氧化工藝作業(yè)模擬考試題庫(kù)附答案一、單項(xiàng)選擇題（共20題，每題2分，共40分）1.下列哪種物質(zhì)常用作氣相氧化反應(yīng)的氧化劑？（）A.氮?dú)釨.氫氣C.空氣D.二氧化碳答案：C解析：氣相氧化反應(yīng)中，空氣（含21%氧氣）是最常用的氧化劑，成本低且易獲取；純氧需嚴(yán)格控制氧含量以避免爆炸，氮?dú)?、氫氣、二氧化碳無(wú)氧化性。2.乙烯氧化制環(huán)氧乙烷工藝中，核心催化劑是（）。A.鐵基催化劑B.銀催化劑C.銅基催化劑D.鉑催化劑答案：B解析：乙烯氧化制環(huán)氧乙烷采用銀催化劑（如負(fù)載在α-Al?O?上的Ag），其選擇性高，可抑制乙烯完全氧化為CO?和H?O的副反應(yīng)。3.氧化反應(yīng)的典型特征是（）。A.吸熱反應(yīng)B.放熱反應(yīng)C.無(wú)熱量變化D.先吸熱后放熱答案：B解析：氧化反應(yīng)本質(zhì)是物質(zhì)與氧結(jié)合或失去電子的過程，通常伴隨化學(xué)鍵斷裂與重組，釋放大量熱量（如烴類氧化生成CO?和H?O）。4.氧化工藝中，反應(yīng)器內(nèi)氧含量過高最可能導(dǎo)致（）。A.反應(yīng)速率降低B.催化劑失活C.爆炸風(fēng)險(xiǎn)D.產(chǎn)物純度提高答案：C解析：多數(shù)氧化反應(yīng)物料（如烴類、醇類）與氧氣混合易形成爆炸性混合物，氧含量超過爆炸上限會(huì)引發(fā)劇烈爆炸。5.丙烯氧化制丙烯醛工藝中，反應(yīng)器類型通常為（）。A.固定床反應(yīng)器B.流化床反應(yīng)器C.釜式反應(yīng)器D.管式反應(yīng)器答案：A解析：丙烯氧化制丙烯醛使用固體顆粒催化劑（如Mo-Bi系復(fù)合氧化物），固定床反應(yīng)器可穩(wěn)定催化劑床層，適合氣-固相催化反應(yīng)。6.氧化工藝中，緊急停車時(shí)應(yīng)優(yōu)先（）。A.切斷氧化劑供應(yīng)B.關(guān)閉產(chǎn)物出料閥C.開啟泄壓閥D.啟動(dòng)備用電源答案：A解析：氧化劑（如氧氣、空氣）是氧化反應(yīng)的關(guān)鍵反應(yīng)物，切斷其供應(yīng)可快速終止反應(yīng)，避免因熱量累積引發(fā)超溫超壓。7.下列哪種物質(zhì)不屬于氧化工藝的常見副產(chǎn)物？（）A.二氧化碳B.水C.過氧化物D.氮?dú)獯鸢福篋解析：氮?dú)鉃槎栊詺怏w，通常作為稀釋劑或保護(hù)氣，不會(huì)作為氧化反應(yīng)副產(chǎn)物；二氧化碳、水是完全氧化產(chǎn)物，過氧化物是部分氧化的不穩(wěn)定中間產(chǎn)物。8.氧化反應(yīng)器的溫度控制精度通常要求（）。A.±1℃B.±5℃C.±10℃D.±20℃答案：A解析：氧化反應(yīng)放熱劇烈，溫度波動(dòng)超過±1℃可能導(dǎo)致反應(yīng)失控（如飛溫）或催化劑失活，需高精度溫控（如通過夾套冷卻水或內(nèi)盤管移熱）。9.過氧化氫（H?O?）作為氧化劑時(shí)，使用前需檢測(cè)的關(guān)鍵參數(shù)是（）。A.密度B.pH值C.濃度D.顏色答案：C解析：H?O?濃度過高易分解（2H?O?→2H?O+O?↑）并釋放大量熱量，需嚴(yán)格控制濃度（如工業(yè)常用30%~50%水溶液）以避免分解爆炸。10.氧化工藝尾氣處理中，若檢測(cè)到可燃?xì)怏w濃度超過（）LEL（爆炸下限），需立即停車。