2025年化工技能大賽試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題1分，共20分）1.在常壓連續(xù)精餾塔中，若進(jìn)料熱狀況由飽和液體改為冷液體，而回流比、進(jìn)料組成及塔板數(shù)不變，則塔頂產(chǎn)品輕組分純度將（）A.升高??B.降低??C.不變??D.無(wú)法確定答案：A解析：冷液體進(jìn)料使提餾段內(nèi)回流增大，相當(dāng)于塔內(nèi)實(shí)際回流比提高，輕組分更易上升至塔頂，故塔頂純度升高。2.某反應(yīng)器進(jìn)行一級(jí)不可逆反應(yīng)A→B，已知速率常數(shù)k=0.35min?1，若采用全混流反應(yīng)器（CSTR）達(dá)到95%轉(zhuǎn)化率，所需空時(shí)τ最接近（）A.2.0min??B.5.4min??C.8.5min??D.11min答案：C解析：CSTR一級(jí)反應(yīng)公式τ=(X_A)/(k(1?X_A))=0.95/(0.35×0.05)=8.57min。3.下列關(guān)于離心泵汽蝕余量NPSH的表述，正確的是（）A.必需汽蝕余量NPSHr隨流量增大而減小B.有效汽蝕余量NPSHa與吸入管路阻力無(wú)關(guān)C.當(dāng)NPSHa<NPSHr時(shí)，泵效率一定下降D.降低流體溫度可減小NPSHr答案：D解析：溫度降低使飽和蒸汽壓下降，從而減小NPSHr；A錯(cuò)，NPSHr隨流量增大而增大；B錯(cuò)，NPSHa與吸入阻力成反比；C錯(cuò)，汽蝕初期效率未必下降，但長(zhǎng)期運(yùn)行會(huì)損壞葉輪。4.在管殼式換熱器中，若將單管程改為雙管程，而管長(zhǎng)、總管數(shù)及流體流量不變，則總傳熱系數(shù)K約（）A.增加5%??B.增加25%??C.降低10%??D.降低30%答案：B解析：雙管程使管內(nèi)流速加倍，Re增大，湍動(dòng)加劇，管內(nèi)對(duì)流傳熱系數(shù)h_i約增75%，但殼程不變，綜合K值約增25%。5.用純?nèi)軇﹩渭?jí)萃取含40%（質(zhì)量）丙酮的水溶液，若分配系數(shù)k_A=2.5，溶劑比S/F=1.0，則萃余相丙酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)最接近（）A.0.15??B.0.20??C.0.25??D.0.30答案：B解析：設(shè)F=100kg，作杠桿定律與平衡關(guān)系聯(lián)立，解得x_R=0.20。6.某氣體吸收塔用NaOH溶液吸收CO?，若液膜阻力可忽略，提高操作壓力，則總傳質(zhì)單元數(shù)N_OG將（）A.增大??B.減小??C.不變??D.先增后減答案：B解析：氣膜控制時(shí)，提高壓力使相平衡常數(shù)m減小，傳質(zhì)推動(dòng)力增大，完成同等吸收所需N_OG減小。7.在理想氣體絕熱壓縮過(guò)程中，若壓縮比由3提高到5，則出口溫度比T?'/T?最接近（）A.1.10??B.1.25??C.1.40??D.1.55答案：B解析：絕熱過(guò)程T?/T?=(P?/P?)^((γ?1)/γ)，γ=1.4，(5/3)^0.286≈1.25。8.某裝置采用DCS控制，若主蒸汽流量信號(hào)出現(xiàn)“凍結(jié)”現(xiàn)象，最可能的原因是（）A.安全柵熔斷??B.信號(hào)電纜屏蔽層斷開(kāi)??C.差壓變送器膜盒充液汽化??D.通道A/D轉(zhuǎn)換器死機(jī)答案：D解析：信號(hào)凍結(jié)指數(shù)值保持恒定，A/D死機(jī)導(dǎo)致數(shù)字量不更新；A、B、C均伴隨信號(hào)漂移或報(bào)警。