化工高級工化工總控工考試題庫及答案1.單選題1.1在DCS系統(tǒng)冗余配置中，CPU冗余切換時(shí)間一般要求不大于（）。A.50ms??B.100ms??C.200ms??D.500ms答案：B解析：根據(jù)HG/T20559-2014《分散型控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》，主從CPU切換時(shí)間≤100ms可保證過程無擾動，避免聯(lián)鎖誤動作。1.2某精餾塔進(jìn)料為泡點(diǎn)液體，當(dāng)進(jìn)料熱狀況q=1時(shí)，提餾段液相流量L′與精餾段液相流量L的關(guān)系為（）。A.L′=L??B.L′=L+F??C.L′=L?F??D.L′=F?L答案：B解析：q=1表示泡點(diǎn)進(jìn)料，全部進(jìn)料轉(zhuǎn)化為提餾段液體，故L′=L+F。1.3下列關(guān)于離心泵汽蝕余量NPSHr的說法正確的是（）。A.與泵安裝高度無關(guān)??B.隨流量增大而減小??C.由泵制造廠通過試驗(yàn)確定??D.與介質(zhì)溫度無關(guān)答案：C解析：NPSHr是泵本身特性，由廠方在20℃清水試驗(yàn)得出，與管路系統(tǒng)無關(guān)，隨流量增加而增大。1.4在CO變換反應(yīng)CO+H?O?CO?+H?中，采用鐵鉻催化劑時(shí)，一般控制汽氣比（H?O/CO）為（）。A.1∶1??B.2∶1??C.3∶1??D.5∶1答案：C解析：鐵鉻催化劑活性溫度320～450℃，汽氣比3∶1可抑制析碳，同時(shí)保證CO轉(zhuǎn)化率>90%。1.5某反應(yīng)釜采用串級控制，主被控變量為釜溫T，副被控變量為夾套水溫Tj。當(dāng)冷卻水壓力突然下降時(shí)，最先響應(yīng)的回路是（）。A.主調(diào)節(jié)器輸出變化??B.副調(diào)節(jié)器輸出變化??C.釜溫測量值變化??D.夾套水溫測量值變化答案：B解析：副回路為隨動系統(tǒng)，對冷卻水壓力擾動響應(yīng)最快，先改變副調(diào)節(jié)器輸出以維持Tj。1.6依據(jù)GB50160-2008，甲B類可燃液體儲罐與明火地點(diǎn)防火間距不應(yīng)小于（）。A.20m??B.25m??C.30m??D.40m答案：C解析：規(guī)范表5.1.3規(guī)定甲B類液體固定頂罐與明火間距30m，浮頂罐可減少25%。1.7某裝置采用三取二ESD聯(lián)鎖，對輸入信號進(jìn)行“2003”表決，其拒動概率PFD與單通道相比（）。A.增大??B.減小??C.相等??D.無法確定答案：B解析：三取二冗余使危險(xiǎn)失效概率降至單通道的約1/3，滿足SIL2級要求（PFD≈10?3）。1.8在PID整定中，若采用λ整定法，當(dāng)λ取過程時(shí)間常數(shù)T的1/3時(shí)，系統(tǒng)閉環(huán)響應(yīng)呈現(xiàn)（）。A.1/4衰減振蕩??B.無超調(diào)??C.臨界振蕩??D.大幅超調(diào)答案：A解析：λ=T/3對應(yīng)1/4衰減比，兼顧快速性與穩(wěn)定性，適用于多數(shù)溫度、液位回路。1.9某硫酸裝置吸收塔采用98%酸噴淋，循環(huán)酸濃度下降最快的原因是（）。A.進(jìn)氣SO?濃度升高??B.進(jìn)氣水分增加??C.酸溫升高??D.噴淋量增大答案：B解析：水分進(jìn)入吸收塔與SO?生成H?SO?，導(dǎo)致循環(huán)酸被稀釋，濃度下降。