A.10%B.20%C.50%D.80%答案：B解析：為確保安全，尾氣中可燃?xì)怏w濃度需控制在爆炸下限的20%以下，超過此值可能因靜電或火花引發(fā)爆炸。11.固定床氧化反應(yīng)器中，催化劑床層壓降突然升高的可能原因是（）。A.催化劑活性降低B.原料氣流量減小C.催化劑結(jié)焦堵塞D.冷卻水量增加答案：C解析：催化劑結(jié)焦（如積碳）會(huì)堵塞床層孔隙，導(dǎo)致氣體流動(dòng)阻力增大，壓降升高；原料氣流量減小會(huì)降低壓降，催化劑活性降低不直接影響壓降。12.氧化工藝中，使用空氣作為氧化劑時(shí)，需控制的關(guān)鍵參數(shù)是（）。A.空氣濕度B.空氣壓力C.氧含量D.空氣流量答案：C解析：空氣氧含量固定（約21%），但需與可燃物料混合后控制在爆炸極限外（如烴類-空氣混合物氧含量需低于爆炸上限）。13.環(huán)氧乙烷（EO）氧化工藝中，最主要的安全風(fēng)險(xiǎn)是（）。A.EO中毒B.EO分解爆炸C.設(shè)備腐蝕D.催化劑粉塵答案：B解析：EO化學(xué)性質(zhì)活潑，高溫（>400℃）或遇酸、堿易分解（2C?H?O→2CH?+CO?），釋放大量熱量和氣體，引發(fā)爆炸。14.氧化反應(yīng)中，催化劑的主要作用是（）。A.提高反應(yīng)溫度B.降低反應(yīng)活化能C.增加反應(yīng)物濃度D.減少產(chǎn)物收率答案：B解析：催化劑通過改變反應(yīng)路徑，降低活化能，從而提高反應(yīng)速率或選擇性，不改變反應(yīng)熱力學(xué)平衡。15.氧化工藝中，冷卻水突然中斷時(shí)，應(yīng)立即（）。A.增加進(jìn)料量B.關(guān)閉所有閥門C.通入惰性氣體（如氮?dú)猓〥.提高反應(yīng)器壓力答案：C解析：冷卻水中斷會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)器熱量無(wú)法移除，通入氮?dú)饪上♂尫磻?yīng)物濃度、帶走熱量并隔絕氧氣，防止爆炸。16.下列哪項(xiàng)不是氧化工藝的主要危險(xiǎn)有害因素？（）A.火災(zāi)B.中毒窒息C.噪聲D.化學(xué)灼傷答案：C解析：氧化工藝涉及易燃物料（如烴類）、有毒物質(zhì)（如丙烯醛、EO）、強(qiáng)氧化劑（如H?O?），主要危險(xiǎn)為火災(zāi)、爆炸、中毒、化學(xué)灼傷；噪聲為一般工業(yè)危害，非主要。17.丙烯氧化制丙烯酸工藝中，反應(yīng)器入口溫度通?？刂圃冢ǎ?。A.50~100℃B.150~200℃C.250~350℃D.400~500℃答案：C解析：丙烯氧化分兩步（丙烯→丙烯醛→丙烯酸），需較高溫度（250~350℃）以激活Mo-V系催化劑，促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行。18.氧化工藝中，氧分析儀的作用是（）。A.監(jiān)測(cè)反應(yīng)器內(nèi)氧氣濃度B.測(cè)量產(chǎn)物中氧含量C.檢測(cè)冷卻水含氧量D.分析催化劑含氧量答案：A解析：氧分析儀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)反應(yīng)器或混合氣體中氧氣濃度，防止超過爆炸極限，是安全聯(lián)鎖的關(guān)鍵儀表。19.過氧化物（如過氧化二叔丁基）儲(chǔ)存時(shí)，應(yīng)避免（）。A.低溫環(huán)境B.與還原劑混存C.充氮?dú)獗Ｗo(hù)D.