磺化工藝實(shí)操、模擬考試題目與答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.工業(yè)磺化工藝中，最常用的磺化劑是（）。A.氯磺酸B.三氧化硫C.濃硫酸D.亞硫酸鈉答案：C（注：濃硫酸是最常用磺化劑，適用于多數(shù)芳烴磺化；三氧化硫因反應(yīng)劇烈需特殊設(shè)備，氯磺酸成本較高）2.萘的磺化反應(yīng)中，低溫（60℃）主要提供（），高溫（160℃）主要提供（）。A.α萘磺酸；β萘磺酸B.β萘磺酸；α萘磺酸C.二萘磺酸；一萘磺酸D.萘二磺酸；萘一磺酸答案：A（注：萘的磺化受溫度影響顯著，低溫時(shí)α位活性高，高溫時(shí)β位更穩(wěn)定）3.磺化反應(yīng)屬于（）。A.親核取代B.親電取代C.自由基反應(yīng)D.加成反應(yīng)答案：B（注：磺化劑提供親電質(zhì)點(diǎn)（如HSO??），進(jìn)攻芳烴的電子云密度高的位置）4.磺化反應(yīng)過程中，若物料溫度超過工藝指標(biāo)（如150℃），應(yīng)優(yōu)先采取的措施是（）。A.加大磺化劑進(jìn)料量B.停止攪拌C.開啟緊急冷卻系統(tǒng)D.升高夾套蒸汽溫度答案：C（注：溫度超標(biāo)需立即降溫，防止副反應(yīng)或設(shè)備超壓）5.磺化設(shè)備常用的材質(zhì)是（）。A.普通碳鋼B.304不銹鋼C.鑄鐵D.搪玻璃答案：D（注：磺化物料（如硫酸、磺酸）腐蝕性強(qiáng)，搪玻璃（玻璃襯里）耐酸堿性能優(yōu)于不銹鋼）6.三氧化硫磺化工藝中，為避免局部過熱，通常采用（）。A.氣相磺化B.液相磺化C.溶劑稀釋D.高壓反應(yīng)答案：C（注：三氧化硫反應(yīng)劇烈，需用干燥空氣或惰性氣體稀釋至5%8%濃度）7.磺化反應(yīng)終點(diǎn)判斷的常用方法是（）。A.觀察物料顏色B.測量物料pH值C.取樣分析磺酸含量D.記錄反應(yīng)時(shí)間答案：C（注：終點(diǎn)需通過化學(xué)分析（如中和滴定）確認(rèn)磺酸提供量）8.磺化工藝中，若被磺化物（如甲苯）含水量過高，可能導(dǎo)致（）。A.反應(yīng)速率加快B.磺化劑（濃硫酸）稀釋，反應(yīng)不完全C.產(chǎn)物顏色變淺D.設(shè)備腐蝕減輕答案：B（注：水會稀釋濃硫酸，降低其磺化能力，導(dǎo)致反應(yīng)不完全或副產(chǎn)物增加）9.磺化釜的攪拌裝置突然故障時(shí)，應(yīng)立即（）。A.繼續(xù)進(jìn)料B.停止磺化劑進(jìn)料C.升高反應(yīng)溫度D.關(guān)閉冷卻水答案：B（注：攪拌停止會導(dǎo)致物料混合不均，局部過熱，需立即停進(jìn)料防止失控）10.磺化工藝中，三氧化硫的儲存容器應(yīng)選用（）。A.塑料桶B.碳鋼罐C.內(nèi)襯聚四氟乙烯的鋼罐D(zhuǎn).玻璃容器答案：C（注：三氧化硫遇水提供硫酸，腐蝕性極強(qiáng)，需耐蝕材質(zhì)，聚四氟乙烯耐強(qiáng)腐蝕）二、判斷題（每題1分，共10分）1.磺化反應(yīng)是強(qiáng)吸熱反應(yīng)，需持續(xù)加熱維持溫度。（）答案：×（注：磺化反應(yīng)為強(qiáng)放熱反應(yīng)，需冷卻控制溫度）2.發(fā)煙硫酸的磺化能力比濃硫酸弱。（）答案：×（注：發(fā)煙硫酸含游離SO?