1.10關(guān)于透平壓縮機(jī)防喘振閥，下列說法錯誤的是（）。A.閥體宜選快開特性??B.電磁閥宜選用失電開型??C.閥位回訊器可不用??D.閥門口徑按最大喘振流量計(jì)算答案：C解析：防喘振閥需回訊器確認(rèn)閥位，防止閥芯卡澀造成機(jī)組損壞，C錯誤。2.多選題2.1下列屬于本質(zhì)安全儀表回路的有（）。A.4-20mA+HART??B.ExiaIICT4??C.ExdIIBT6??D.NamurNE43??E.齊納安全柵答案：B、E解析：Exia為本質(zhì)安全型，齊納柵限制能量，均屬本安回路；Exd為隔爆，不屬本安。2.2造成精餾塔液泛的常見原因有（）。A.塔釜加熱過猛??B.回流量過大??C.塔壓突降??D.進(jìn)料量驟減??E.塔板堵塞答案：A、B、C、E解析：加熱過猛、回流量大、塔壓突降使氣相負(fù)荷驟增；塔板堵塞使液相下降受阻，均導(dǎo)致液泛。2.3下列屬于HAZOP分析引導(dǎo)詞的有（）。A.無??B.多??C.少??D.反向??E.部分答案：A、B、C、D、E解析：HAZOP五大引導(dǎo)詞為無、多、少、反向、部分，外加“其他”“早”“晚”等擴(kuò)展詞。2.4關(guān)于催化劑失活，下列說法正確的有（）。A.燒結(jié)屬于物理失活??B.中毒屬于化學(xué)失活??C.積碳可通過燒焦再生??D.水熱失活不可逆??E.釩催化劑SO?中毒為可逆答案：B、C、D解析：燒結(jié)為結(jié)構(gòu)變化，屬物理失活；SO?與V?O?生成VOSO?為可逆，水熱破壞晶格不可逆。2.5鍋爐給水除氧方法包括（）。A.熱力除氧??B.化學(xué)除氧??C.真空除氧??D.超聲除氧??E.電化學(xué)除氧答案：A、B、C解析：工業(yè)鍋爐常用熱力、化學(xué)、真空除氧；超聲與電化學(xué)尚處試驗(yàn)階段。3.判斷題3.1離心泵關(guān)閉出口閥啟動電流最小。??答案：√解析：關(guān)閥啟動功率最小，電流≈空載電流，保護(hù)電機(jī)。3.2反應(yīng)器空速越大，停留時(shí)間越短，轉(zhuǎn)化率一定下降。??答案：×解析：對一級反應(yīng)，空速↑停留時(shí)間↓，但若提高溫度或催化劑活性，轉(zhuǎn)化率仍可保持。3.3爆炸下限LEL越低，火災(zāi)危險(xiǎn)性越小。??答案：×解析：LEL越低，空氣中可燃物易達(dá)到爆炸濃度，危險(xiǎn)性越大。3.4采用變頻調(diào)速的離心泵，其效率隨轉(zhuǎn)速下降而線性下降。??答案：×解析：根據(jù)相似定律，效率在小范圍內(nèi)幾乎不變，僅當(dāng)轉(zhuǎn)速低于50%后效率才明顯降低。3.5在DCS冗余I/O卡件中，主備卡件可同時(shí)在線讀寫同一通道。??答案：×解析：主備卡件采用“熱備”方式，僅主卡輸出，備卡實(shí)時(shí)鏡像，防止雙主沖突。4.填空題4.1某裝置反應(yīng)速率常數(shù)k=0.05s?1，反應(yīng)物初始濃度C?=2mol·L?1，若轉(zhuǎn)化率達(dá)90%，所需連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器CSTR體積為________m3（進(jìn)料流量Q=0.1m3·s?1）。答案：18解析：CSTR設(shè)計(jì)方程V=Q·X/[k(1?X)]=0.1×0.9/(0.05×0.1)=18m3。4.2GB31570-2015規(guī)定，石油煉制企業(yè)加熱爐NOx排放限值為________mg·m?3（以NO?