避光保存答案：B解析：過氧化物具有強(qiáng)氧化性，與還原劑（如有機(jī)物、金屬粉末）接觸會(huì)發(fā)生劇烈氧化還原反應(yīng)，引發(fā)燃燒或爆炸。20.氧化反應(yīng)失控的典型現(xiàn)象是（）。A.反應(yīng)器壓力下降B.溫度持續(xù)快速上升C.產(chǎn)物流量增加D.催化劑床層壓降減小答案：B解析：反應(yīng)失控時(shí)，熱量無(wú)法及時(shí)移除，溫度會(huì)急劇上升（飛溫），最終可能導(dǎo)致設(shè)備超壓爆炸。二、判斷題（共15題，每題1分，共15分。正確打“√”，錯(cuò)誤打“×”）1.氧化反應(yīng)一定需要氧氣參與。（）答案：×解析：廣義氧化反應(yīng)指物質(zhì)失去電子的過程，不一定需要氧氣（如氯氣氧化Fe2+為Fe3+）。2.氧化工藝中，反應(yīng)器材質(zhì)需選擇耐腐蝕材料（如不銹鋼）。（）答案：√解析：氧化反應(yīng)常涉及酸性物質(zhì)（如丙烯酸）、強(qiáng)氧化劑（如H?O?），普通碳鋼易腐蝕，需用304/316L不銹鋼。3.流化床氧化反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)是傳熱效率高，適合強(qiáng)放熱反應(yīng)。（）答案：√解析：流化床中催化劑顆粒劇烈運(yùn)動(dòng)，與氣體充分混合，傳熱系數(shù)高（可達(dá)100~500W/(m2·K)），適合放熱劇烈的反應(yīng)。4.氧化工藝中，氧含量越高，反應(yīng)速率越快，因此應(yīng)盡可能提高氧濃度。（）答案：×解析：氧濃度過高會(huì)使混合氣體進(jìn)入爆炸極限范圍，需在安全范圍內(nèi)（低于爆炸下限）控制氧含量。5.緊急停車后，需立即打開反應(yīng)器人孔進(jìn)行檢修。（）答案：×解析：反應(yīng)器內(nèi)可能殘留可燃?xì)怏w或高溫物料，需先降溫、置換（通入氮?dú)庵裂鹾?lt;0.5%），檢測(cè)合格后方可打開人孔。6.催化劑失活后，可通過高溫焙燒再生（如燒除積碳）。（）答案：√解析：積碳失活的催化劑（如銀催化劑）可在空氣或氧氣中焙燒（400~500℃），將積碳轉(zhuǎn)化為CO?移除，恢復(fù)活性。7.氧化工藝尾氣可直接排放，無(wú)需處理。（）答案：×解析：尾氣中可能含未反應(yīng)的可燃?xì)怏w（如乙烯）、有毒物質(zhì)（如丙烯醛），需經(jīng)焚燒（RTO）或吸收處理達(dá)標(biāo)后排放。8.過氧化苯甲酰（BPO）屬于穩(wěn)定氧化劑，可長(zhǎng)期儲(chǔ)存。（）答案：×解析：BPO受熱（>70℃）易分解（C?H?COO)?→2C?H?·+2CO?↑），需低溫（<30℃）、避光儲(chǔ)存，且儲(chǔ)存期通常不超過6個(gè)月。9.氧化反應(yīng)中，副反應(yīng)的發(fā)生會(huì)降低主產(chǎn)物收率，但不會(huì)影響安全性。（）答案：×解析：部分副產(chǎn)物（如過氧化物、乙炔）性質(zhì)不穩(wěn)定，可能分解爆炸（如環(huán)氧乙烷生產(chǎn)中副產(chǎn)乙炔易聚合放熱）。10.氧化反應(yīng)器的壓力控制主要通過調(diào)節(jié)進(jìn)料量和出料量實(shí)現(xiàn)。（）答案：√解析：壓力過高時(shí)，可減少進(jìn)料或增加出料；壓力過低時(shí)，可增加進(jìn)料或減少出料，維持系統(tǒng)壓力平衡。11.氫氣可作為氧化工藝的惰性保護(hù)氣使用。