，磺化能力更強(qiáng)）3.磺化工藝中，被磺化物（如苯）的純度不影響反應(yīng)結(jié)果。（）答案：×（注：雜質(zhì)可能與磺化劑反應(yīng)，導(dǎo)致副產(chǎn)物增加或催化劑中毒）4.磺化釜的安全閥起跳后，需立即復(fù)位繼續(xù)生產(chǎn)。（）答案：×（注：安全閥起跳后需檢查系統(tǒng)壓力異常原因，處理故障后再復(fù)位）5.三氧化硫磺化時(shí)，若物料中含水，會提供硫酸并釋放大量熱，可能引發(fā)沖料。（）答案：√（注：SO?+H?O=H?SO?，反應(yīng)劇烈放熱，易導(dǎo)致物料噴濺）6.磺化產(chǎn)物（如苯磺酸）需中和后才能進(jìn)行后續(xù)處理，常用中和劑是氫氧化鈉。（）答案：√（注：苯磺酸呈強(qiáng)酸性，需用NaOH中和提供磺酸鈉鹽）7.磺化工藝中，為提高效率，可一次性將磺化劑全部加入反應(yīng)釜。（）答案：×（注：需緩慢滴加磺化劑，避免局部過熱導(dǎo)致副反應(yīng)或物料分解）8.磺化設(shè)備的溫度計(jì)應(yīng)插入物料液面以下，以準(zhǔn)確測量反應(yīng)溫度。（）答案：√（注：插入液面下可避免氣相溫度干擾，反映真實(shí)反應(yīng)溫度）9.磺化車間的通風(fēng)系統(tǒng)只需保證操作人員呼吸，無需考慮物料揮發(fā)。（）答案：×（注：需防止磺化劑（如硫酸霧、SO?）揮發(fā)積聚，避免中毒或腐蝕設(shè)備）10.磺化工藝停車時(shí)，應(yīng)先停冷卻水，再?；腔瘎┻M(jìn)料。（）答案：×（注：停車時(shí)應(yīng)先停磺化劑進(jìn)料，待反應(yīng)熱釋放完畢后再停冷卻水，防止物料過熱）三、簡答題（每題8分，共40分）1.簡述磺化工藝的主要風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)及控制措施。答案：主要風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)：（1）物料腐蝕性：濃硫酸、發(fā)煙硫酸、三氧化硫?qū)υO(shè)備和人體有強(qiáng)腐蝕性；（2）強(qiáng)放熱反應(yīng)：反應(yīng)熱大，易超溫超壓，導(dǎo)致沖料或爆炸；（3）副反應(yīng)：溫度過高可能引發(fā)水解（磺酸水解為硫酸和芳烴）、氧化（芳烴被氧化炭化）；（4）三氧化硫毒性：SO?氣體有毒，泄漏可導(dǎo)致人員中毒；（5）物料燃爆性：部分被磺化物（如甲苯）為易燃液體，遇高溫或明火可能燃燒。控制措施：（1）設(shè)備材質(zhì)選用搪玻璃、哈氏合金等耐蝕材料；（2）設(shè)置自動溫控系統(tǒng)（夾套/盤管冷卻），配備超溫報(bào)警和緊急冷卻（如冷凍鹽水）；（3）磺化劑緩慢滴加，控制進(jìn)料速度；（4）反應(yīng)釜設(shè)置安全閥、爆破片等泄壓裝置；（5）車間安裝SO?氣體檢測報(bào)警器，操作人員佩戴防酸堿手套、護(hù)目鏡、防護(hù)服；（6）物料儲存區(qū)與反應(yīng)區(qū)分隔，配置滅火器材（如干粉滅火器）。2.磺化反應(yīng)中，溫度控制的關(guān)鍵作用有哪些？舉例說明。