化工总控工(高级)职业技能考试题库及答案

化工总控工(高级)职业技能考试题库及答案一、单项选择题（每题1分，共20分）1.在化工生产中，对于吸热反应，提高反应温度通常会使化学平衡向（）方向移动。A.放热B.吸热C.不移动D.无法确定答案：B2.下列哪种流量计属于速度式流量计？（）A.椭圆齿轮流量计B.涡轮流量计C.刮板流量计D.旋转活塞流量计答案：B3.精馏塔操作中，若进料热状况参数q值增大，则精馏段操作线斜率（）。A.增大B.减小C.不变D.无法判断答案：C4.离心泵的汽蚀余量（NPSH）是指泵入口处单位重量液体所具有的超过（）的富裕能量。A.操作温度下液体的饱和蒸气压B.大气压力C.泵出口压力D.系统压力答案：A5.在PID控制规律中，微分作用主要用来克服被控对象的（）。A.容量滞后B.纯滞后C.随机干扰D.静态误差答案：A6.催化剂能够加快化学反应速率，其本质原因是（）。A.提高了反应物的浓度B.降低了反应的活化能C.提高了反应的温度D.改变了反应的平衡常数答案：B7.对于可逆放热反应，存在一个最佳反应温度，随着反应进行，最佳反应温度应（）。A.逐渐升高B.逐渐降低C.保持不变D.先升高后降低答案：B8.在列管式换热器中，冷、热流体并流操作与逆流操作相比，在相同传热任务下，通常（）。A.传热平均温差更大，所需传热面积更小B.传热平均温差更小，所需传热面积更大C.传热平均温差相同D.无法比较答案：B9.吸收操作中，最小液气比（L/V）min是（）。A.操作液气比的下限B.操作液气比的上限C.吸收剂用量的上限D.塔径设计的基础答案：A10.化工管道中，安全阀的整定压力一般设定为容器设计压力的（）倍。A.1.0~1.05B.1.05~1.10C.1.10~1.15D.1.15~1.30答案：B11.在DCS系统中，用于实现复杂控制算法、顺序控制、优化计算的功能站是（）。A.操作站B.控制站C.工程师站D.数据服务器答案：B12.评价精馏塔分离效果最常用的指标是（）。A.塔板效率B.回流比C.产品纯度D.理论板数答案：A13.“三废”处理中，化学需氧量（COD）是指用化学氧化剂氧化水中有机物时所需的氧量，常用氧化剂是（）。A.氧气B.高锰酸钾C.重铬酸钾D.双氧水答案：C14.对于一级不可逆反应，在等温平推流反应器中，反应物转化率与反应器体积的关系是（）。A.线性B.指数C.对数D.平方答案：C15.在化工自动化中，串级控制系统通常用于克服（）。A.测量噪声B.进入副回路的二次干扰C.被控对象的纯滞后D.系统的非线性答案：B16.亨利定律适用的条件是（）。A.高压、难溶气体B.低压、难溶气体C.高压、易溶气体D.低压、易溶气体答案：B17.离心式压缩机发生喘振的根本原因是（）。A.入口流量过大B.入口流量过小C.出口压力过高D.转速波动答案：B18.化工设备进行液压试验时，试验压力一般为设计压力的（）倍。A.1.05B.1.15C.1.25D.1.5答案：C19.在化工工艺流程图（PFD）中，主要表示的内容不包括（）。A.主要设备的外形尺寸B.主要物料管道及流向C.主要操作条件（温度、压力）D.主要物料平衡数据答案：A20.下列哪种物质不能作为阻聚剂使用？（）A.对苯二酚B.氧气C.硫磺D.硝基苯答案：C二、多项选择题（每题2分，共20分，多选、少选、错选均不得分）1.影响化学反应速率的因素主要有（）。A.反应物浓度B.温度C.压力D.催化剂E.反应器类型答案：A,B,D2.精馏塔操作中，造成塔压升高的原因可能有（）。A.回流量过大B.进料中轻组分含量突然增加C.塔顶冷凝器冷却水量不足或中断D.塔釜再沸器蒸汽量过大E.采出量过小答案：B,C,D,E3.离心泵的主要性能参数包括（）。A.流量B.扬程C.轴功率D.效率E.必需汽蚀余量答案：A,B,C,D,E4.化工生产中的“三传一反”指的是（）。A.动量传递B.热量传递C.质量传递D.能量传递E.化学反应工程答案：A,B,C,E5.下列属于反应器温度控制方法的有（）。A.调节进料温度B.调节传热介质流量或温度C.调节反应压力D.调节催化剂活性E.调节循环比答案：A,B,C,E6.化工管道常用的补偿器有（）。A.Π形补偿器B.波形补偿器C.套筒补偿器D.球形补偿器E.金属软管答案：A,B,C,D,E7.安全仪表系统（SIS）的组成部分包括（）。A.传感器B.逻辑控制器C.最终执行元件D.操作站E.工程师站答案：A,B,C8.催化剂失活的原因主要有（）。A.中毒B.结焦C.烧结D.挥发E.破碎答案：A,B,C,E9.下列属于化工单元操作的有（）。A.流体输送B.传热C.吸收D.反应E.干燥答案：A,B,C,E10.化工装置开车前，系统气密性试验常用的介质有（）。A.空气B.氮气C.工艺物料D.蒸汽E.