（）答案：×解析：氫氣是可燃?xì)怏w（爆炸極限4%~75%），不能作為保護(hù)氣；惰性保護(hù)氣應(yīng)為氮?dú)?、氬氣等?2.氧化工藝中，溫度聯(lián)鎖的作用是當(dāng)溫度超限時(shí)自動(dòng)切斷進(jìn)料。（）答案：√解析：溫度聯(lián)鎖（如TIS-101）設(shè)定上限值（如300℃），超限時(shí)觸發(fā)聯(lián)鎖，切斷氧化劑/物料進(jìn)料閥，啟動(dòng)緊急冷卻。13.催化劑裝填時(shí)，無(wú)需控制床層高度，只要填滿反應(yīng)器即可。（）答案：×解析：催化劑床層高度需嚴(yán)格控制，過高會(huì)增加壓降，過低會(huì)降低反應(yīng)接觸時(shí)間，影響轉(zhuǎn)化率，通常按設(shè)計(jì)高度±5%裝填。14.氧化反應(yīng)中，物料停留時(shí)間越長(zhǎng)，轉(zhuǎn)化率越高，因此應(yīng)盡可能延長(zhǎng)停留時(shí)間。（）答案：×解析：停留時(shí)間過長(zhǎng)可能導(dǎo)致主產(chǎn)物進(jìn)一步氧化（如乙烯氧化制EO時(shí)，EO停留時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)被氧化為CO?），需優(yōu)化停留時(shí)間以提高選擇性。15.氧化工藝中，設(shè)備接地是為了防止靜電積累引發(fā)火災(zāi)爆炸。（）答案：√解析：可燃物料（如丙烯）在管道中流動(dòng)易產(chǎn)生靜電，設(shè)備接地（接地電阻<10Ω）可導(dǎo)走靜電，避免火花引燃。三、簡(jiǎn)答題（共8題，每題5分，共40分）1.簡(jiǎn)述氧化工藝的主要危險(xiǎn)特點(diǎn)。答案：（1）強(qiáng)放熱性：氧化反應(yīng)釋放大量熱量（如乙烯完全氧化熱約1320kJ/mol），若移熱不及時(shí)會(huì)導(dǎo)致飛溫、超壓爆炸；（2）氧化劑危險(xiǎn)性：氧氣、H?O?等氧化劑具有強(qiáng)氧化性，與可燃物料（如烴類）混合易形成爆炸性混合物（如乙烯-氧混合物爆炸極限3%~80%）；（3）副產(chǎn)物風(fēng)險(xiǎn)：部分副產(chǎn)物（如過氧化物、乙炔）性質(zhì)不穩(wěn)定，易分解爆炸（如過氧化二叔丁基分解溫度僅115℃）；（4）物料毒性：產(chǎn)物或中間產(chǎn)物多為有毒物質(zhì)（如丙烯醛LC50=26ppm），泄漏可導(dǎo)致中毒窒息；（5）設(shè)備腐蝕：酸性產(chǎn)物（如丙烯酸）或強(qiáng)氧化劑（如HNO?）會(huì)腐蝕設(shè)備，引發(fā)物料泄漏。2.固定床氧化反應(yīng)器與流化床氧化反應(yīng)器的主要區(qū)別是什么？答案：（1）催化劑狀態(tài)：固定床催化劑顆粒靜止（粒徑2~5mm），流化床催化劑顆粒流化（粒徑0.1~0.5mm）；（2）傳熱效率：流化床因顆粒劇烈運(yùn)動(dòng)，傳熱系數(shù)高（100~500W/(m2·K)），適合強(qiáng)放熱反應(yīng)；固定床傳熱系數(shù)較低（50~150W/(m2·K)），需通過內(nèi)盤管或夾套強(qiáng)化傳熱；（3）操作連續(xù)性：流化床可連續(xù)進(jìn)料、出料，適合大規(guī)模生產(chǎn)；固定床多為間歇或半連續(xù)操作；（4）催化劑磨損：流化床催化劑易磨損（細(xì)顆粒碰撞），需定期補(bǔ)充；固定床催化劑磨損小，壽命更長(zhǎng)；（5）適用反應(yīng)：固定床適合高轉(zhuǎn)化率、高選擇性反應(yīng)（如乙烯氧化制EO）；流化床適合熱效應(yīng)大、需均勻溫度的反應(yīng)（如萘氧化制苯酐）。