2025年化工總控工考試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題1分，共20分。每題只有一個(gè)正確答案，請(qǐng)將正確選項(xiàng)字母填入括號(hào)內(nèi)）1.在精餾塔操作中，若進(jìn)料熱狀態(tài)q=0.5，則該進(jìn)料屬于（）。A.飽和液體B.飽和蒸汽C.汽液混合D.過冷液體答案：C2.某反應(yīng)器體積為50m3，進(jìn)料流量為25m3·h?1，則該反應(yīng)器的空間時(shí)間τ為（）h。A.0.5B.1.0C.2.0D.2.5答案：C3.對(duì)于一級(jí)不可逆反應(yīng)，若反應(yīng)速率常數(shù)k=0.05min?1，則半衰期t?為（）min。A.13.86B.20.0C.27.72D.50.0答案：A4.在DCS系統(tǒng)中，AI信號(hào)代表（）。A.模擬輸入B.模擬輸出C.數(shù)字輸入D.數(shù)字輸出答案：A5.離心泵發(fā)生汽蝕時(shí)，最先出現(xiàn)的宏觀現(xiàn)象是（）。A.電流升高B.泵體振動(dòng)C.出口壓力表指針擺動(dòng)D.電機(jī)過載答案：C6.某換熱器用冷卻水將工藝流體從90℃冷卻到50℃，冷卻水由20℃升至35℃，則該換熱器的對(duì)數(shù)平均溫差ΔTlm為（）℃。A.47.2B.42.5C.38.9D.35.0答案：B7.在PID調(diào)節(jié)中，若系統(tǒng)余差大，應(yīng)優(yōu)先（）。A.增大PB.增大IC.增大DD.減小P答案：B8.某精餾塔塔頂產(chǎn)品輕組分純度要求≥99.5%，若回流比R=2.5，則該塔的理論板數(shù)NT與最小理論板數(shù)NT,min之比最接近（）。A.1.2B.1.5C.2.0D.2.5答案：B9.對(duì)于氣固相催化反應(yīng)，若內(nèi)擴(kuò)散影響嚴(yán)重，則實(shí)測(cè)反應(yīng)速率與真實(shí)反應(yīng)速率之比（）。A.大于1B.等于1C.小于1D.不確定答案：C10.在HAZOP分析中，引導(dǎo)詞“NO”通常用于識(shí)別（）類偏差。A.流量B.壓力C.溫度D.組成答案：A11.某裝置采用三用一備的泵配置，若單臺(tái)泵故障概率為0.01，則系統(tǒng)因泵故障而停車的概率為（）。A.1×10?2B.1×10??C.1×10??D.1×10??答案：C12.在ISO45001體系中，消除危險(xiǎn)源的優(yōu)先順序最高的是（）。A.個(gè)體防護(hù)B.管理控制C.替代D.消除答案：D13.某反應(yīng)釜夾套通入0.3MPa（表壓）飽和蒸汽，其溫度為133℃，若釜內(nèi)物料溫度保持120℃，則傳熱溫差為（）℃。A.13B.120C.133D.253答案：A14.對(duì)于爆炸性氣體環(huán)境，ExdIIBT3表示設(shè)備適用于（）。A.煤礦井下B.乙烯C.氫氣D.乙炔答案：B15.某裝置年運(yùn)行8000h，設(shè)計(jì)產(chǎn)能40t·h?1，若實(shí)際年產(chǎn)量為280kt，則產(chǎn)能利用率為（）。A.70%B.80%C.87.5%D.90%答案：C16.在AspenPlus中，用于計(jì)算電解質(zhì)溶液活度系數(shù)的物性方法是（）。A.NRTLB.UNIQUACC.ELECNRTLD.SRK答案：C17.某塔板開孔率為12%，若孔速為10m·s?1，則該塔板的空塔氣速為（）m·s?1。A.1.2B.2.4C.8.3D.12答案：A18.在SIL評(píng)估中，若要求失效概率PFD=1×10?3，則對(duì)應(yīng)的安全完整性等級(jí)為（）。A.SIL1B.SIL2C.SIL3D.SIL4答案：B19.某裝置采用DMC（碳酸二甲酯）作溶劑，其閃點(diǎn)為17℃，則儲(chǔ)罐內(nèi)浮頂應(yīng)選用（）結(jié)構(gòu)。A.敞口B.浮筒式C.焊接式雙盤D.固定頂答案：C20.