水答案：A,B三、判断题（每题1分，共10分）1.对于放热反应，升高温度，反应速率常数k增大，平衡常数K也增大。（）答案：错误2.在双组分理想溶液的精馏中，相对挥发度α等于1时，不能用普通精馏方法分离。（）答案：正确3.离心泵的安装高度必须低于其允许汽蚀余量所计算的最大值，以防止汽蚀发生。（）答案：错误（应为“必须低于其允许吸上真空高度或必须大于必需汽蚀余量”）4.比例控制规律的特点是控制及时，但存在余差。（）答案：正确5.固定床反应器中，空速越大，意味着原料与催化剂的接触时间越长。（）答案：错误6.吸收操作中，液气比（L/V）越大，吸收推动力越大，吸收越容易进行。（）答案：正确7.在列管式换热器设计或选型时，腐蚀性强的流体应走管程。（）答案：错误（通常走管程，但若腐蚀性流体需要特殊材质，为节省成本也可能安排走壳程，需具体分析。一般原则是腐蚀性、高压、有毒、易结垢的流体走管程。本题表述不绝对，判错。）8.化工管道涂色中，红色通常代表蒸汽管线。（）答案：错误（通常代表消防管线，蒸汽为白色或银色）9.催化剂只能改变化学反应速率，不能改变化学平衡。（）答案：正确10.在PID控制中，积分时间Ti越小，积分作用越强，消除余差越快，但系统振荡可能加剧。（）答案：正确四、填空题（每空1分，共20分）1.流体在圆形直管内作层流流动时，其平均流速是管中心最大流速的______。答案：一半或1/22.传热的三种基本方式是______、______和______。答案：热传导；热对流；热辐射3.精馏塔操作中，回流比R的定义是______与______之比。答案：回流量L；塔顶产品采出量D4.离心泵的工作点是______曲线与______曲线的交点。答案：泵的特性（H-Q）；管路的特性5.自动控制系统方块图主要由______、______、______、______和测量变送环节组成。答案：被控对象；控制器；执行器；比较机构（或给定值）6.反应器按结构型式主要分为______反应器、______反应器和塔式反应器等。答案：釜式（或槽式）；管式7.爆炸极限通常用可燃气体或蒸气在空气中的______来表示。答案：体积百分比（或体积分数）8.衡量板式塔性能的主要指标有______、______和操作弹性。答案：处理能力（或通量）；分离效率（或板效率）9.化工设备常用腐蚀裕量来考虑腐蚀的影响，其值取决于介质的______和设备的______。答案：腐蚀性；设计寿命10.在工艺管道及仪表流程图（P&ID）中，FIC表示______，LV表示______。答案：流量指示控制；液位控制阀五、简答题（每题5分，共20分）1.简述精馏操作中，全回流操作的特点及作用。答：全回流操作是指塔顶蒸汽经冷凝后全部回流至塔内，无产品采出（D=0）。此时回流比R为无穷大，操作线方程与对角线重合。其特点是：达到给定分离程度所需的理论板数最少（为最少理论板数N_min），但无产品产出，生产能力为零。全回流操作主要用于装置开车初期建立塔内浓度分布（“垫塔”），或用于实验室测定塔板效率及理论研究。2.离心泵启动前为什么要灌泵？离心泵在运行中流量调节通常采用什么方法？答：灌泵是为了排出泵壳和吸入管路内的空气，防止因泵内存在气体而导致启动后无法形成足够的真空度来吸入液体，即防止“气缚”现象发生。离心泵在运行中的流量调节，常用方法有：①调节出口管路上阀门的开度（改变管路特性曲线）；②改变泵的转速（改变泵的特性曲线）；③车削叶轮直径（改变泵的特性曲线，属永久性调节）。其中，调节出口阀门开度最为简便常用。3.什么是化学反应器的停留时间分布？其实际意义是什么？答：停留时间分布是指反应物料微元从进入反应器到离开反应器所经历的时间分布情况。由于反应器内存在流动状况的差异（如沟流、短路、死区等），物料微元的停留时间并不相同，形成一个时间分布。其实际意义在于：①表征反应器内的实际流动状况，是反应器设计与分析的重要依据；②影响反应器的转化率与选择性，对于复杂反应尤为重要；③通过测定停留时间分布，可以诊断反应器是否存在流动缺陷，为优化操作提供指导。理想平推流反应器所有物料微元停留时间相同，而理想全混流反应器停留时间分布最宽。4.化工生产中，压力容器定期检验的主要内容和周期是如何规定的？答：根据《固定式压力容器安全技术监察规程》，压力容器的定期检验包括年度检查、全面检验和耐压试验。年度检查每年至少一次，由使用单位进行，主要进行外部检查和安全附件检查等。全面检验的周期根据容器的安全状况等级确定：安全状况等级为1、2级的，一般每6年一次；安全状况等级为3级的，一般每3~6年一次；安全状况等级为4级的，应监控使用，其检验周期由检验机构确定，累计监控使用时间不得超过3年。全面检验时，若发现缺陷需进行耐压试验。耐压试验每两次全面检验期间内至少进行一次。六、计算题（每题8分，共16分）1.