3.氧化工藝中，為什么要嚴(yán)格控制反應(yīng)器內(nèi)氧含量？答案：（1）防爆要求：多數(shù)氧化物料（如丙烯、甲醇）與氧氣混合存在爆炸極限（如丙烯-氧爆炸極限2.4%~10.3%），氧含量超過爆炸上限會(huì)形成爆炸性混合物，遇火源（如靜電、高溫）引發(fā)爆炸；（2）選擇性控制：氧含量過高會(huì)導(dǎo)致主產(chǎn)物深度氧化（如乙烯氧化制EO時(shí)，氧含量過高會(huì)生成CO?和H?O），降低主產(chǎn)物收率；（3）設(shè)備安全：高氧含量會(huì)加速設(shè)備氧化腐蝕（如不銹鋼在高氧環(huán)境中易發(fā)生晶間腐蝕），縮短設(shè)備壽命；（4）副反應(yīng)抑制：氧含量過高可能促進(jìn)副反應(yīng)（如生成過氧化物），增加物料不穩(wěn)定性（如過氧化物分解爆炸風(fēng)險(xiǎn)）。4.氧化反應(yīng)溫度失控（飛溫）的應(yīng)急處理步驟是什么？答案：（1）立即觸發(fā)緊急停車聯(lián)鎖：切斷氧化劑（如空氣、氧氣）和物料進(jìn)料閥，停止反應(yīng)；（2）啟動(dòng)緊急冷卻：全開反應(yīng)器夾套/內(nèi)盤管冷卻水閥，或通入低溫介質(zhì)（如冷凍鹽水）快速移熱；（3）通入惰性氣體置換：向反應(yīng)器內(nèi)通入氮?dú)猓ɑ蛘羝?，稀釋可燃物料濃度，帶走熱量并隔絕氧氣；（4）泄壓防爆：若溫度持續(xù)上升，開啟安全閥或爆破片泄壓，防止設(shè)備超壓爆炸；（5）監(jiān)測(cè)關(guān)鍵參數(shù)：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)反應(yīng)器溫度、壓力、氧含量，確認(rèn)無(wú)復(fù)燃風(fēng)險(xiǎn)后，逐步降溫至常溫；（6）排查原因：檢查冷卻系統(tǒng)（如水泵故障、冷卻水管道堵塞）、進(jìn)料流量計(jì)（如失控導(dǎo)致過量進(jìn)料）、催化劑活性（如突然升高引發(fā)反應(yīng)加?。?。5.氧化工藝中，催化劑失活的常見原因及處理措施有哪些？答案：（1）積碳失活：反應(yīng)物在催化劑表面結(jié)焦（如烴類氧化生成積碳），覆蓋活性位點(diǎn)；處理：高溫（400~500℃）通空氣/氧氣焙燒，燒除積碳（反應(yīng)：C+O?→CO?）。（2）中毒失活：原料中雜質(zhì)（如S、P、As）與活性位點(diǎn)結(jié)合（如Ag催化劑被S中毒）；處理：更換原料（控制雜質(zhì)含量<1ppm），或采用保護(hù)劑（如預(yù)反應(yīng)器裝填脫毒劑）。（3）燒結(jié)失活：高溫導(dǎo)致催化劑晶粒長(zhǎng)大（如Ag顆粒燒結(jié)），比表面積減??；處理：降低反應(yīng)溫度（控制在催化劑耐受范圍內(nèi)），或更換新催化劑。（4）機(jī)械失活：催化劑顆粒破碎（如固定床壓降過高導(dǎo)致擠壓），床層堵塞；處理：裝填時(shí)控制顆粒強(qiáng)度（壓碎強(qiáng)度>100N/顆），避免床層壓降過大（<0.1MPa/m）。6.氧化工藝尾氣處理的常用方法及適用場(chǎng)景是什么？答案：（1）焚燒法（RTO/TO）：將尾氣中可燃組分（如乙烯、丙烯）在高溫（800~1000℃）下燃燒為CO?