在GB50160中，甲B類可燃液體儲(chǔ)罐與明火地點(diǎn)的防火間距不應(yīng)小于（）m。A.25B.30C.40D.50答案：B二、多項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分。每題有兩個(gè)或兩個(gè)以上正確答案，多選、少選、錯(cuò)選均不得分）21.下列屬于非均相反應(yīng)體系的有（）。A.氣液相B.氣固相C.液液相D.氣相熱裂解答案：ABC22.關(guān)于離心泵特性曲線，下列說法正確的有（）。A.揚(yáng)程隨流量增大而下降B.效率隨流量增大而單調(diào)上升C.功率隨流量增大而上升D.NPSHr隨流量增大而增大答案：ACD23.精餾塔發(fā)生液泛時(shí)，可觀察到的現(xiàn)象有（）。A.塔壓降急劇上升B.塔頂溫度下降C.塔釜液位下降D.回流罐液位上升答案：ABD24.下列屬于過程強(qiáng)化技術(shù)的是（）。A.旋轉(zhuǎn)填充床B.微通道反應(yīng)器C.靜態(tài)混合器D.常規(guī)填料塔答案：ABC25.關(guān)于催化劑失活原因，下列說法正確的有（）。A.積碳導(dǎo)致孔道堵塞B.活性組分燒結(jié)C.毒物不可逆吸附D.提高反應(yīng)溫度可完全恢復(fù)活性答案：ABC26.在DCS組態(tài)中，下列模塊屬于控制站的有（）。A.AI模塊B.AO模塊C.DI模塊D.歷史趨勢(shì)服務(wù)器答案：ABC27.下列屬于LOPA分析中獨(dú)立保護(hù)層的有（）。A.基本過程控制系統(tǒng)B.安全儀表系統(tǒng)C.泄壓閥D.操作工干預(yù)答案：BCD28.關(guān)于換熱器污垢熱阻，下列說法正確的有（）。A.污垢熱阻隨時(shí)間增長(zhǎng)而增大B.設(shè)計(jì)時(shí)需額外考慮裕量C.可通過清洗減小D.對(duì)總傳熱系數(shù)無影響答案：ABC29.某反應(yīng)為放熱可逆反應(yīng)，為提高平衡轉(zhuǎn)化率，可采取的措施有（）。A.降低溫度B.提高壓力C.移走產(chǎn)物D.增加惰性氣體答案：AC30.下列屬于GB30871規(guī)定的特殊作業(yè)的有（）。A.動(dòng)火作業(yè)B.受限空間作業(yè)C.高處作業(yè)D.盲板抽堵作業(yè)答案：ABCD三、填空題（每空1分，共20分）31.某理想氣體常數(shù)R=8.314kJ·kmol?1·K?1，若操作壓力為0.5MPa，溫度為227℃，則其摩爾體積為________m3·kmol?1。答案：8.314×500/(0.5×1000)=8.31432.在精餾塔設(shè)計(jì)中，若相對(duì)揮發(fā)度α=2.5，則最小回流比Rmin=(xD?xF)/(xF?xB)×α/(α?1)，當(dāng)xD=0.95，xF=0.5，xB=0.05時(shí)，Rmin=________。答案：(0.95?0.5)/(0.5?0.05)×2.5/1.5=1.6733.某反應(yīng)器出口組分A的轉(zhuǎn)化率為80%，若進(jìn)料流量為100kmol·h?1，則A的消耗量為________kmol·h?1。答案：8034.離心泵相似定律指出：流量比與轉(zhuǎn)速比的________次方成正比。答案：135.在傳熱系數(shù)計(jì)算中，若管程對(duì)流傳熱系數(shù)hi=1000W·m?2·K?1，殼程ho=2000W·m?2·K?1，管壁熱阻忽略，則總傳熱系數(shù)U=________W·m?2·K?1。答案：1/(1/1000+1/2000)=666.736.某裝置排放廢氣含甲醇2000mg·m?3，GB16297規(guī)定新源排放限值為50mg·m?3，則去除效率至少需達(dá)到________%。答案：(2000?50)/2000×100=97.537.在催化劑裝填中，若床層空隙率ε=0.4，則顆粒體積占床層總體積的________%。答案：6038.某儲(chǔ)罐直徑10m，液位升高1m，則增加液體體積為________m3。答案：π×52×1=78.539.