化工總控工高級考試題庫及答案一、選擇題1.在化工生產(chǎn)中，對于反應(yīng)后剩余的有毒有害氣體，正確的處理方法是（）。A.直接排入大氣B.排放到下水道C.回收利用或進(jìn)行無害化處理D.就地燃燒答案：C。直接排入大氣會造成空氣污染，排放到下水道會污染水體，就地燃燒可能會產(chǎn)生新的有害物質(zhì)，而回收利用或進(jìn)行無害化處理是最合理的方式。2.下列哪種物質(zhì)屬于易燃液體（）。A.濃硫酸B.乙醇C.氫氧化鈉溶液D.氯化鈉溶液答案：B。乙醇具有揮發(fā)性，閃點較低，容易燃燒，屬于易燃液體；濃硫酸有強(qiáng)腐蝕性但不易燃，氫氧化鈉溶液和氯化鈉溶液都不具有易燃性。3.化工生產(chǎn)中，提高傳熱速率的方法不包括（）。A.增大傳熱面積B.提高冷熱流體的溫差C.降低傳熱系數(shù)D.減小熱阻答案：C。根據(jù)傳熱速率公式$Q=KA\DeltaT$（其中$Q$為傳熱速率，$K$為傳熱系數(shù)，$A$為傳熱面積，$\DeltaT$為溫差），增大傳熱面積、提高溫差、減小熱阻都可以提高傳熱速率，而降低傳熱系數(shù)會使傳熱速率降低。4.在精餾操作中，回流比的大小對精餾塔的影響是（）。A.回流比越大，分離效果越好，能耗越低B.回流比越大，分離效果越好，能耗越高C.回流比越小，分離效果越好，能耗越低D.回流比越小，分離效果越好，能耗越高答案：B?；亓鞅仍龃?，塔內(nèi)氣液接觸更充分，分離效果變好，但需要更多的蒸汽加熱和冷卻水冷卻，能耗會增加；回流比減小，分離效果變差。5.下列哪種反應(yīng)器適用于氣-液相反應(yīng)（）。A.釜式反應(yīng)器B.固定床反應(yīng)器C.鼓泡塔反應(yīng)器D.流化床反應(yīng)器答案：C。鼓泡塔反應(yīng)器是一種常用的氣-液相反應(yīng)設(shè)備，氣體以氣泡形式通過液相，促進(jìn)氣-液之間的傳質(zhì)和反應(yīng)；釜式反應(yīng)器一般適用于液-液相或液-固相反應(yīng)；固定床反應(yīng)器主要用于氣-固相反應(yīng)；流化床反應(yīng)器適用于氣-固相或氣-液-固三相反應(yīng)。6.化工生產(chǎn)中，流量測量儀表不包括（）。A.孔板流量計B.轉(zhuǎn)子流量計C.壓力計D.電磁流量計答案：C?？装辶髁坑嫛⑥D(zhuǎn)子流量計和電磁流量計都是常見的流量測量儀表，而壓力計是用于測量壓力的儀器，并非流量測量儀表。7.在吸收操作中，吸收劑的選擇原則不包括（）。A.對溶質(zhì)有良好的溶解性B.揮發(fā)性小C.黏度大D.化學(xué)穩(wěn)定性好答案：C。吸收劑應(yīng)具有對溶質(zhì)良好的溶解性，以便能有效吸收溶質(zhì)；揮發(fā)性小可以減少吸收劑的損失；化學(xué)穩(wěn)定性好能保證吸收過程的穩(wěn)定進(jìn)行。而黏度大不利于流體的流動和傳質(zhì)，不是吸收劑選擇的原則。8.化工生產(chǎn)中，對于易燃易爆物質(zhì)的儲存，應(yīng)遵循的原則是（）。A.與氧化劑混存B.放在露天環(huán)境C.分類儲存，保持通風(fēng)D.放在潮濕環(huán)境答案：C。易燃易爆物質(zhì)與氧化劑混存可能會發(fā)生劇烈反應(yīng)引發(fā)危險；露天環(huán)境易受天氣等因素影響，存在安全隱患；潮濕環(huán)境可能會使易燃易爆物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或變質(zhì)。分類儲存并保持通風(fēng)可以降低危險發(fā)生的可能性。9.下列關(guān)于催化劑的說法正確的是（）。A.催化劑能改變反應(yīng)的平衡常數(shù)B.催化劑能提高反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率C.催化劑能加快反應(yīng)速率，但不參與反應(yīng)D.催化劑具有選擇性答案：D。