答案：溫度控制的作用：（1）影響產(chǎn)物分布：如萘的磺化，60℃時(shí)主要提供α萘磺酸（動力學(xué)控制），160℃時(shí)轉(zhuǎn)化為更穩(wěn)定的β萘磺酸（熱力學(xué)控制）；（2）控制反應(yīng)速率：溫度過低反應(yīng)緩慢，過高則副反應(yīng)（水解、氧化）加??；（3）防止超溫引發(fā)安全事故：如苯磺化溫度超過180℃可能導(dǎo)致苯磺酸水解為苯和硫酸，同時(shí)釋放大量熱，引發(fā)超壓。3.簡述磺化工藝中“三氧化硫磺化”與“濃硫酸磺化”的優(yōu)缺點(diǎn)。答案：三氧化硫磺化優(yōu)點(diǎn)：（1）磺化劑利用率高（無廢酸提供）；（2）反應(yīng)速率快，適合大規(guī)模生產(chǎn)；（3）產(chǎn)物純度高（無多余硫酸殘留）。缺點(diǎn)：（1）反應(yīng)劇烈，需嚴(yán)格控制溫度和濃度（需用干燥空氣稀釋至5%8%）；（2）設(shè)備要求高（需耐腐蝕、耐高溫）；（3）三氧化硫儲存和運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)大（遇水劇烈反應(yīng)）。濃硫酸磺化優(yōu)點(diǎn)：（1）操作簡單，無需特殊稀釋設(shè)備；（2）反應(yīng)溫和，易于控制；（3）磺化劑成本低。缺點(diǎn)：（1）廢酸量大（含未反應(yīng)的硫酸），需處理或回收；（2）反應(yīng)速率較慢；（3）對被磺化物活性要求較高（適用于活性芳烴如萘、甲苯）。4.磺化工藝開車前需進(jìn)行哪些關(guān)鍵檢查？答案：（1）設(shè)備檢查：反應(yīng)釜、管道、閥門是否完好（無泄漏、堵塞），攪拌裝置是否運(yùn)轉(zhuǎn)正常（手動盤車無卡阻）；（2）儀表校準(zhǔn)：溫度計(jì)、壓力表、流量計(jì)是否校驗(yàn)合格，顯示是否準(zhǔn)確；（3）安全設(shè)施：安全閥、爆破片是否安裝到位，應(yīng)急噴淋、洗眼器是否可用；（4）物料準(zhǔn)備：磺化劑（如濃硫酸）純度是否符合要求（濃度≥98%），被磺化物（如苯）含水率是否＜0.1%（避免稀釋磺化劑）；（5）公用工程：冷卻水（壓力≥0.3MPa）、蒸汽（壓力≥0.5MPa）、壓縮空氣（壓力≥0.6MPa）是否供應(yīng)正常；（6）應(yīng)急物資：中和劑（碳酸鈉）、吸油棉、防護(hù)裝備（耐酸堿手套、護(hù)目鏡）是否齊全。5.磺化反應(yīng)過程中，若發(fā)現(xiàn)攪拌電機(jī)跳閘，應(yīng)如何處理？答案：處理步驟：（1）立即停止磺化劑進(jìn)料（關(guān)閉進(jìn)料閥），防止物料局部積聚放熱；（2）開啟緊急冷卻系統(tǒng)（加大冷卻水流量或切換冷凍鹽水），降低反應(yīng)溫度；（3）確認(rèn)攪拌跳閘原因（如過載、電機(jī)故障），嘗試手動盤車（若盤車?yán)щy，可能物料凝固或機(jī)械卡阻）；（4）若短時(shí)間無法恢復(fù)攪拌，需將反應(yīng)釜內(nèi)物料轉(zhuǎn)移至備用釜（通過氮?dú)鈮毫希?，避免長時(shí)間停滯導(dǎo)致物料分解；（5）排查故障（如電機(jī)線路、軸承潤滑），修復(fù)后空載試運(yùn)行攪拌，確認(rèn)正常后方可繼續(xù)進(jìn)料；（6）記錄故障時(shí)間、處理措施及物料狀態(tài)，上報(bào)車間主管。四、實(shí)操題（30分）題目：某工廠需用98%濃硫酸對甲苯進(jìn)行磺化，制備對甲苯磺酸。