某反應(yīng)速率方程為?rA=kCA2，若CA從2mol·L?1降到1mol·L?1需30min，則從1mol·L?1降到0.5mol·L?1需________min。答案：30×(1/1?1/2)/(1/0.5?1/1)=3040.在GB50160中，裝置總平面圖中甲類裝置與架空電力線水平距離不應(yīng)小于________倍塔桿高度。答案：1.5四、簡(jiǎn)答題（共6題，每題10分，共60分）41.（封閉型）簡(jiǎn)述精餾塔靈敏板溫度控制的原理及優(yōu)點(diǎn)。答案：靈敏板溫度控制選取對(duì)組成變化敏感、對(duì)壓力波動(dòng)不敏感的一塊塔板作為測(cè)溫點(diǎn)；通過調(diào)節(jié)再沸器熱負(fù)荷使靈敏板溫度恒定，間接控制塔頂或塔底組成。優(yōu)點(diǎn)：響應(yīng)快、滯后小、抗壓力波動(dòng)能力強(qiáng)，可顯著降低產(chǎn)品純度波動(dòng)。42.（開放型）某廠苯乙烯精餾塔塔壓頻繁波動(dòng)，導(dǎo)致產(chǎn)品純度超標(biāo)，請(qǐng)列出至少5條可能原因并給出對(duì)應(yīng)處理措施。答案：1.冷凝器冷卻水溫度高→增開風(fēng)機(jī)或切換低溫冷卻水；2.回流泵入口濾網(wǎng)堵→切換泵并清洗濾網(wǎng)；3.塔頂泄壓閥內(nèi)漏→校驗(yàn)更換閥門；4.進(jìn)料組成突變→前饋調(diào)節(jié)再沸器熱負(fù)荷；5.儀表引壓管積液→排液并伴熱；6.天氣驟變→提前設(shè)定壓力補(bǔ)償曲線。43.（封閉型）寫出反應(yīng)器停留時(shí)間分布密度函數(shù)E(t)的定義，并說明其歸一化條件。答案：E(t)定義為在系統(tǒng)出口流體中，停留時(shí)間為t的物料所占分率；歸一化條件為∫0∞E(t)dt=1。44.（開放型）結(jié)合實(shí)例說明如何運(yùn)用“本質(zhì)安全”原則降低化工裝置風(fēng)險(xiǎn)。答案：某硝化工藝原使用混酸硝化，儲(chǔ)酸量大，一旦泄漏易引發(fā)熱失控。改為微通道連續(xù)硝化后：1.反應(yīng)體積從2m3降至0.5L，存量降低4000倍；2.在線量<50g，爆炸當(dāng)量極小；3.取消中間儲(chǔ)罐，實(shí)現(xiàn)“零庫(kù)存”；4.采用溶劑替代硫酸，腐蝕性降低；5.溫度、壓力在線閉環(huán)控制，異常0.1s內(nèi)切斷進(jìn)料。改造后SIL等級(jí)由SIL3降至SIL1，個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)<1×10??/年。45.（封閉型）列出離心泵發(fā)生汽蝕的3個(gè)必要條件。答案：1.泵入口壓力≤液體飽和蒸汽壓；2.液體中存在汽化核心；3.氣泡在高壓區(qū)迅速潰滅產(chǎn)生沖擊。46.（開放型）某裝置計(jì)劃由間歇工藝改為連續(xù)工藝，請(qǐng)從質(zhì)量、能量、安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)五方面進(jìn)行可行性論證，并給出量化指標(biāo)。答案：質(zhì)量：連續(xù)化RSD<1%，間歇RSD=5%；能量：連續(xù)化熱集成率>70%，單位產(chǎn)品蒸汽耗量下降25%；安全：在線量由10t降至200kg，爆炸指數(shù)下降98%；環(huán)保：VOCs排放由50t·a?1降至2t·a?1；經(jīng)濟(jì)：NPV=1.2億元，投資回收期3.5年，IRR=22%，滿足公司≥15%門檻。五、計(jì)算題（共4題，每題15分，共60分）47.某一級(jí)不可逆液相反應(yīng)A→B在CSTR中進(jìn)行，k=0.15min?1，進(jìn)料CA0=2mol·L?1，體積流量Q=0.2m3·min?1，要求轉(zhuǎn)化率xA=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)比較兩種方案體積比。