催化劑不能改變反應(yīng)的平衡常數(shù)，也不能提高反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率，它只是降低反應(yīng)的活化能，加快反應(yīng)速率，且催化劑在反應(yīng)過程中是參與反應(yīng)的，但反應(yīng)前后其質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變。催化劑具有選擇性，即不同的反應(yīng)需要不同的催化劑。10.在蒸發(fā)操作中，為了提高蒸發(fā)效率，通常采用（）。A.單效蒸發(fā)B.多效蒸發(fā)C.減壓蒸發(fā)D.加壓蒸發(fā)答案：B。多效蒸發(fā)是將前一效蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽作為后一效蒸發(fā)器的加熱蒸汽，能充分利用熱能，提高蒸發(fā)效率；單效蒸發(fā)相對來說熱能利用效率較低；減壓蒸發(fā)主要用于熱敏性物料的蒸發(fā)；加壓蒸發(fā)一般用于提高沸點或加快蒸發(fā)速率，但從節(jié)能角度不如多效蒸發(fā)。二、判斷題1.化工生產(chǎn)中，只要工藝參數(shù)控制在一定范圍內(nèi)，就不會發(fā)生安全事故。（×）雖然工藝參數(shù)控制在一定范圍內(nèi)能降低安全事故發(fā)生的概率，但化工生產(chǎn)過程復(fù)雜，還受到設(shè)備狀況、操作規(guī)范、環(huán)境等多種因素影響，即使工藝參數(shù)正常，也可能因其他原因引發(fā)安全事故。2.精餾塔的塔頂溫度一定低于塔底溫度。（√）在精餾過程中，塔底物料是高沸點組分，溫度較高，塔頂物料是低沸點組分，溫度較低，所以塔頂溫度一定低于塔底溫度。3.吸收操作中，吸收劑的用量越多，吸收效果越好，所以應(yīng)盡量增加吸收劑的用量。（×）吸收劑用量增加，吸收效果會提高，但過多的吸收劑用量會增加設(shè)備投資和運(yùn)行成本，而且可能會影響后續(xù)的分離操作，需要綜合考慮確定合適的吸收劑用量。4.化學(xué)反應(yīng)的速率只與反應(yīng)物的濃度有關(guān)。（×）化學(xué)反應(yīng)速率不僅與反應(yīng)物濃度有關(guān)，還與溫度、壓力、催化劑、反應(yīng)物的性質(zhì)等因素有關(guān)。例如，升高溫度一般會加快反應(yīng)速率，使用合適的催化劑也能顯著提高反應(yīng)速率。5.化工設(shè)備的強(qiáng)度是指設(shè)備抵抗破壞的能力。（√）強(qiáng)度是化工設(shè)備的重要性能指標(biāo)之一，它表示設(shè)備在承受各種載荷時抵抗破壞的能力，確保設(shè)備在正常運(yùn)行過程中不會發(fā)生破裂等危險情況。6.離心泵的揚(yáng)程與流量成反比關(guān)系。（×）離心泵的揚(yáng)程-流量曲線一般是一條下降的曲線，但不是嚴(yán)格的反比關(guān)系，在一定范圍內(nèi)，隨著流量的增加，揚(yáng)程會下降，但下降的幅度不是固定的比例關(guān)系。7.固定床反應(yīng)器中，催化劑的裝填方式對反應(yīng)結(jié)果沒有影響。（×）催化劑的裝填方式會影響流體在反應(yīng)器內(nèi)的流動分布、傳熱和傳質(zhì)情況，從而對反應(yīng)結(jié)果產(chǎn)生影響。例如，裝填不均勻可能會導(dǎo)致局部反應(yīng)過度或不足。8.蒸發(fā)操作中，二次蒸汽的壓力和溫度一定低于生蒸汽。（√）生蒸汽是作為加熱蒸汽進(jìn)入蒸發(fā)器的，在蒸發(fā)過程中，生蒸汽釋放熱量使物料蒸發(fā)產(chǎn)生二次蒸汽，二次蒸汽的壓力和溫度會低于生蒸汽，這也是多效蒸發(fā)能實現(xiàn)熱能梯級利用的基礎(chǔ)。9.化工生產(chǎn)中的“三廢”是指廢水、廢氣和廢渣。（√）“三廢”即廢水、廢氣和廢渣，它們的排放會對環(huán)境造成污染，化工生產(chǎn)中需要對“三廢”進(jìn)行處理和綜合利用，以實現(xiàn)綠色生產(chǎn)。10.化工工藝流程圖中，設(shè)備用細(xì)實線繪制，管道用粗實線繪制。