加热，最后停搅拌C.先停加热，再切断原料，最后停搅拌D.同时停止所有操作答案：B解析：优先切断原料防止继续反应，再停加热避免超温，最后停搅拌防止局部过热。二、多项选择题（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.影响化学反应转化率的因素包括（）。A.反应温度B.催化剂活性C.原料配比D.反应器体积答案：ABCD解析：温度影响反应速率和平衡，催化剂影响速率，原料配比影响平衡，反应器体积影响停留时间。2.精馏塔液泛的现象包括（）。A.塔压降急剧上升B.塔顶温度下降C.塔底液位快速升高D.回流罐液位波动答案：AC解析：液泛时气液两相流动受阻，压降骤增，液体无法下流导致塔底液位升高。3.离心泵气蚀的危害有（）。A.叶轮表面产生麻点B.流量显著下降C.电机电流增大D.泵体振动加剧答案：ABD解析：气蚀时气泡破裂冲击叶轮，造成磨损（麻点）、流量下降和振动；电机电流因空转可能减小。4.工业催化剂的基本要求包括（）。A.高活性B.良好选择性C.长寿命D.外观规则答案：ABC解析：催化剂需具备活性、选择性、稳定性（寿命），外观非核心要求。5.关于物料衡算，正确的说法是（）。A.输入物料总量=输出物料总量+积累量B.适用于连续操作（积累量=0）C.必须考虑化学反应的质量变化D.可用于计算原料消耗定额答案：ABD解析：物料衡算基于质量守恒，化学反应前后质量不变（核反应除外），故C错误。6.下列属于间歇反应器特点的是（）。A.物料浓度随时间变化B.适合小批量生产C.操作弹性大D.温度易于控制答案：ABC解析：间歇反应器物料浓度、温度均随时间变化，适合小批量、多品种生产，操作弹性大，但温度控制难度较高。7.吸收塔操作中，提高吸收率的方法有（）。A.增大吸收剂用量B.降低吸收剂温度C.增加塔板数D.提高操作压力答案：ABCD解析：增大液气比、降低温度（增大溶解度）、增加理论板数、提高压力（增大溶解度）均可提高吸收率。8.列管式换热器管程结垢的危害包括（）。A.传热系数下降B.管程压降增大C.流体流速升高D.设备腐蚀加剧答案：ABD解析：结垢导致热阻增加（K下降）、流道变窄（压降增大），且垢层可能引起局部腐蚀。9.合成氨工艺中，原料气脱硫的目的是（）。A.防止催化剂中毒B.减少设备腐蚀C.提高反应平衡转化率D.降低能耗答案：AB解析：硫会使铁系催化剂中毒失活，且H2S腐蚀设备；脱硫不影响平衡转化率。10.化工装置紧急停车的触发条件包括（）。A.关键设备超温超压B.原料中断超过安全时限C.仪表控制系统故障D.操作人员换班答案：ABC解析：紧急停车需基于安全风险，换班不属于触发条件。三、填空题（每空1分，共10分）1.精馏操作中，最小回流比是指（理论上能达到分离要求的最小回流比），此时（操作线与平衡线相交或相切）。2.工业上常用（水煤浆气化）或（天然气蒸汽转化）工艺生产合成气（CO+H₂）。3.催化剂失活的主要原因包括（中毒）、（烧结）和（积碳）。4.离心泵的性能曲线包括（流量扬程）、（流量功率）和（流量效率）三条曲线。5.吸收过程的推动力是（气相分压与液相平衡分压之差）或（液相浓度与气相平衡浓度之差）。四、简答题（每题6分，共30分）1.简述全回流在精馏操作中的应用场景及特点。答案：应用场景：精馏塔开车初期（快速建立稳定浓度分布）、实验测定理论板数（简化计算）。特点：无产品采出，回流比R=∞，操作线与对角线重合，分离效果最佳，能耗高（再沸器和冷凝器负荷大）。2.固定床反应器与流化床反应器的主要区别有哪些？答案：①固体颗粒状态：固定床颗粒静止，流化床颗粒悬浮流动；②传热性能：流化床因颗粒混合好，传热效率更高；③压降：固定床压降随气速增加缓慢上升，流化床达到临界速度后压降基本恒定；④适用场景：固定床适合催化剂不易磨损、反应热小的情况，流化床适合强放热反应或催化剂需连续再生的过程（如催化裂化）。3.简述离心泵启动前灌泵和关闭出口阀启动的原因。答案：灌泵原因：排除泵内空气，防止气缚（空气密度小，叶轮无法形成足够真空吸液）。关闭出口阀启动原因：离心泵的轴功率随流量增大而增加，关闭出口阀时流量为0，启动功率最小，避免电机过载。4.工业上如何提高硫酸生产中SO₂的转化率？答案：①采用分段换热（中间冷却），使反应温度接近最佳温度曲线（前期高温提速率，后期低温提平衡）；②增加空气用量（提高O₂浓度，推动平衡右移）；③使用高效钒催化剂（降低反应活化能，提高速率）；④延长气体在反应器内的停留时间（如增加催化剂床层厚度）。