解：(1)CSTR：τ=xA/[k(1?xA)]=0.9/(0.15×0.1)=60minV=Qτ=0.2×60=12m3(2)兩級(jí)串聯(lián)：τi=(√(1+xA)?1)/k=(√1.9?1)/0.15=2.92min總τ=2×2.92=5.84minV總=0.2×5.84=1.17m3(3)體積比=12/1.17=10.3答案：(1)12m3；(2)1.17m3；(3)10.348.某精餾塔分離苯甲苯，F(xiàn)=100kmol·h?1，xF=0.5，xD=0.95，xB=0.05，飽和液體進(jìn)料，α=2.5，R=1.5Rmin。(1)用芬斯克方程求NT,min；(2)用吉利蘭關(guān)聯(lián)求NT；(3)若板效率EO=70%，求實(shí)際板數(shù)NP。解：(1)NT,min=ln[(xD/(1?xD))×((1?xB)/xB)]/lnα=ln(0.95/0.05×0.95/0.05)/ln2.5=7.6(2)Rmin=(xD?xF)/(xF?xB)×α/(α?1)=1.67R=1.5×1.67=2.5X=(R?Rmin)/(R+1)=0.23吉利蘭：Y=0.75(1?X^0.5668)=0.306NT=(Y+NT,min)/(1?Y)=11.0(3)NP=NT/EO=11/0.7=15.7→16塊答案：(1)7.6；(2)11；(3)1649.某套管換熱器，內(nèi)管φ25×2mm，苯在內(nèi)管流動(dòng)，m?=1.5kg·s?1，Cp=1.8kJ·kg?1·K?1，入口80℃，出口50℃；冷卻水在環(huán)隙流動(dòng)，入口20℃，出口35℃，ho=4000W·m?2·K?1，hi=1200W·m?2·K?1，忽略管壁熱阻。(1)求熱負(fù)荷Q；(2)求對(duì)數(shù)平均溫差ΔTlm；(3)求所需長(zhǎng)度L。解：(1)Q=m?CpΔT=1.5×1.8×30=81kW(2)ΔTlm=(45?20)/ln(45/20)=30.8℃(3)1/U=1/1200+1/4000→U=923W·m?2·K?1A=Q/(UΔTlm)=81000/(923×30.8)=2.85m2A=πdL→L=2.85/(π×0.025)=36.3m答案：(1)81kW；(2)30.8℃；(3)36.3m50.某儲(chǔ)罐儲(chǔ)存丙酮，直徑8m，高10m，采用氮封，呼吸閥設(shè)定+1.5kPa/?0.5kPa，當(dāng)?shù)卮髿鈮?00kPa，日溫差15℃，丙酮飽和蒸汽壓隨溫度變化lgP=6.98?1206/(T+220)，T/℃。求：(1)日呼吸排放量LB（t·a?1）；(2)若加裝內(nèi)浮頂，減排率可達(dá)________%。解：(1)取平均溫度25℃，P=10^(6.98?1206/245)=30.5kPa呼吸閥工作區(qū)間ΔP=2kPa，對(duì)應(yīng)Δn=VΔP/(RT)=π×42×10×2000/(8.314×298)=405mol·d?1年排放LB=405×58×365/10?=8.6t·a?1(2)內(nèi)浮頂減排率=(8.6?0.3)/8.6=96.5%答案：(1)8.6t·a?1；(2)96.5%六、綜合應(yīng)用題（共2題，每題20分，共40分）51.某廠30kt·a?1雙氧水裝置（蒽醌法）擬擴(kuò)產(chǎn)至50kt·a?1，需對(duì)氫化工段進(jìn)行改造。原CSTR反應(yīng)器體積為20m3，氫效6g·L?1，催化劑濃度10g·L?1，操作溫度55℃，壓力0.3MPa，氫氣過量率20%。任務(wù)：(1)建立氫效與催化劑濃度、溫度、氫分壓的宏觀動(dòng)力學(xué)模型；(2)計(jì)算擴(kuò)產(chǎn)后所需反應(yīng)器體積；(3)從安全角度提出3條改造限制條件；(4)給出催化劑再生周期與經(jīng)濟(jì)性評(píng)估方法。答案：(1)經(jīng)實(shí)驗(yàn)回歸得：r=0.85exp(?4200/T)Ccat^0.8PH2^0.5，單位mol·L?1·s?1；(2)新氫效需達(dá)8g·L?1，r新/r舊=1.33，V新=V舊×(r舊/r新)=20×(1/1.33)=15m3，可減小