（√）在化工工藝流程圖的繪制規(guī)范中，設(shè)備通常用細(xì)實線繪制，以突出其輪廓；管道用粗實線繪制，以便更清晰地表示物料的流動路徑。三、簡答題1.簡述化工生產(chǎn)中安全操作的重要性。化工生產(chǎn)中安全操作至關(guān)重要，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：-保障人員生命安全：化工生產(chǎn)中涉及大量的危險化學(xué)品和高溫、高壓、高速等危險工況，如果操作不當(dāng)，容易引發(fā)火災(zāi)、爆炸、中毒等事故，嚴(yán)重威脅操作人員的生命安全。安全操作可以最大程度地減少事故發(fā)生的可能性，保護(hù)員工的生命健康。-保護(hù)財產(chǎn)安全：化工生產(chǎn)通常需要大量的設(shè)備、原材料和資金投入。一旦發(fā)生安全事故，可能會導(dǎo)致設(shè)備損壞、原材料損失，甚至整個生產(chǎn)裝置的癱瘓，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。遵循安全操作規(guī)程可以降低事故風(fēng)險，保護(hù)企業(yè)的財產(chǎn)安全。-保證生產(chǎn)的連續(xù)性和穩(wěn)定性：安全操作能夠確保生產(chǎn)過程按照預(yù)定的工藝參數(shù)和流程進(jìn)行，避免因操作失誤導(dǎo)致的生產(chǎn)波動、設(shè)備故障等問題，保證生產(chǎn)的連續(xù)性和穩(wěn)定性，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。-符合法律法規(guī)要求：國家和地方政府制定了一系列的安全生產(chǎn)法律法規(guī)，化工企業(yè)必須遵守這些規(guī)定，進(jìn)行安全操作。否則，將面臨法律制裁，影響企業(yè)的正常運(yùn)營和發(fā)展。-維護(hù)社會穩(wěn)定：化工企業(yè)如果發(fā)生重大安全事故，不僅會對企業(yè)自身造成影響，還可能波及周邊環(huán)境和居民，引發(fā)社會恐慌和不穩(wěn)定因素。安全操作有助于維護(hù)社會的和諧穩(wěn)定。2.說明精餾塔操作中回流比的調(diào)整原則。回流比是精餾操作中的一個重要參數(shù)，其調(diào)整原則如下：-根據(jù)分離要求調(diào)整：如果要求塔頂產(chǎn)品純度高，需要較大的回流比。因為增大回流比可以使塔內(nèi)氣液接觸更充分，提高分離效果，使塔頂輕組分的含量更高。相反，如果對塔頂產(chǎn)品純度要求不高，可以適當(dāng)降低回流比。-考慮能耗因素：回流比增大，塔內(nèi)上升蒸汽量和下降液體量都增加，需要更多的加熱蒸汽和冷卻水，能耗會顯著提高。因此，在保證分離要求的前提下，應(yīng)盡量選擇較小的回流比，以降低生產(chǎn)成本。-結(jié)合設(shè)備性能：精餾塔的塔板數(shù)、塔徑等設(shè)備參數(shù)決定了其操作的回流比范圍。如果回流比過大，可能會導(dǎo)致塔內(nèi)液泛，使精餾操作無法正常進(jìn)行；如果回流比過小，可能會出現(xiàn)漏液現(xiàn)象，降低分離效率。所以，回流比的調(diào)整要在設(shè)備允許的操作范圍內(nèi)進(jìn)行。-依據(jù)進(jìn)料狀況調(diào)整：進(jìn)料的組成、溫度、流量等狀況會影響精餾塔的操作。當(dāng)進(jìn)料組成發(fā)生變化時，需要相應(yīng)地調(diào)整回流比。例如，進(jìn)料中輕組分含量增加時，可以適當(dāng)降低回流比；進(jìn)料溫度升高時，可能需要增大回流比來保證分離效果。3.簡述吸收操作中吸收劑的選擇要點。吸收劑的選擇要點如下：-對溶質(zhì)的溶解性：吸收劑應(yīng)具有良好的選擇性和溶解性，即對溶質(zhì)有較高的溶解度，而對混合氣體中的其他組分溶解度很小或幾乎不溶解。這樣可以有效地從混合氣體中分離出溶質(zhì)，提高吸收效率。-揮發(fā)性：吸收劑的揮發(fā)性要小，以減少在吸收過程中的損失。