用一常压连续精馏塔分离苯-甲苯混合液。已知原料液流量为100kmol/h，组成为0.40（苯的摩尔分数，下同），要求塔顶产品组成不小于0.95，塔釜残液组成不大于0.05。泡点进料，操作回流比R=2.0。试求：（1）塔顶、塔釜产品流量D和W；（2）精馏段操作线方程。解：（1）全塔物料衡算：总物料：F=D+W=100苯组分：F*x_F=D*x_D+W*x_W即100*0.40=D*0.95+W*0.05将W=100-D代入上式：40=0.95D+0.05*(100-D)=0.95D+5-0.05D40-5=0.9DD=35/0.9=38.89kmol/hW=100-38.89=61.11kmol/h（2）精馏段操作线方程：泡点进料，q=1。L=R*D=2.0*38.89=77.78kmol/hV=L+D=77.78+38.89=116.67kmol/h或V=(R+1)D=3*38.89=116.67kmol/h精馏段操作线方程为：y_{n+1}=(L/V)*x_n+(D/V)*x_D=(77.78/116.67)*x_n+(38.89/116.67)*0.95计算系数：L/V=77.78/116.67≈0.6667D*x_D/V=(38.89*0.95)/116.67≈36.9455/116.67≈0.3167故精馏段操作线方程为：y_{n+1}=0.6667x_n+0.3167答：（1）塔顶产品流量约为38.89kmol/h，塔釜产品流量约为61.11kmol/h。（2）精馏段操作线方程为y=0.6667x+0.3167。2.在一套管换热器中，用饱和蒸汽加热管内流动的某液体。蒸汽在环隙冷凝，其温度为120℃。液体流量为2000kg/h，进口温度为25℃，要求被加热到85℃。已知液体平均比热容为3.5kJ/(kg·℃)，基于管外表面的总传热系数K为1500W/(m²·℃)。若换热器的热损失忽略不计，试计算所需的传热面积。解：（1）计算热负荷Q（液体吸收的热量）：Q=m_l*c_p*(t_2-t_1)=(2000kg/h)*(3.5kJ/(kg·℃))*(85-25)℃注意单位换算：1W=1J/s，1kJ=1000J，1h=3600s。先计算数值：2000*3.5*60=420000kJ/h换算为瓦特（W）：Q=420000*(1000J)/(3600s)=116666.67W≈1.167*10^5W（2）计算传热平均温差ΔT_m：此为单侧流体恒温（蒸汽冷凝）的传热。热流体温度T=120℃（恒定）冷流体进口温度t_1=25℃冷流体出口温度t_2=85℃ΔT_1=T-t_1=120-25=95℃ΔT_2=T-t_2=120-85=35℃ΔT_m=(ΔT_1-ΔT_2)/ln(ΔT_1/ΔT_2)=(95-35)/ln(95/35)=60/ln(2.7143)计算ln(2.7143)≈0.9985ΔT_m≈60/0.9985≈60.09℃（近似可按60.1℃计算）（3）计算传热面积A：由传热基本方程Q=K*A*ΔT_m得A=Q/(K*ΔT_m)代入数值：A=116666.67W/[1500W/(m²·℃)*60.09℃]=116666.67/(1500*60.09)≈116666.67/90135≈1.294m²答：所需的传热面积约为1.29m²。七、综合分析题（每题14分，共14分）某化工厂一放热反应釜，采用夹套冷却水移热。原控制方案为：通过调节冷却水进水阀开度来控制反应温度。但在生产过程中发现，当冷却水进口压力或温度发生波动时，反应温度控制质量较差，波动较大。现计划对其进行控制方案改进。请分析：1.原控制方案（单回路控制）控制质量差的原因。2.提出一种改进的控制方案，画出其带控制点的工艺流程图（即控制方案示意图），并说明该方案的工作原理及优点。3.在改进方案实施过程中，对于控制器的参数整定应注意哪些问题？答：1.原因分析：原单回路温度控制方案中，冷却水进水压力或温度的变化是影响夹套换热效果的主要干扰因素。这些干扰（属于冷却水侧的干扰）直接进入反应釜（被控对象），需要经过较大的热容滞后和一定的纯滞后才能被温度检测元件感知，然后控制器才开始动作去调节进水阀。这种控制方式对于进入被控对象的主要干扰克服不及时、不直接，导致控制质量差，反应温度波动大。2.改进方案：建议采用反应温度与冷却水流量串级控制系统。控制方案示意图（文字描述）：在冷却水进水管道上安装一个流量检测变送器（FT）和一个调节阀。反应釜内温度检测变送器（TT）的输出作为主控制器的测量值，主控制器的输出作为副控制器（流量控制器）的给定值。副控制器的测量值为冷却水流量，其输出直接控制冷却水进水调节阀的开度。工作原理：该系统包含两个控制器、两个检测变送器和一个调节阀。主回路（外环）是温度控制回路，主控制器（TC）根