2025年化工總控工一級技師試題及答案一、單項選擇題（每題2分，共20分）1.某連續(xù)釜式反應器中進行一級不可逆反應，反應速率常數(shù)k=0.5min?1，進料體積流量v=10m3/h，物料密度ρ=800kg/m3，要求轉(zhuǎn)化率x=80%，則反應器有效體積應為（）。A.1.6m3B.3.2m3C.4.8m3D.6.4m32.精餾塔操作中，若進料狀態(tài)由飽和液體改為冷液體進料（其他條件不變），則塔頂易揮發(fā)組分純度將（）。A.升高B.降低C.不變D.先降后升3.工業(yè)合成氨反應（N?+3H??2NH?，ΔH=92.4kJ/mol）在催化劑作用下進行，下列操作中能同時提高反應速率和平衡轉(zhuǎn)化率的是（）。A.升高溫度B.增大壓強C.增加H?濃度D.更換高效催化劑4.某列管換熱器中，熱流體由120℃降至80℃，冷流體由30℃升至60℃，若為逆流操作，則對數(shù)平均溫差Δtm為（）。A.45℃B.50℃C.55℃D.60℃（已知：ln(4/3)≈0.2877）5.關(guān)于催化劑的活性中心，下列描述正確的是（）。A.活性中心是催化劑表面的均勻區(qū)域B.活性中心僅存在于金屬催化劑中C.活性中心的數(shù)量決定催化劑的選擇性D.活性中心是催化劑表面具有特定結(jié)構(gòu)的微觀區(qū)域6.離心泵啟動前未灌泵，最可能導致的故障是（）。A.氣縛B.氣蝕C.揚程過高D.電機過載7.工業(yè)上采用變壓吸附（PSA）分離H?和CO?時，吸附劑再生的常用方法是（）。A.升溫B.降壓C.通入惰性氣體D.水洗8.某DCS系統(tǒng)中，溫度變送器輸出信號為420mA（對應0200℃），當測得電流為12mA時，實際溫度為（）。A.80℃B.100℃C.120℃D.150℃9.化工裝置緊急停車時，應優(yōu)先切斷的介質(zhì)是（）。A.冷卻水B.燃料氣C.原料氣D.蒸汽10.對于放熱反應的固定床反應器，為避免飛溫，最有效的控制手段是（）。A.增大原料氣流量B.降低進料溫度C.設置列管內(nèi)的冷卻介質(zhì)D.減少催化劑裝填量二、多項選擇題（每題3分，共15分，錯選、漏選均不得分）1.影響氣液傳質(zhì)塔板效率的主要因素包括（）。A.氣液流量B.塔板結(jié)構(gòu)C.物系性質(zhì)D.操作壓力2.下列屬于化工過程安全“三廢”的是（）。A.廢催化劑B.含硫廢氣C.高鹽廢水D.反應熱3.離心泵性能曲線包括（）。A.流量揚程曲線（QH）B.流量效率曲線（Qη）C.流量軸功率曲線（QN）D.流量允許吸上真空高度曲線（QHs）4.工業(yè)反應器按操作方式分類可分為（）。A.間歇反應器B.連續(xù)反應器C.半間歇反應器D.固定床反應器5.關(guān)于PID控制器參數(shù)整定，下列說法正確的是（）。A.比例度δ增大，控制作用減弱B.積分時間Ti增大，積分作用增強C.微分時間Td增大，微分作用增強D.實際應用中通常優(yōu)先整定比例參數(shù)三、填空題（每空2分，共20分）1.化工生產(chǎn)中，物料衡算的理論依據(jù)是__________定律。2.精餾塔中，提餾段操作線方程的斜率為__________（用符號表示）。3.催化劑的三大基本特性是活性、選擇性和__________。4.吸收過程的推動力是__________與實際濃度的差值。5.離心泵的揚程是指單位重量液體通過泵后獲得的__________。6.工業(yè)上常用__________法測定固體催化劑的比表面積。7.換熱器的總傳熱系數(shù)K的單位是__________。8.DCS系統(tǒng)中，AI表示__________信號輸入。9.對于可逆放熱反應，最佳溫度曲線是隨轉(zhuǎn)化率升高而__________的曲線。10.化工裝置開車前需進行__________試驗，以檢查設備密封性能。四、簡答題（每題8分，共32分）1.簡述連續(xù)精餾塔進料熱狀況（q值）對操作線的影響，并畫出五種進料狀態(tài)下的q線示意圖。2.催化劑失活的主要原因有哪些？針對每種失活類型，列舉一種再生方法。3.固定床反應器與流化床反應器相比，各有哪些優(yōu)缺點？（至少列出4點）4.化工裝置緊急停車時，“先保設備后保生產(chǎn)”的操作原則具體指哪些措施？五、計算題（共23分）1.（8分）某乙醇水連續(xù)精餾塔，進料組成為x_F=0.3（摩爾分數(shù)，下同），泡點進料（q=1），塔頂餾出液x_D=0.85，塔底釜液x_W=0.02，操作回流比R=2.5，物系相對揮發(fā)度α=2.5。（1）計算最小回流比R_min；（2）若實際回流比為2R_min，求精餾段操作線方程。2.（7分）某合成氨裝置中，原料氣組成為N?:25%、H?:75%（體積分數(shù)），反應后出口氣體中NH?