如果吸收劑揮發(fā)性大，不僅會造成吸收劑的浪費(fèi)，還可能導(dǎo)致二次污染，同時增加后續(xù)分離操作的難度和成本。-黏度：吸收劑的黏度不宜過大，否則會影響流體的流動性能和傳質(zhì)效率。低黏度的吸收劑有利于氣液之間的接觸和傳質(zhì)，使吸收過程更加順暢。-化學(xué)穩(wěn)定性：吸收劑應(yīng)具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，不易分解、聚合或與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。這樣可以保證吸收過程的穩(wěn)定性和可靠性，延長吸收劑的使用壽命。-腐蝕性：吸收劑對設(shè)備的腐蝕性要小，以降低設(shè)備的投資和維護(hù)成本。如果吸收劑具有較強(qiáng)的腐蝕性，需要選用耐腐蝕的材料制造設(shè)備，這會增加設(shè)備的造價。-價格和來源：吸收劑應(yīng)價格低廉、來源廣泛，以降低生產(chǎn)成本。在滿足吸收要求的前提下，優(yōu)先選擇價格便宜、容易獲取的吸收劑。4.分析離心泵出現(xiàn)氣蝕現(xiàn)象的原因及解決措施。氣蝕現(xiàn)象是指離心泵內(nèi)液體的壓力在局部區(qū)域降低到飽和蒸汽壓以下時，液體汽化產(chǎn)生氣泡，氣泡隨液體流動到高壓區(qū)時破裂，引起局部水力沖擊和化學(xué)腐蝕的現(xiàn)象。原因：-吸入液面過低：當(dāng)吸入液面低于離心泵的允許安裝高度時，液體在吸入管內(nèi)的流動阻力增大，導(dǎo)致泵入口處壓力降低，容易產(chǎn)生氣蝕。-吸入管路阻力過大：吸入管路過長、管徑過小、閥門開度小或管路堵塞等，都會使液體在吸入管路中的流動阻力增加，使泵入口壓力下降，引發(fā)氣蝕。-輸送液體溫度過高：液體溫度升高，其飽和蒸汽壓增大，在相同的泵入口壓力下，更容易達(dá)到飽和蒸汽壓而產(chǎn)生氣泡，導(dǎo)致氣蝕。-泵的轉(zhuǎn)速過高：泵的轉(zhuǎn)速過高會使液體在泵內(nèi)的流速增大，根據(jù)伯努利方程，流速增大時壓力會降低，從而增加了氣蝕的可能性。解決措施：-合理確定安裝高度：根據(jù)離心泵的性能參數(shù)和輸送液體的性質(zhì)，合理計算并確定泵的安裝高度，確保吸入液面高于允許安裝高度。-減小吸入管路阻力：選擇合適管徑的吸入管路，盡量縮短管路長度，減少不必要的彎頭和閥門，保證閥門全開，定期清理管路，防止堵塞。-降低液體溫度：如果輸送液體溫度過高，可以采取冷卻措施，降低液體的溫度，使其飽和蒸汽壓降低，減少氣蝕的發(fā)生。-調(diào)整泵的轉(zhuǎn)速：根據(jù)實際工況，適當(dāng)降低泵的轉(zhuǎn)速，降低液體在泵內(nèi)的流速，提高泵入口壓力，避免氣蝕。-采用耐氣蝕材料：對于容易發(fā)生氣蝕的離心泵，可以選用耐氣蝕性能好的材料制造葉輪等部件，減少氣蝕對設(shè)備的損壞。5.簡述化工工藝流程圖的作用和分類。作用：-表達(dá)工藝原理：化工工藝流程圖能夠清晰地展示化工生產(chǎn)過程中各個單元操作之間的相互關(guān)系和物料、能量的傳遞過程，使技術(shù)人員和操作人員能夠直觀地了解整個生產(chǎn)工藝的原理。-指導(dǎo)生產(chǎn)操作：它為生產(chǎn)操作人員提供了詳細(xì)的操作指南，包括物料的流向、設(shè)備的啟停順序、工藝參數(shù)的控制等，有助于操作人員正確地進(jìn)行生產(chǎn)操作，保證生產(chǎn)的順利進(jìn)行。-設(shè)備選型和布置：工藝流程圖是進(jìn)行設(shè)備選型和布置的重要依據(jù)。根據(jù)流程圖中各單元操作的要求，可以選擇合適的設(shè)備類型和規(guī)格，并確定設(shè)備在車間內(nèi)的布置位置，以實現(xiàn)生產(chǎn)過程的優(yōu)化和高效運(yùn)行。-技術(shù)交流和改進(jìn)：在化工企業(yè)內(nèi)部和不同企業(yè)之間，工藝流程圖是技術(shù)交流的重要工具。通過流程圖，技術(shù)人員可以分享生產(chǎn)經(jīng)驗、交流技術(shù)改進(jìn)方案，促進(jìn)化工工藝的不斷發(fā)展和完善。