5.简述化工装置开车前“三查四定”的具体内容。答案：三查：查设计漏项、查工程质量隐患、查未完工程；四定：对检查出的问题定任务、定人员、定时间、定措施。目的是确保装置具备开车条件，避免因设计或施工缺陷导致开车失败或事故。五、计算分析题（共25分）1.合成氨物料衡算（8分）某合成氨装置以纯氮气和氢气（摩尔比1:3）为原料，进入合成塔的混合气中NH₃含量为3%（体积分数），出塔气中NH₃含量为18%。假设反应为N₂+3H₂⇌2NH₃，且无其他副反应，求：（1）以100mol入塔气为基准，计算反应的N₂量（mol）；（2）出塔气中H₂的体积分数（保留2位小数）。解：（1）设入塔气中N₂为n(N₂)，H₂为n(H₂)，NH₃为3mol。因N₂:H₂=1:3（原料气比例），则n(N₂)+n(H₂)=97mol，且n(H₂)=3n(N₂)，解得n(N₂)=24.25mol，n(H₂)=72.75mol。设反应的N₂为xmol，则反应的H₂为3xmol，生成NH₃为2xmol。出塔气中NH₃量=3+2x，总物质的量=(24.25x)+(72.753x)+(3+2x)=1002x。根据出塔NH₃含量18%：(3+2x)/(1002x)=0.18→3+2x=180.36x→2.36x=15→x≈6.36mol。（2）出塔H₂量=72.753×6.36=72.7519.08=53.67mol总物质的量=1002×6.36=87.28molH₂体积分数=53.67/87.28≈61.50%答案：（1）6.36mol；（2）61.50%2.换热器热量衡算（9分）某列管式换热器用120℃的饱和水蒸气（汽化潜热2200kJ/kg）加热50℃的原油。原油流量为10t/h，比热容为2.2kJ/(kg·℃)，出口温度为100℃。换热器总传热系数K=300W/(m²·℃)，平均温差ΔT_m=50℃。求：（1）加热蒸汽的消耗量（kg/h）；（2）换热器的传热面积（m²）。解：（1）原油吸收的热量Q=mcΔT=10×10³kg/h×2.2kJ/(kg·℃)×(10050)℃=1.1×10⁶kJ/h蒸汽提供的热量=蒸汽消耗量×汽化潜热，忽略冷凝水显热，Q=G×2200kJ/kg则G=1.1×10⁶/2200=500kg/h（2）Q=K×A×ΔT_m×3600s/h（注意单位换算：K=300W/(m²·℃)=0.3kJ/(s·m²·℃)）Q=1.1×10⁶kJ/h=1.1×10⁶/3600≈305.56kJ/sA=Q/(K×ΔT_m)=305.56/(0.3×50)=20.37m²答案：（1）500kg/h；（2）20.37m²3.精馏塔理论板数计算（8分）分离苯甲苯混合液（相对挥发度α=2.5），进料为饱和液体（q=1），组成为x_F=0.4（苯摩尔分数），塔顶产品x_D=0.95，塔底产品x_W=0.05。采用回流比R=2，试用芬斯克方程计算全回流时的最少理论板数（包括再沸器）。解：芬斯克方程：N_min+1=ln[(x_D/(1x_D))×((1x_W)/x_W)]/lnα代入数据：(x_D/(1x_D))=0.95/0.05=19；(1x_W)/x_W=0.95/0.05=19分子=ln(19×19)=ln(361)≈5.888分母=ln2.5≈0.916N_min+1=5.888/0.916≈6.43→N_min≈5.43，取6块（包括再沸器）答案：最少理论板数为6块。六、综合分析题（共20分）1.合成氨工艺故障分析（10分）某合成氨装置运行中，合成塔入口温度突然从450℃降至420℃，同时系统压力由18MPa升至20MPa，分析可能原因及处理措施。答案：可能原因：①热交换器内漏：合成塔出口高温气体与入口冷气间的换热器泄漏，导致冷气被部分短路，入口温度下降；同时气体循环量减少，系统压力升高。②预热炉燃料气压力下降：预热炉用于加热入口气，燃料气压力低导致加热不足，入口温度下降；反应速率降低，未反应气体积累，系统压力上升。③催化剂活性下降：催化剂失活导致反应放热减少，出口气体温度降低，通过热交换器传递给入口气的热量减少，入口温度下降；反应转化率降低，循环气中惰性气体（如CH4、Ar）积累，系统压力升高。处理措施：①检查热交换器压差，若泄漏则切出检修；②检查燃料气系统，提高燃料气压力或切换备用气源；③分析催化剂活性（如测定出口NH3浓度），若失活需再生