體積分數(shù)為15%，假設反應前后溫度、壓力不變，求H?的轉(zhuǎn)化率（保留兩位小數(shù)）。3.（8分）某管殼式換熱器，殼程為飽和水蒸氣（120℃，汽化潛熱r=2205kJ/kg），管程為流量10000kg/h的水，從20℃加熱至80℃。已知水的比熱容c_p=4.18kJ/(kg·℃)，總傳熱系數(shù)K=800W/(m2·℃)，求：（1）換熱器的熱負荷Q；（2）所需換熱面積A（逆流，Δtm取算術(shù)平均溫差）。六、綜合分析題（共30分）某化工廠甲醇合成裝置（反應式：CO+2H??CH?OH，ΔH=90.8kJ/mol）運行中出現(xiàn)以下異常：反應器出口甲醇濃度由5%降至3%；反應器床層溫度由240℃升至265℃；循環(huán)氣中CO含量由12%升至18%。結(jié)合工藝原理和操作經(jīng)驗，分析可能的故障原因，并提出3條針對性的處理措施。參考答案一、單項選擇題1.B2.A3.B4.C5.D6.A7.B8.B9.B10.C二、多項選擇題1.ABCD2.ABC3.ABCD4.ABC5.ACD三、填空題1.質(zhì)量守恒2.L'/V'（或L+qF/V+(q1)F）3.穩(wěn)定性4.平衡濃度5.能量增量（或機械能）6.BET（氮吸附）7.W/(m2·℃)8.模擬量9.降低10.氣密性（或耐壓）四、簡答題1.影響：q值決定q線斜率（q/(q1)），進而影響精餾段與提餾段操作線交點位置。q>1（冷液進料）：q線斜率>0，交點上移；q=1（泡點進料）：q線垂直（斜率∞）；0<q<1（氣液混合進料）：q線斜率<0；q=0（露點進料）：q線水平（斜率0）；q<0（過熱蒸汽進料）：q線斜率>0（與冷液相反）。（示意圖需畫出不同q值對應的q線與平衡線交點位置）2.失活原因及再生方法：積碳（結(jié)焦）：高溫下通入空氣或水蒸氣燒碳再生；中毒（化學失活）：若為可逆中毒（如硫中毒），可通過氫氣還原再生；不可逆中毒需更換催化劑；燒結(jié)（熱失活）：無法再生，需重新焙燒或更換；機械磨損：篩除細粉，補充新鮮催化劑。3.固定床反應器優(yōu)點：催化劑不易磨損、返混小、溫度分布易控制；缺點：傳熱差（大直徑時）、催化劑更換困難、局部易超溫。流化床反應器優(yōu)點：傳熱效率高、溫度均勻、易連續(xù)加料/排料；缺點：催化劑磨損嚴重、返混大、產(chǎn)物分離復雜。4.操作原則：優(yōu)先切斷燃料（如燃料氣、蒸汽）防止超溫超壓；保持關(guān)鍵設備（如反應器、塔器）的冷卻介質(zhì)（如循環(huán)水）供應，避免設備損壞；關(guān)閉原料進料閥，防止物料倒灌或過度累積；啟動安全泄放系統(tǒng)（如安全閥、爆破片），控制壓力在設計范圍內(nèi)；保護轉(zhuǎn)動設備（如泵、壓縮機），避免空轉(zhuǎn)或過載。五、計算題1.（1）泡點進料時，q線與平衡線交點的x坐標x_q=x_F=0.3，平衡線方程y=αx/(1+(α1)x)=2.5×0.3/(1+1.5×0.3)=0.652；R_min=(x_Dy_q)/(y_qx_q)=(0.850.652)/(0.6520.3)=0.198/0.352≈0.562。（2）實際R=2×0.562=1.124，精餾段操作線方程：y=(R/(R+1))x+x_D/(R+1)=(1.124/2.124)x+0.85/2.124≈0.529x+0.400。2.設進料總量為100mol，則N?=25mol，H?=75mol；設反應生成NH?=2nmol（根據(jù)反應式），則消耗N?=nmol，H?=2nmol；出口氣體總量=1002n（因3mol反應物生成2mol產(chǎn)物，凈減少1mol）；NH?體積分數(shù)=2n/(1002n)=15%→2n=0.15×(1002n)→2n=150.3n→n≈6.52mol；H?轉(zhuǎn)化率=2n/75=13.04/75≈17.39%。3.（1）Q=qm×c_p×ΔT=10000×4.18×(8020)=2.508×10?kJ/h≈696.67kW；（2）Δt1=12080=40℃，Δt2=12020=100℃，Δtm=(40+100)/2=70℃；A=Q/(K×Δtm)=696670W/(800W/(m2·℃)×70℃)=696670/(56000)≈12.44m2。六、綜合分析題可能原因：1.催化劑失活：積碳或中毒導致活性下降，反應速率降低，甲醇生成量減少，未反應的CO累積；2.進料配比失衡：H?/CO摩爾比低于理論值（2:1），CO過量，平衡向逆反應移動，同時過量CO的反應放熱增加（因反應為放熱，CO濃度高時反應熱更多）；3.冷卻系統(tǒng)故障：如反應器內(nèi)冷卻介質(zhì)（如導熱油）流量減少或溫度升高，無法及時移熱，導致床層超溫，高溫使平衡逆向移動（放熱反應高溫不利正向）；4.循環(huán)氣流量過大：