和H?O；適用：高濃度（>1%）、可燃、無(wú)腐蝕性的尾氣（如環(huán)氧乙烷裝置尾氣）。（2）吸收法：用溶劑（如水、堿液）吸收尾氣中可溶性物質(zhì)（如丙烯酸、H?O?）；適用：水溶性或堿性物質(zhì)（如丙烯氧化尾氣中的丙烯酸，可用水吸收）。（3）催化氧化法：在催化劑（如Pt、Pd）作用下，低溫（200~400℃）氧化可燃組分；適用：低濃度（<1%）、需節(jié)能的尾氣（如甲醇氧化尾氣）。（4）吸附法：用活性炭、分子篩吸附尾氣中有機(jī)物；適用：微量（ppm級(jí)）、高價(jià)值組分回收（如環(huán)氧乙烷尾氣中EO回收）。7.氧化工藝中，如何防止過氧化物的生成與積累？答案：（1）控制反應(yīng)條件：避免低溫、高氧含量（過氧化物易在低溫、富氧環(huán)境生成），如乙烯氧化制EO時(shí)，控制反應(yīng)溫度>200℃，抑制EO進(jìn)一步氧化為過氧化物；（2）添加阻聚劑：向物料中加入阻聚劑（如對(duì)苯二酚），終止自由基反應(yīng)鏈（過氧化物生成通常為自由基機(jī)理）；（3）定期檢測(cè)：使用過氧化物檢測(cè)試紙（如碘化鉀-淀粉試紙）或儀器（如高效液相色譜），監(jiān)測(cè)物料中過氧化物含量（控制<50ppm）；（4）及時(shí)處理：若檢測(cè)到過氧化物超標(biāo)，可加入還原劑（如亞硫酸鈉）分解過氧化物（反應(yīng)：R-O-O-H+Na?SO?→R-OH+Na?SO?）；（5）設(shè)備設(shè)計(jì)：避免物料在死角滯留（如管道彎頭、閥門間隙），防止過氧化物積累（滯留時(shí)間越長(zhǎng)，過氧化物生成量越多）。8.氧化工藝中，安全聯(lián)鎖系統(tǒng)（SIS）的主要功能有哪些？答案：（1）溫度聯(lián)鎖：當(dāng)反應(yīng)器溫度超過設(shè)定值（如T高=300℃），自動(dòng)切斷氧化劑/物料進(jìn)料閥，啟動(dòng)緊急冷卻；（2）壓力聯(lián)鎖：當(dāng)反應(yīng)器壓力超過設(shè)計(jì)壓力（如P高=2.5MPa），開啟安全閥泄壓，并觸發(fā)停車；（3）氧含量聯(lián)鎖：當(dāng)混合氣體中氧含量超過安全值（如O?高=8%），切斷氧氣進(jìn)料，通入氮?dú)庀♂?；?）流量聯(lián)鎖：當(dāng)進(jìn)料流量異常（如物料流量低低=100kg/h），觸發(fā)停車，防止催化劑床層干燒；（5）液位聯(lián)鎖：當(dāng)反應(yīng)器/塔器液位過高（如L高=90%），停止進(jìn)料并開啟出料閥；液位過低（如L低=10%），停止出料并補(bǔ)充物料；（6）緊急停車按鈕（ESD）：現(xiàn)場(chǎng)或控制室手動(dòng)觸發(fā)，實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)停車（關(guān)閉所有進(jìn)料閥、啟動(dòng)泄壓/冷卻）。四、案例分析題（共1題，15分）場(chǎng)景：某化工廠丙烯氧化制丙烯酸裝置，反應(yīng)器為固定床，催化劑為Mo-V系復(fù)合氧化物。某日，操作員發(fā)現(xiàn)反應(yīng)器溫度從280℃快速升至320℃，同時(shí)壓力從0.3MPa升至0.5MPa，氧含量分析儀顯示入口混合氣體氧含量為9%（安全值<8%）。問題：1.分析溫度、壓力升高及氧含量超標(biāo)的可能原因。（7分）2.提出應(yīng)急處理措施。（8分）答案：1.可能原因分析：（