化工總控工高級試題及答案一、單項選擇題（每題1分，共30分）1.某精餾塔進料量為100kmol/h，進料組成為0.4（摩爾分數(shù)，下同），塔頂產(chǎn)品組成為0.95，塔釜組成為0.05，則塔頂產(chǎn)品流量最接近下列哪一數(shù)值？A.38.9kmol/h?B.40.0kmol/h?C.41.7kmol/h?D.43.2kmol/h答案：C解析：全塔物料衡算F=D+W，F(xiàn)xF=DxD+WxW，代入得100×0.4=D×0.95+(100?D)×0.05，解得D=41.7kmol/h。2.在DCS系統(tǒng)中，若AO卡件輸出4mA對應閥門全關，20mA對應全開，則12mA對應的閥門開度為：A.25%?B.37.5%?C.50%?D.62.5%答案：C解析：線性轉(zhuǎn)換公式(12?4)/(20?4)=0.5，即50%。3.某反應器采用串級控制，主變量為反應溫度，副變量為冷卻水流量，當冷卻水入口溫度突然下降時，副回路的首要作用是：A.提高主回路設定值?B.抑制冷卻水流量波動?C.降低反應溫度?D.增大冷卻水閥開度答案：B解析：副回路快速抑制冷卻水流量波動，避免對主溫度產(chǎn)生二次擾動。4.對于理想氣體，下列哪項與壓力無關：A.密度?B.比容?C.摩爾體積?D.壓縮因子答案：D解析：理想氣體Z=1，與壓力無關。5.某離心泵在額定流量下軸功率為30kW，若用變頻調(diào)速將流量降至50%，則軸功率約為：A.3.75kW?B.7.5kW?C.15kW?D.22.5kW答案：A解析：離心泵功率與流量立方成正比，(0.5)3×30=3.75kW。6.在HAZOP分析中，引導詞“More”與參數(shù)“溫度”組合，最可能導致的偏差是：A.反應速率下降?B.副反應增加?C.冷卻水結(jié)晶?D.催化劑失活答案：B解析：溫度過高常引發(fā)副反應增加。7.某裝置采用分程控制，A閥氣開，B閥氣關，當控制器輸出為60%時：A.A閥全開，B閥全關?B.A閥60%，B閥40%?C.A閥全開，B閥40%?D.A閥60%，B閥全關答案：C解析：分程區(qū)間0–50%控制A閥，50–100%控制B閥，60%時A閥已全開，B閥按(60?50)/50=20%開度，但B閥為氣關，故實際開度40%。8.對于放熱可逆反應，提高溫度時：A.平衡常數(shù)一定增大?B.平衡常數(shù)一定減小?C.反應速率一定減小?D.平衡轉(zhuǎn)化率一定增大答案：B解析：放熱反應K隨T升高而減小。9.某換熱器用飽和蒸汽加熱工藝氣體，若蒸汽側(cè)傳熱系數(shù)遠大于氣體側(cè)，則總傳熱系數(shù)K近似等于：A.蒸汽側(cè)系數(shù)?B.氣體側(cè)系數(shù)?C.兩者平均值?D.污垢熱阻主導值答案：B解析：氣側(cè)為控制熱阻。10.在PID整定中，若微分時間Td設置過大，會：A.消除余差加快?B.系統(tǒng)響應變慢?C.高頻噪聲放大?D.積分作用增強答案：C解析：微分對高頻敏感，過大將放大噪聲。11.某壓縮機入口帶液，最先觸發(fā)的聯(lián)鎖是：A.振動高?B.位移高?C.溫度高?D.電流低答案：A解析：帶液致轉(zhuǎn)子不平衡，振動最先升高。12.對于精餾塔，進料熱狀態(tài)q=0.6表示：A.過冷液體?B.飽和液體?C.氣液混合?D.飽和蒸汽答案：C解析：0<q<1為氣液混合。13.某裝置采用前饋+反饋控制，前饋控制器依據(jù)擾動通道與對象通道的：A.靜態(tài)增益比?B.動態(tài)時間常數(shù)比?C.相位滯后差?D.靜態(tài)與動態(tài)比答案：D解析：前饋需匹配靜態(tài)增益與動態(tài)特性。14.某催化劑失活遵循一級失活模型，失活速率常數(shù)kd=0.02h?1，運行50h后活性剩余：A.36.8%?B.50%?C.13.5%?D.60.7%答案：A解析：A/A0=e^(?kdt)=e^(?1)=0.368。15.在ISO45001體系中，變更管理的核心是：A.成本評估?B.風險再評估?C.文件更新?D.培訓記錄答案：B解析：變更必須重新評估風險。16.某儲罐采用氮封，設計壓力+0.5kPa，呼吸閥開啟壓力+0.7kPa，運行時罐頂壓力傳感器顯示+0.8kPa，應判斷為：A.正常?B.呼吸閥泄漏?C.氮氣補充過量?D.