計(jì)，基準(zhǔn)氧含量3%）。答案：1004.3某浮筒液位計(jì)原測量范圍0-2m，介質(zhì)密度ρ=800kg·m?3，若改測密度1200kg·m?3液體，則新量程為________m。答案：1.33解析：浮筒力平衡h?ρ?=h?ρ?，h?=2×800/1200=1.33m。4.4依據(jù)GB50058-2014，爆炸危險(xiǎn)區(qū)域2區(qū)范圍內(nèi)使用Exe增安型電機(jī)，其最高表面溫度組別為T3，則允許最高表面溫度為________℃。答案：2004.5某換熱器用飽和蒸汽加熱工藝液體，蒸汽側(cè)傳熱系數(shù)h?=10000W·m?2·K?1，液體側(cè)h?=800W·m?2·K?1，忽略管壁熱阻，總傳熱系數(shù)K≈________W·m?2·K?1。答案：741解析：1/K=1/h?+1/h?，K=1/(0.0001+0.00125)=741W·m?2·K?1。5.計(jì)算題5.1某甲醇合成回路進(jìn)料氣組成：CO15%，CO?5%，H?70%，惰性氣10%（mol），流量100kmol·h?1。反應(yīng)器出口甲醇摩爾流量為12kmol·h?1，求CO單程轉(zhuǎn)化率。解：CO進(jìn)口=100×0.15=15kmol·h?1設(shè)CO反應(yīng)量為x，CO?反應(yīng)量為y，依據(jù)反應(yīng)：CO+2H??CH?OH??CO?+3H??CH?OH+H?O生成CH?OH總量=x+y=12CO?惰性大，可假設(shè)y≈0，則x=12CO轉(zhuǎn)化率=12/15=80%答案：80%5.2某離心泵輸送清水，額定流量Q=200m3·h?1，揚(yáng)程H=50m，效率η=75%，現(xiàn)改用變頻調(diào)速至Q?=160m3·h?1，求軸功率P?。解：相似工況點(diǎn)H?=H×(Q?/Q)2=50×(160/200)2=32mP?=ρgQ?H?/(3600η)=1000×9.81×160×32/(3600×0.75)=18.6kW答案：18.6kW5.3某裝置反應(yīng)放熱速率Q=1.2MW，采用循環(huán)水冷卻，水溫升ΔT=8℃，求冷卻水流量m（Cp=4.18kJ·kg?1·K?1）。解：m=Q/(CpΔT)=1200/(4.18×8)=35.9kg·s?1=129m3·h?1答案：129m3·h?15.4某精餾塔頂冷凝器用冷卻水從32℃升至42℃，冷凝負(fù)荷2.5MW，傳熱系數(shù)K=1200W·m?2·K?1，對數(shù)平均溫差ΔTlm=15℃，求所需面積A。解：A=Q/(KΔTlm)=2500000/(1200×15)=138.9m2答案：139m25.5某儲罐呼吸閥設(shè)定壓力+1.8kPa，真空?0.5kPa，儲罐最大進(jìn)出液流量均為500m3·h?1，油品閃點(diǎn)42℃，按API2000求最小呼吸口徑D（取K=1）。解：閃點(diǎn)<60℃，需考慮熱呼吸與進(jìn)出液。熱呼吸量Q?=0.17×V?·?=0.17×(5000)?·?=425m3·h?1總呼吸量Q=500+425=925m3·h?1Q=0.00023×D2√(ΔP/ρ)，取ΔP=1.8kPa，ρ=3kg·m?3D=√[Q/(0.00023√(ΔP/ρ))]=√[925/(0.00023×√600)]=385mm答案：DN4006.簡答題6.1簡述緊急停車系統(tǒng)ESD與過程控制系統(tǒng)DCS在可用性設(shè)計(jì)上的差異。答案：1.