9.在聚合反應(yīng)釜中，若冷卻水調(diào)節(jié)閥選為氣關(guān)式，當(dāng)儀表風(fēng)突然失壓時(shí)，閥位趨于（）A.全開(kāi)??B.全關(guān)??C.保持原位??D.50%開(kāi)度答案：A解析：氣關(guān)式失壓后彈簧作用使閥門全開(kāi)，防止釜溫失控超壓。10.關(guān)于HAZOP分析，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A.引導(dǎo)詞“NO”可用于分析流量為零的偏差B.節(jié)點(diǎn)劃分越小越好，以保證全面性C.原因分析需考慮儀表誤動(dòng)作D.必須記錄現(xiàn)有保護(hù)措施的有效性答案：B解析：節(jié)點(diǎn)過(guò)小會(huì)導(dǎo)致重復(fù)與效率低下，應(yīng)以工藝功能單元為界，兼顧全面與效率。11.某儲(chǔ)罐呼吸閥設(shè)定壓力+1.8kPa、真空?0.5kPa，若當(dāng)?shù)卮髿鈮?00kPa，儲(chǔ)存介質(zhì)30℃時(shí)飽和蒸汽壓12.3kPa，則該儲(chǔ)罐是否為“高壓罐”按API650劃分（）A.是??B.否??C.需計(jì)算罐壁厚度??D.需計(jì)算呼吸量答案：B解析：API650定義高壓罐設(shè)計(jì)壓力>17.2kPa（表壓），本罐最大1.8kPa，屬常壓。12.在乙苯脫氫制苯乙烯裝置中，加入高溫水蒸氣的主要作用是（）A.提供熱量??B.降低烴分壓??C.抑制結(jié)焦??D.以上都是答案：D解析：水蒸氣兼具熱載體、稀釋劑、清焦劑多重功能。13.某催化劑失活曲線符合1/a=1/a?+k_dt，其中a為活性，該失活類型為（）A.燒結(jié)??B.中毒??C.積炭??D.水熱失活答案：C解析：線性失活規(guī)律常見(jiàn)于積炭覆蓋活性位，燒結(jié)呈指數(shù)下降，中毒呈階梯下降。14.在天然氣液化（LNG）流程中，若采用丙烷預(yù)冷混合制冷，當(dāng)丙烷壓縮機(jī)出口壓力一定時(shí)，降低冷凝器冷卻水溫，則丙烷制冷系數(shù)COP將（）A.增大??B.減小??C.不變??D.先增后減答案：A解析：冷卻水溫降低使冷凝溫度下降，節(jié)流后干度減小，單位制冷量增大，COP提高。15.某硫酸裝置采用“3+1”兩次轉(zhuǎn)化流程，若第一段轉(zhuǎn)化率達(dá)62%，第二段94%，則總轉(zhuǎn)化率最接近（）A.94%??B.97%??C.98.5%?D.99.5%答案：C解析：總轉(zhuǎn)化率=1?(1?0.62)(1?0.94)=0.977。16.在離子膜法電解食鹽水時(shí)，若陽(yáng)極液NaCl濃度由200gL?1降至180gL?1，則槽電壓將（）A.升高??B.降低??C.不變??D.先降后升答案：A解析：濃度降低使陽(yáng)極過(guò)電位增大，膜電阻升高，槽電壓上升。17.某裝置使用磁氧分析儀檢測(cè)循環(huán)氫純度，若樣氣中含2%CO?，則測(cè)量讀數(shù)將（）A.偏高??B.偏低??C.無(wú)影響??D.波動(dòng)答案：B解析：CO?順磁性遠(yuǎn)弱于O?，但熱磁式分析儀對(duì)CO?導(dǎo)熱系數(shù)敏感，導(dǎo)致熱絲溫度變化，讀數(shù)偏低約0.2%。18.在聚氯乙烯（PVC）汽提塔中，若塔頂真空度突然下降，首先應(yīng)檢查（）A.蒸汽壓力??B.循環(huán)水溫度??C.塔頂冷凝器液位??D.真空泵入口壓力答案：C解析：冷凝器液位過(guò)高淹沒(méi)換熱管，不凝氣無(wú)法冷凝，真空度下降。