傳感器漂移答案：B解析：超過開啟壓力表明呼吸閥未起跳，存在泄漏。17.某反應釜R-101與R-102并聯(lián)操作，若R-101攪拌電流驟降，DCS趨勢中同瞬時R-102電流微升，最可能原因為：A.電網(wǎng)波動?B.R-101攪拌槳脫落?C.R-102進料突增?D.儀表共地干擾答案：B解析：單臺電流驟降且另一臺無關聯(lián)上升，多為機械故障。18.對于氣體吸收塔，若選用填料塔而非板式塔，主要考慮：A.處理含固體顆粒?B.高氣相傳質(zhì)阻力?C.大液氣比?D.易發(fā)泡體系答案：D解析：填料塔壓降低，適合易發(fā)泡物系。19.某裝置采用雙塔變壓吸附制氮，均壓步驟的目的是：A.提高產(chǎn)品純度?B.降低能耗?C.延長吸附劑壽命?D.減少床層溫升答案：B解析：均壓回收高壓塔氣體能量。20.在DCS冗余I/O設計中，下列哪項不能實現(xiàn)無擾切換：A.熱備冗余?B.雙重化冗余?C.三重化冗余?D.冷備冗余答案：D解析：冷備切換需初始化，存在擾動。21.某離心機差速比為1:40，轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速3000rpm，則螺旋輸送器轉(zhuǎn)速為：A.75rpm?B.2925rpm?C.3075rpm?D.120000rpm答案：B解析：3000?3000/40=2925rpm。22.對于非牛頓假塑性流體，隨剪切速率升高，表觀粘度：A.增大?B.減小?C.不變?D.先增后減答案：B解析：假塑性流體剪切變稀。23.某裝置采用SIS系統(tǒng)，安全等級要求SIL2，則按需模式時平均失效概率PFD應滿足：A.10?2–10?3?B.10?3–10???C.10??–10???D.10?1–10?2答案：A解析：SIL2對應PFD10?2–10?3。24.某裂解爐輻射段爐管出現(xiàn)“熱斑”，優(yōu)先檢查：A.爐膛負壓?B.燃料氣熱值?C.爐管結(jié)焦?D.蒸汽注入量答案：C解析：熱斑多由局部結(jié)焦致傳熱惡化。25.在AspenPlus中，采用RK-Soave方程適用于：A.高壓極性體系?B.低壓非極性烴類?C.含電解質(zhì)?D.聚合物答案：B解析：RK-Soave適合非極性烴類。26.某裝置采用磁懸浮鼓風機，其比功率較羅茨風機可降低：A.5%?B.15%?C.30%?D.50%答案：C解析：磁懸浮無摩擦，效率提升約30%。27.對于氣體膜分離，選擇滲透系數(shù)高的膜材料主要提高：A.選擇性?B.通量?C.機械強度?D.耐溫性答案：B解析：滲透系數(shù)高則通量大。28.某裝置采用MVR蒸發(fā)，若壓縮溫升不足，最先表現(xiàn)為：A.蒸發(fā)量下降?B.壓縮機喘振?C.出料濃度低?D.殼程結(jié)垢答案：A解析：溫升不足導致有效溫差減小，蒸發(fā)量下降。29.在六西格瑪DMAIC中，測量階段主要工具不包括：A.MSA?B.流程圖?C.控制圖?D.FMEA答案：D解析：FMEA多用于分析階段。30.某裝置采用OPCUA協(xié)議，其最大優(yōu)勢為：A.實時性低于1μs?B.平臺無關語義互操作?C.僅支持Windows?D.帶寬要求低答案：B解析：OPCUA跨平臺且含語義信息。二、多項選擇題（每題2分，共20分，每題至少兩個正確答案，多選少選均不得分）31.關于精餾塔靈敏板溫度控制，下列說法正確的是：A.靈敏板對組成變化響應快?B.靈敏板通?？拷M料板?C.壓力波動會干擾溫度測量?D.可用溫差雙溫差補償答案：ACD解析：靈敏板不一定靠近進料，需通過計算確定。32.下列屬于本質(zhì)安全設計措施的有：A.降低儲罐設計壓力?B.采用防爆膜替代安全閥?C.使用低毒溶劑替代苯?D.減少中間庫存答案：ACD解析：防爆膜仍屬被動釋放，不降低事故概率。33.某反應器溫度飛升，可能觸發(fā)SIS的傳感器包括：A.熱電偶?B.熱敏電阻?C.紅外測溫?D.壓力變送器答案：ABC解析：壓力變送器不能直接測溫度。34.關于離心泵汽蝕，正確的是：A.NPSHa<NPSHr時發(fā)生?B.汽蝕使泵效率下降?C.提高吸入液位可緩解?D.誘導輪可提高NPSHr答案：ABC解析：誘導輪提高NPSHa，非NPSHr。35.下列屬于DCS系統(tǒng)冗余層級的有：A.控制器冗余?B.I/O卡件冗余?C.