請模擬實(shí)際操作流程，簡述開車、正常操作、異常處理（以“溫度突然升至180℃（工藝指標(biāo)120±5℃）”為例）的具體步驟。答案：一、開車操作（10分）1.檢查確認(rèn)：設(shè)備：反應(yīng)釜（搪玻璃）、攪拌槳（錨式，材質(zhì)316L不銹鋼）無破損，人孔蓋密封良好；管道（襯四氟乙烯）、閥門（截止閥）無泄漏；儀表：溫度計(jì)（插入液面下1/2）、壓力表（量程01.0MPa，校驗(yàn)合格）、流量計(jì)（電磁式，精度0.5級）顯示正常；安全設(shè)施：安全閥（整定壓力0.6MPa）鉛封完好，爆破片（rupturepressure0.8MPa）無變形；應(yīng)急噴淋（水量≥10L/min）、洗眼器（出水流暢）可用；物料：98%濃硫酸（儲槽液位2/3，分析報(bào)告濃度98.2%）、甲苯（儲槽液位1/2，含水率0.05%）；公用工程：冷卻水（溫度≤25℃，壓力0.4MPa）、壓縮空氣（壓力0.7MPa）供應(yīng)正常。2.進(jìn)料：開啟甲苯進(jìn)料閥，通過流量計(jì)向反應(yīng)釜加入甲苯（2000kg，約1.8m3），關(guān)閉進(jìn)料閥；開啟攪拌（轉(zhuǎn)速80r/min），確認(rèn)物料混合均勻（無分層）；緩慢開啟濃硫酸進(jìn)料閥（開度10%），通過流量計(jì)控制進(jìn)料速度（50kg/min），同時(shí)開啟夾套冷卻水（流量15m3/h），維持釜溫≤60℃（初始反應(yīng)放熱）。二、正常操作（10分）1.溫度控制：進(jìn)料階段：濃硫酸滴加時(shí)間3h，控制釜溫6080℃（通過調(diào)節(jié)冷卻水流量）；保溫階段：進(jìn)料完成后，緩慢升溫至120℃（通過夾套蒸汽加熱，速率5℃/min），保溫反應(yīng)2h；實(shí)時(shí)記錄溫度（每15min記錄一次），確保在120±5℃范圍內(nèi)。2.攪拌與物料監(jiān)測：保持?jǐn)嚢柁D(zhuǎn)速80100r/min（防止物料分層）；每30min取樣分析（滴定法測磺酸含量），當(dāng)磺酸含量≥95%時(shí)，視為反應(yīng)終點(diǎn)。3.安全監(jiān)控：觀察壓力表（正常≤0.2MPa），若超0.3MPa報(bào)警，檢查是否因物料分解產(chǎn)生氣體（如CO?）；巡檢管道、閥門，無硫酸霧泄漏（嗅覺無刺激味，地面無積液）；操作人員穿戴防酸堿手套（丁腈材質(zhì)）、護(hù)目鏡（聚碳酸酯）、防護(hù)服（聚乙烯涂層）。三、異常處理（溫度突然升至180℃）（10分）1.立即行動：關(guān)閉濃硫酸進(jìn)料閥（若仍在進(jìn)料），停止加熱（關(guān)閉蒸汽閥）；開啟緊急冷卻（切換冷凍鹽水，溫度≤5℃，流量20m3/h），同時(shí)開啟釜內(nèi)盤管冷卻水（若有）；增大攪拌轉(zhuǎn)速至120r/min（加強(qiáng)物料混合，加快散熱）。2.降溫與泄壓：監(jiān)測溫度變化（每5min記錄一次），若10min內(nèi)降至150℃以下，維持冷卻；若溫度持續(xù)上升（＞185℃），開啟安全閥前的截止閥（正常關(guān)閉），通過放空管將氣體導(dǎo)入吸收塔（堿液噴淋吸收SO?、硫酸霧）；同時(shí)向反應(yīng)釜通入氮?dú)猓髁?0m3/h），