19.某裝置采用分子篩脫水，若再生氣體含水露點(diǎn)由?40℃升至?20℃，則再生氣體用量需（）A.增加約30%??B.增加約100%??C.減少約30%??D.不變答案：B解析：再生氣體含水量與露點(diǎn)呈指數(shù)關(guān)系，?20℃含水量約?40℃的2.8倍，需翻倍風(fēng)量保證再生度。20.在粉體氣力輸送中，若降低輸送氣速至恰好低于噎塞速度，則最可能出現(xiàn)（）A.分層流動(dòng)??B.栓流??C.沉積堵塞??D.稀相懸浮答案：C解析：噎塞速度為沉積臨界速度，低于此速度顆粒沉積，管道堵塞。二、多項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分，每題至少有兩個(gè)正確答案，多選少選均不得分）21.下列措施可提高循環(huán)水冷卻塔冷卻溫差的有（）A.增加風(fēng)機(jī)風(fēng)量??B.提高填料高度??C.減小布水密度??D.降低環(huán)境濕球溫度答案：A、B、D解析：A、B增強(qiáng)傳熱傳質(zhì)；D降低理論極限溫度；C增大布水密度才利于冷卻。22.關(guān)于爆炸極限，下列說(shuō)法正確的有（）A.初始溫度升高，爆炸下限降低??B.惰性氣體增加，爆炸范圍變窄??C.壓力升高，爆炸上限升高??D.容器直徑減小，爆炸上限升高答案：A、B、C解析：D錯(cuò)，直徑減小散熱增大，上限降低。23.某反應(yīng)為放熱可逆反應(yīng)A?B，為提高平衡轉(zhuǎn)化率，可采?。ǎ〢.降低溫度??B.提高壓力??C.移走產(chǎn)物B??D.增加惰性氣體答案：A、C解析：放熱反應(yīng)低溫有利；移走產(chǎn)物使平衡右移；壓力與惰性氣體對(duì)液相或摩爾數(shù)不變體系無(wú)影響。24.下列屬于非均相催化反應(yīng)的有（）A.合成氨Fe催化劑??B.乙烯氧化Ag催化劑??C.硫酸釩催化劑??D.液相均相加氫PdCl?答案：A、B、C解析：D為均相催化。25.在DCS組態(tài)中，若PID模塊輸出波動(dòng)劇烈，可能原因有（）A.測(cè)量信號(hào)濾波時(shí)間常數(shù)過(guò)小??B.微分時(shí)間過(guò)大??C.閥門定位器振蕩??D.比例度過(guò)大答案：A、B、C解析：D錯(cuò)，比例度過(guò)大使系統(tǒng)遲鈍，不會(huì)劇烈波動(dòng)。26.下列關(guān)于透平膨脹機(jī)的說(shuō)法正確的有（）A.適用于高壓頭低流量場(chǎng)合??B.等熵效率通常高于節(jié)流閥??C.可回收冷量發(fā)電??D.需設(shè)置防喘振回路答案：B、C、D解析：A錯(cuò)，透平適合中高壓頭、中流量；微流量用節(jié)流閥更經(jīng)濟(jì)。27.在硫酸烷基化裝置中，若酸耗突增，可能原因有（）A.原料烯烴含水分高??B.反應(yīng)溫度過(guò)低??C.酸烴比過(guò)大??D.酸濃度低于85%答案：A、D解析：水稀釋酸并促進(jìn)副反應(yīng)；酸濃度低降低催化活性，需補(bǔ)酸。28.下列屬于本質(zhì)安全設(shè)計(jì)措施的有（）A.降低工藝溫度低于自燃點(diǎn)??B.采用防爆電器??C.設(shè)置緊急泄放閥??D.使用低毒溶劑替代苯答案：A、D解析：B、C為被動(dòng)或主動(dòng)防護(hù)，非本質(zhì)安全。29.某裝置采用熱泵精餾，下列說(shuō)法正確的有（）A.適用于塔頂塔底溫差小的體系??B.壓縮機(jī)功耗與制冷劑流量成正比??C.可取消再沸器??D.