電源冗余?D.操作員站冗余答案：ABCD36.對于固定床反應器，下列操作可抑制熱點形成：A.惰性填料稀釋?B.分段進料?C.殼程熔鹽循環(huán)?D.提高空速答案：ABC解析：提高空速可能加劇熱點。37.某裝置采用熱泵精餾，其節(jié)能效果取決于：A.塔頂塔釜溫差?B.壓縮機效率?C.工質(zhì)與物料傳熱匹配?D.回流比大小答案：ABC解析：回流比影響分離，非熱泵本身。38.關于氣體露點腐蝕，正確的是：A.壁溫低于酸露點即腐蝕?B.提高排煙溫度可避免?C.采用ND鋼可耐硫酸露點?D.水露點高于酸露點答案：ABC解析：水露點通常低于酸露點。39.某裝置采用3D打印金屬換熱器，其優(yōu)勢包括：A.復雜流道一體化?B.提高傳熱系數(shù)?C.降低制造周期?D.減少焊接點答案：ABCD40.在報警管理中，符合EEMUA191標準的做法有：A.報警率<6個/10分鐘?B.關鍵報警需獨立聲光?C.定期審計報警?D.報警可自動屏蔽答案：ABC解析：自動屏蔽需嚴格審批，非標準推薦。三、判斷題（每題1分，共10分，正確打“√”，錯誤打“×”）41.對于放熱反應，絕熱溫升與反應熱成正比，與物料比熱容成反比。答案：√42.離心泵關閉出口閥啟動電流最低。答案：√43.在DCS中，OPC客戶端可直接寫值至冗余控制器，無需仲裁。答案：×解析：需通過冗余仲裁機制。44.對于理想溶液，相對揮發(fā)度隨壓力升高而降低。答案：√45.膜分離過程中，滲透側(cè)壓力升高可提高選擇性。答案：×解析：滲透側(cè)壓力升高降低推動力，選擇性下降。46.在HAZOP中，原因與后果之間必須一一對應。答案：×解析：一個原因可有多后果，反之亦然。47.采用磁致伸縮液位計可同時進行液位與界面測量。答案：√48.對于氣體輸送，馬赫數(shù)大于1時可用理想氣體方程計算壓降。答案：×解析：需用可壓縮流方程。49.在Aspen中，使用Petro物理性質(zhì)方法可處理煉廠原油表征。答案：√50.六西格瑪項目中，Cp=1.0表示過程無偏移時合格率99.73%。答案：√四、填空題（每空1分，共20分）51.某精餾塔最小回流比Rmin=1.2，實際回流比R=1.8，則回流比倍數(shù)為________。答案：1.552.對于一級反應，轉(zhuǎn)化率從90%提高到99%，所需反應時間增加________倍。答案：2解析：t∝ln(1/(1?x))，ln10/ln100=1/2，時間增加2倍。53.某離心泵額定揚程50m，管路系統(tǒng)曲線H=20+0.02Q2（Q單位m3/h），則工作點流量為________m3/h。答案：38.7解析：50=20+0.02Q2，Q=√(30/0.02)=38.7。54.某換熱器用逆流冷卻，熱流進口200°C，出口80°C，冷流進口30°C，出口120°C，則對數(shù)平均溫差為________°C。答案：74.9解析：ΔT1=200?120=80，ΔT2=80?30=50，LMTD=(80?50)/ln(80/50)=74.9。55.某裝置采用磁懸浮壓縮機，其軸承功耗占軸功率比例可低至________%。答案：156.在DCS中，若控制器掃描周期為100ms，則理論上能處理的PID回路數(shù)上限約為________個（假設單回路運算耗時10μs）。答案：10000解析：100ms/10μs=10000。57.某反應器體積為10m3，進料流量2m3/h，則空速為________h?1。答案：0.258.對于氣體膜分離，選擇性αAB=________（用滲透系數(shù)表示）。答案：PA/PB59.某裝置采用ORP控制氧化還原反應，ORP電極校準常用標準溶液為________mV（25°C，飽和醌氫醌）。答案：22060.在ISO14064中，溫室氣體量化不確定性分為________和________兩類。答案：科學方法學；數(shù)據(jù)61.某離心泵NPSHr=3.5m，吸入液位高出泵中心4m，吸入管路損失1.2m，則NPSHa=________m。答案：2.8解析：NPSHa=4?1.2=2.8m，低于NPSHr，將汽蝕。62.某裝置采用MVR蒸發(fā)，壓縮機絕熱效率80%，若蒸發(fā)量為10t/h，二次蒸汽焓差200kJ/kg，則軸功率為________kW。答案：694解析：10×1000×200/0.8/3600=694。