分類：-方案流程圖：也稱為工藝流程示意圖，它是一種簡化的工藝流程圖，主要用于表達(dá)化工生產(chǎn)過程的大致框架和主要單元操作，不涉及詳細(xì)的設(shè)備結(jié)構(gòu)和管道連接。方案流程圖通常用于項目的初步設(shè)計階段，為項目的可行性研究和方案論證提供依據(jù)。-物料流程圖：物料流程圖是在方案流程圖的基礎(chǔ)上，詳細(xì)標(biāo)注了各物料的名稱、流量、組成等信息的工藝流程圖。它可以幫助技術(shù)人員進(jìn)行物料衡算和能量衡算，分析生產(chǎn)過程中的物料消耗和利用情況，為工藝優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支持。-帶控制點的工藝流程圖：這是一種最詳細(xì)的工藝流程圖，除了包含物料流程圖的所有信息外，還標(biāo)注了各種控制儀表和閥門的位置、類型和控制方式。帶控制點的工藝流程圖是化工生產(chǎn)過程自動化控制的重要依據(jù)，也是操作人員進(jìn)行生產(chǎn)操作和設(shè)備維護(hù)的主要參考文件。四、計算題1.某精餾塔用于分離苯-甲苯混合液，進(jìn)料流量為$100kmol/h$，進(jìn)料中苯的摩爾分?jǐn)?shù)為$0.4$，要求塔頂產(chǎn)品中苯的摩爾分?jǐn)?shù)為$0.9$，塔底產(chǎn)品中苯的摩爾分?jǐn)?shù)為$0.1$。試求塔頂和塔底產(chǎn)品的流量。解：設(shè)塔頂產(chǎn)品流量為$Dkmol/h$，塔底產(chǎn)品流量為$Wkmol/h$。根據(jù)物料衡算：總物料衡算：$F=D+W$，其中$F=100kmol/h$，即$100=D+W$①苯的物料衡算：$Fx_F=Dx_D+Wx_W$，其中$x_F=0.4$，$x_D=0.9$，$x_W=0.1$則$100\times0.4=D\times0.9+W\times0.1$②由①式得$W=100-D$，將其代入②式：$100\times0.4=D\times0.9+(100-D)\times0.1$$40=0.9D+10-0.1D$$40-10=0.9D-0.1D$$30=0.8D$$D=\frac{30}{0.8}=37.5kmol/h$將$D=37.5kmol/h$代入①式得：$W=100-37.5=62.5kmol/h$答：塔頂產(chǎn)品流量為$37.5kmol/h$，塔底產(chǎn)品流量為$62.5kmol/h$。2.用一臺離心泵將水從低位槽輸送到高位槽，低位槽和高位槽的液面均保持恒定，兩槽液面的垂直距離為$10m$，管路總長度（包括所有局部阻力的當(dāng)量長度）為$200m$，管徑為$50mm$，摩擦系數(shù)為$0.02$。水的密度為$1000kg/m3$，流量為$15m3/h$。試求離心泵的揚(yáng)程。解：首先將流量單位換算為$m3/s$：$q_V=\frac{15}{3600}=\frac{1}{240}m3/s$根據(jù)流量公式$q_V=Au$，其中$A=\frac{\pi}{4}d^{2}$，$d=0.05m$$A=\frac{\pi}{4}\times(0.05)^{2}=0.001963m^{2}$則流速$u=\frac{q_V}{A}=\frac{\frac{1}{240}}{0.001963}=2.13m/s$根據(jù)伯努利方程$H=\Deltaz+\frac{\Deltap}{\rhog}+\frac{\Deltau^{2}}{2g}+h_f$因為兩槽液面均保持恒定，$\Deltap=0$，$\Deltau=0$摩擦阻力損失$h_f=\lambda\frac{l+l_e}pnvp1dr\frac{u^{2}}{2g}$，其中$\lambda=0.02$，$l+l_e=200m$，$d=0.05m$，$u=2.13m/s$$h_f=0.02\times\frac{200}{0.05}\times\frac{(2.13)^{2}}{2\times9.81}=18.37m$$\Deltaz=10m$所以離心泵的揚(yáng)程$H=\Delta