需考慮壓縮機(jī)材質(zhì)耐溫答案：A、B、D解析：C錯(cuò)，熱泵精餾仍需輔助再沸器應(yīng)對(duì)波動(dòng)。30.在粉體干燥中，若采用旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥器，其優(yōu)點(diǎn)有（）A.停留時(shí)間短??B.適用于熱敏物料??C.可處理濾餅直接干燥??D.產(chǎn)品粒度均勻答案：A、B、C解析：D錯(cuò)，閃蒸干燥產(chǎn)品粒度分布較寬，需后續(xù)分級(jí)。三、判斷題（每題1分，共10分，正確打“√”，錯(cuò)誤打“×”）31.對(duì)于理想氣體，節(jié)流膨脹后溫度一定下降。答案：×解析：理想氣體節(jié)流dT=0，只有實(shí)際氣體焦耳湯姆遜系數(shù)μ>0時(shí)才降溫。32.在萃取精餾中，溶劑用量越大，塔頂產(chǎn)品純度一定越高。答案：×解析：過(guò)量溶劑導(dǎo)致塔釜負(fù)荷過(guò)大，返混加劇，可能使純度下降。33.當(dāng)離心泵發(fā)生汽蝕時(shí)，泵的揚(yáng)程流量曲線會(huì)突然下降。答案：√解析：汽蝕使葉輪內(nèi)產(chǎn)生氣泡堵塞流道，揚(yáng)程驟降。34.對(duì)于放熱反應(yīng)，采用管殼式固定床反應(yīng)器時(shí)，熱點(diǎn)溫度隨管徑減小而降低。答案：√解析：管徑減小增強(qiáng)徑向傳熱，熱點(diǎn)溫度下降。35.在天然氣脫水分子篩工藝中，再生氣體含水量越低，分子篩壽命越短。答案：×解析：再生氣干燥度高，再生徹底，壽命延長(zhǎng)。36.根據(jù)GB50160，液化烴罐區(qū)防火堤有效容積不應(yīng)小于最大儲(chǔ)罐容積的75%。答案：×解析：應(yīng)為100%。37.對(duì)于同一換熱器，當(dāng)兩側(cè)流體均發(fā)生相變時(shí)，對(duì)數(shù)平均溫差ΔT_m與流向無(wú)關(guān)。答案：√解析：相變過(guò)程溫度恒定，ΔT_m=ΔT。38.在聚合反應(yīng)中，鏈轉(zhuǎn)移劑的作用是降低分子量并提高反應(yīng)速率。答案：×解析：鏈轉(zhuǎn)移劑降低分子量，但對(duì)反應(yīng)速率影響復(fù)雜，可能降低。39.采用磁懸浮離心壓縮機(jī)可省去潤(rùn)滑油系統(tǒng)，從而徹底消除火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。答案：×解析：雖無(wú)潤(rùn)滑油，但電機(jī)電控系統(tǒng)仍存在電氣火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。40.在硫酸裝置吸收塔中，若酸濃度超過(guò)98.5%，則吸收率會(huì)急劇下降。答案：√解析：酸濃度過(guò)高使水蒸氣分壓下降，吸收推動(dòng)力減小。四、計(jì)算題（共30分）41.（10分）某廠采用填料塔用清水吸收含5%（體積）氨的空氣，塔徑1.2m，操作壓力101.3kPa，溫度25℃，氣體流量2000m3h?1，要求吸收率95%，平衡關(guān)系y=1.2x，氣相總體積傳質(zhì)系數(shù)K_ya=180kmolm?3h?1。（1）求最小液氣比（L/G）_min；（2）若實(shí)際液氣比為最小值的1.5倍，求傳質(zhì)單元數(shù)N_OG；（3）求所需填料層高度Z。答案與解析：（1）y?=0.05，y?=0.05×(1?0.95)=0.0025，x?=0（清水），（L/G）_min=(y??y?)/(y?/1.2?0)=1.2×(0.0475)/0.05=1.14。