63.在Aspen中，使用________方法可進行電解質(zhì)體系氣液平衡計算。答案：ELECNRTL64.某反應器催化劑裝填量2m3，堆密度800kg/m3，則催化劑質(zhì)量為________kg。答案：160065.某裝置采用露點在線分析，測量范圍為?80~+20°C，其測量原理多為________法。答案：冷鏡66.在報警合理化中，優(yōu)先級為“高”的報警，其響應時間建議不超過________分鐘。答案：567.某裝置采用雙塔變壓吸附，若產(chǎn)品氮氣純度要求99.9%，則均壓次數(shù)一般為________次。答案：2–368.對于氣體輸送管道，經(jīng)濟流速范圍通常為________m/s。答案：10–2069.某裝置采用磁致伸縮液位計，其分辨率可達________mm。答案：0.170.在六西格瑪項目中，若過程標準差σ=2，規(guī)格上限USL=110，均值μ=100，則ZUSL=________。答案：5五、簡答題（每題10分，共30分）71.某廠苯乙烯精餾塔塔頂產(chǎn)品純度下降，現(xiàn)場排查步驟及DCS數(shù)據(jù)如何利用？答案：1.趨勢查看：檢查塔頂溫度、回流量、塔壓、靈敏板溫差，若塔頂溫度上升、回流量下降，先判斷為回流不足。2.現(xiàn)場核對：確認回流泵電流、過濾器壓差、調(diào)節(jié)閥開度，若電流低、過濾器壓差高，則為過濾器堵塞。3.化驗比對：取塔頂樣品做色譜，若苯乙烯含量下降、甲苯上升，證實輕組分上移。4.能量平衡：核算冷凝器負荷，若冷卻水溫度上升，則因季節(jié)變化致冷凝不足，可調(diào)大冷卻水上水閥。5.壓力波動：檢查不凝氣排放閥是否堵塞，若塔壓升高，不凝氣積聚，需現(xiàn)場微開排放閥。6.最終措施：清洗過濾器、調(diào)冷卻水、投自動回流比控制，將塔頂溫度降回設定值，純度恢復99.9%。72.闡述離心壓縮機喘振機理及防喘控制策略。答案：機理：當流量減小至喘振點，葉片背流面出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)失速，氣流反向沖擊，導致出口壓力驟降，系統(tǒng)流量振蕩，伴隨劇烈振動與噪聲，軸位移超標，可毀軸承。防喘策略：1.預留足夠喘振裕度，工作點流量≥1.2倍喘振流量。2.采用可變導葉或調(diào)速，快速移動工作點遠離喘振線。3.設置防喘閥，當流量接近喘振線時自動開啟，將出口氣體旁通至入口，瞬時增加流量。4.引入流量-壓力雙參數(shù)控制，用解耦算法協(xié)調(diào)防喘閥與調(diào)速。5.在線性能估算，利用神經(jīng)網(wǎng)絡實時更新喘振線，適應季節(jié)與老化。6.緊急停車邏輯：若振動或位移超SIL2閾值，立即打開防喘閥并停機，避免級間損壞。73.某裝置計劃從間歇反應改為連續(xù)流管式反應器，需考慮哪些工程因素？答案：1.反應動力學：確認反應級數(shù)、活化能，計算連續(xù)流所需停留時間，驗證轉(zhuǎn)化率與選擇性。2.熱管理：管式反應器比表面積大，可分段夾套或外循環(huán)冷卻，需做軸向溫度分布模擬，避免熱點。3.壓降核算：高粘度體系需校驗泵揚程，若壓降過大，可放大管徑或采用靜態(tài)混合元件。4.固體處理：若有副產(chǎn)固體，需設置在線過濾器或旋液分離，防止堵塞。5.安全連鎖：連續(xù)流存量小，但流速高，需設置緊急切斷閥、爆破片、阻火器，SIL等級重新評估。6.控制策略：采用前饋-串級控制，主變量為出口濃度，副變量為冷卻水流量，配置在線拉曼或近紅外分析。7.清洗與維護：設計CIP接口，采用pigging系統(tǒng)，確保批次間無交叉污染。8.經(jīng)濟評估：比較設備投資、公用工程、人工成本，連續(xù)流通常節(jié)省20–30%運行費，但初投資高15%，需計算NPV與回收期。六、計算題（共40分）74.（10分）某精餾塔分離苯-甲苯，進料100kmol/h，xF=0.4，xD=0.95，xW=0.05，相對揮發(fā)度α=2.5，R=1.5Rmin，求理論板數(shù)及進料板位置。答案：1.q線：飽和液體，q=1，xF=0.4，交平衡線y=2.5x/(1+1.5x)，得yF=0.625。2.Rmin=(xD?yF)/(yF?xF)=(0.