結(jié)構(gòu)差異：ESD采用冗余+表決架構(gòu)（如2oo3、2oo4），DCS多為雙冗余；2.響應(yīng)時(shí)間：ESD要求≤500ms，DCS允許1-2s；3.軟件差異：ESD程序固化，禁止在線修改；DCS支持在線下載；4.故障模式：ESD故障安全，失電、斷信均導(dǎo)向安全；DCS保持最后位置；5.認(rèn)證要求：ESD需SIL認(rèn)證，DCS僅需通用CE/FCC。6.2闡述催化劑“蛋殼”失活現(xiàn)象及其對固定床反應(yīng)器的影響。答案：“蛋殼”失活指毒物或積碳優(yōu)先沉積在催化劑顆粒外層，形成惰性殼，阻礙反應(yīng)物內(nèi)擴(kuò)散。后果：1.表觀活性下降，需提高溫度維持轉(zhuǎn)化率，增加副反應(yīng)；2.有效因子降低，內(nèi)擴(kuò)散阻力占主導(dǎo)；3.熱點(diǎn)下移，軸向溫度梯度變大，可能飛溫；4.壓降升高，殼層堵塞床層空隙；5.再生周期縮短，運(yùn)行成本增加。6.3列舉三種常見工業(yè)換熱網(wǎng)絡(luò)節(jié)能技術(shù)并給出適用場景。答案：1.夾點(diǎn)技術(shù)：用于新舊裝置能量回收優(yōu)化，可節(jié)能10-25%；2.熱泵精餾：適用于塔頂塔釜溫差<20℃、無合適熱源的低溫精餾；3.多效蒸發(fā)：用于大規(guī)模溶液濃縮，如燒堿、制鹽，蒸汽耗量降50%；4.有機(jī)朗肯循環(huán)（ORC）：回收80-200℃低溫余熱發(fā)電；5.螺旋折流板換熱器：適用于高粘度、易結(jié)焦介質(zhì)，提高傳熱系數(shù)30%。6.4說明離心壓縮機(jī)喘振的機(jī)理及防喘振控制策略。答案：機(jī)理：當(dāng)流量低于喘振點(diǎn)，氣流在葉輪與擴(kuò)壓器內(nèi)分離，形成周期性回流，導(dǎo)致壓力、流量劇烈振蕩，伴隨噪聲、振動、溫升?？刂撇呗裕?.固定極限流量法：設(shè)定最小流量，低于則開防喘振閥；2.可變極限法：根據(jù)轉(zhuǎn)速、入口溫度修正喘振線；3.雙參數(shù)法：同時(shí)監(jiān)測流量與壓比，提高精度；4.熱力學(xué)法：用多變指數(shù)實(shí)時(shí)計(jì)算喘振裕度；5.閥門特性：快開、失電開，響應(yīng)<1s，閥口徑按120%喘振流量設(shè)計(jì)。6.5解釋為何高壓法聚乙烯裝置采用脈沖閥卸料，并給出閥芯材質(zhì)選擇依據(jù)。答案：高壓聚乙烯反應(yīng)壓力150-300MPa，聚合物易粘壁，需周期性脈沖吹掃。脈沖閥在50ms內(nèi)快速全開，產(chǎn)生沖擊波，剝離粘附樹脂。閥芯材質(zhì)選鈷基合金Stellite6，硬度HRC45-50，耐顆粒沖刷、抗應(yīng)力腐蝕，滿足300MPa壓差下可靠密封。7.案例分析題7.1某廠甲醇合成塔出口溫度近期由255℃升至270℃，合成氣組成、流量未變，副產(chǎn)蒸汽量下降，分析可能原因并給出處理措施。答案：原因：1.催化劑活性下降，需更高溫度維持轉(zhuǎn)化率；2.催化劑結(jié)蠟或積碳，傳熱系數(shù)降低，熱點(diǎn)上移；3.換熱器管內(nèi)結(jié)垢，副產(chǎn)蒸汽移熱減少；4.汽包壓力控制閥故障，蒸汽壓力升高，溫差減小。處理：1.分析催化劑運(yùn)行時(shí)間，若>2年，計(jì)劃更換；2.提高循環(huán)量，降低空速，抑制熱點(diǎn)；3.停車清洗蒸汽發(fā)生器管程；4.檢查并校驗(yàn)汽包壓力控制閥；5.臨時(shí)降低入口溫度5℃，觀察趨勢。7.2某硫磺回