（2）L/G=1.5×1.14=1.71，操作線：y=1.71x+0.0025，平衡線：y=1.2x，解得x?=(0.05?0.0025)/1.71=0.0278，推動(dòng)力：Δy?=0.05?1.2×0.0278=0.0166，Δy?=0.0025，Δy_m=(0.0166?0.0025)/ln(0.0166/0.0025)=0.0080，N_OG=(0.05?0.0025)/0.0080=5.94。（3）G'=2000/22.4×273/298=81.7kmolh?1，塔截面積A=π/4×1.22=1.13m2，G=81.7/1.13=72.3kmolm?2h?1，H_OG=G/K_ya=72.3/180=0.402m，Z=N_OG×H_OG=5.94×0.402=2.39m。42.（10分）某一級(jí)反應(yīng)A→B在CSTR中進(jìn)行，已知k=0.45h?1，進(jìn)料濃度C_A0=2molL?1，體積流量Q=10m3h?1，要求轉(zhuǎn)化率x_A=0.9。（1）求所需反應(yīng)器有效體積V；（2）若采用兩個(gè)等體積CSTR串聯(lián)，求總體積；（3）比較（1）（2）結(jié)果，說(shuō)明多級(jí)串聯(lián)優(yōu)點(diǎn)。答案：（1）τ=x_A/(k(1?x_A))=0.9/(0.45×0.1)=20h，V=Qτ=10×20=200m3。（2）對(duì)單釜x?，第二釜x?=0.9，聯(lián)立：x?=0.9?0.9kτ?/(1+kτ?)，設(shè)兩釜體積相同τ?=τ?=τ，解得τ=4.47h，單釜體積V?=Qτ=44.7m3，總體積2×44.7=89.4m3。（3）多級(jí)串聯(lián)顯著減小總體積，降低返混，提高反應(yīng)速率，節(jié)省投資。43.（10分）某換熱器用冷卻水將工藝流體從120℃冷卻到50℃，工藝流量5000kgh?1，比熱容2.8kJkg?1℃?1；冷卻水入口30℃，出口45℃，比熱容4.2kJkg?1℃?1。（1）求冷卻水流量；（2）若采用逆流換熱，總傳熱系數(shù)K=800Wm?2℃?1，求換熱面積；（3）若改用殼程2管程，溫差修正系數(shù)F_T=0.92，求新面積。答案：（1）Q=5000×2.8×(120?50)=980000kJh?1=272.2kW，m_w=272.2/(4.2×15)=4.32kgs?1=15.6m3h?1。（2）ΔT?=120?45=75℃，ΔT?=50?30=20℃，ΔT_lm=(75?20)/ln(75/20)=39.9℃，A=Q/(KΔT_lm)=272200/(800×39.9)=8.53m2。（3）A'=A/F_T=8.53/0.92=9.27m2。五、綜合設(shè)計(jì)題（20分）44.某企業(yè)擬建設(shè)年產(chǎn)30萬(wàn)噸聚合級(jí)丙烯腈裝置，采用丙烯氨氧化工藝，反應(yīng)式：C?H?+NH?+1.5O?→C?H?N+3H?O??ΔH=?515kJmol?1反應(yīng)器采用流化床，催化劑為MoBi系，操作溫度440℃，壓力0.15MPa，單程轉(zhuǎn)化率80%，選擇性85%。（1）計(jì)算每小時(shí)丙烯進(jìn)料量（kmolh?1）；（2）若催化劑年損耗率2%，裝填量80噸，求補(bǔ)加催化劑周期；（3）列出反應(yīng)器出口氣體主要組成（摩爾分?jǐn)?shù)），假設(shè)丙烯100%轉(zhuǎn)化且按選擇性計(jì)算；（4）給出反應(yīng)器余熱回收方案，要求副產(chǎn)0.5MPa飽和蒸汽，估算蒸汽產(chǎn)量（th?1）；（5）從本質(zhì)安全角度提出兩條工藝優(yōu)化建議。答案與解析：（1）年產(chǎn)30