光氣化工藝考試題及答案一、單項選擇題（每題1分，共20分。每題只有一個正確答案，請將正確選項字母填入括號內(nèi)）1.光氣化反應中，CO與Cl?生成COCl?的平衡常數(shù)Kp在400℃時為6.3×10?3。若某時刻測得p(CO)=0.20bar、p(Cl?)=0.30bar、p(COCl?)=0.10bar，則此時反應商Qp與Kp的關系為（）。A.Qp=Kp，系統(tǒng)處于平衡B.Qp<Kp，反應正向進行C.Qp>Kp，反應逆向進行D.無法判斷答案：B解析：Qp=p(COCl?)/[p(CO)·p(Cl?)]=0.10/(0.20×0.30)=1.67；1.67<6.3×10?3不成立，換算為同量綱后實際Qp=0.10/(0.20×0.30)=1.67bar?1，而Kp=6.3×10?3bar?1，故Qp>Kp，反應逆向進行，選C。2.工業(yè)光氣合成塔常用材質(zhì)為（）。A.316L不銹鋼B.鎳基合金C276C.碳鋼內(nèi)襯PTFED.鈦合金Gr.7答案：B解析：C276耐濕氯及光氣腐蝕，長期使用溫度可達600℃，為光氣合成塔標準材質(zhì)。3.光氣泄漏應急處理中，首選的中和劑是（）。A.5%NaHCO?溶液B.10%NH?·H?OC.15%Na?CO?溶液D.18%Ca(OH)?懸濁液答案：C解析：Na?CO?溶液堿性適中，與光氣反應生成無毒Na?CO?·CO?·H?O復鹽，且不易產(chǎn)生二次氣溶膠。4.光氣化反應器設置“冷激”段的主要目的是（）。A.降低COCl?分解率B.抑制副產(chǎn)CCl?生成C.防止催化劑燒結(jié)D.快速移走反應熱，控制熱點答案：D解析：光氣化反應ΔH=107kJ/mol，冷激段注入冷原料氣，使催化劑床層峰值溫度<420℃，防止熱點飛溫。5.光氣純度測定采用硝酸銀比濁法，其檢測下限為（）。A.0.1mg/m3B.0.5mg/m3C.1.0mg/m3D.2.0mg/m3答案：A解析：GB/T160612021規(guī)定，硝酸銀比濁法最低檢出濃度0.1mg/m3（采樣體積30L）。6.光氣裝置安全儀表等級SIL要求中，緊急停車系統(tǒng)應達到（）。A.SIL1B.SIL2C.SIL3D.SIL4答案：C解析：依據(jù)IEC61511，光氣裝置EHS關鍵回路須SIL3，平均需求失效概率PFDavg=10?3~10??。7.光氣在空氣中的嗅閾濃度約為（）。A.0.02ppmB.0.5ppmC.1.5ppmD.5.0ppm答案：B解析：文獻報道光氣嗅閾0.3~0.6ppm，取中位值0.5ppm。8.光氣與苯胺反應生成N苯基甲酰氯，其反應類型屬于（）。A.親電取代B.親核加成消除C.自由基取代D.分子重排答案：B解析：苯胺氮原子親核進攻羰基碳，形成四面體中間體后消除HCl，為加成消除機理。9.光氣儲存罐氣相空間應維持（）氣體氛圍。A.干燥空氣B.氮氣≤40℃露點C.氧氣≥99%D.二氧化碳答案：B解析：防止水分進入生成腐蝕性HCl，氮氣露點≤40℃為行業(yè)規(guī)范。10.光氣裝置火災爆炸危險區(qū)域劃分中，反應器頂部釋放源周圍1.5m范圍屬于（）。A.Zone0B.Zone1C.Zone2D.非危險區(qū)答案：B解析：按GB500582021，連續(xù)級釋放源周圍1.5m劃為Zone1。11.光氣合成催化劑活性組分是（）。A.CuCl?B.ActivatedcarbonC.Pd/CD.PtRh/Al?O?答案：B解析：工業(yè)上采用椰殼活性炭，比表面積>900m2/g，含微量K、Ca促進劑。12.光氣與醇反應生成氯甲酸酯，反應最佳溫度范圍為（）。A.10~0℃B.0~10℃C.20~30℃D.50~60℃答案：A解析：低溫抑制副產(chǎn)碳酸二酯生成，提高氯甲酸酯選擇性>98%。13.光氣裝置尾氣堿洗塔液氣比設計值通常為（）。A.1L/m3B.3L/m3C.5L/m3D.10L/m3答案：C解析：經(jīng)驗數(shù)據(jù)5L/m3可保證出口光氣<1mg/m3，壓降<1kPa。14.光氣儲罐壓力安全閥定壓值一般設為（）。A.0.05MPaB.0.10MPaC.0.15MPaD.0.20MPa答案：B解析：儲罐設計壓力0.25MPa，安全閥起跳壓力0.10MPa，留100%裕量。15.光氣裝置DCS系統(tǒng)冗余配置要求，控制器CPU冗余度為（）。A.1:1B.1:2C.2:2D.3:2答案：A解析：HG/T205592020規(guī)定，光氣裝置DCS須1:1熱備冗余。16.光氣與二甲胺反應生成N,N二甲基甲酰氯，反應摩爾比理論值為（）。A.1:1B.1:2C.2:1D.2:3答案：B解析：二甲胺為二官能團，需2mol胺與1mol光氣反應生成DMFCl。17.光氣裝置消防噴淋強度設計值為（）。A.3L/(min·m2)B.6L/(min·m2)C.10L/(min·m2)D.15L/(min·m2)答案：C解析：GB501602021要求甲B類液體裝置噴淋強度≥10L/(min·m2)。18.光氣合成反應器壓降突然升高，最先排查的儀表是（）。A.進口溫度計B.出口壓力變送器C.催化劑床層差壓D.冷卻水流量計答案：C解析：催化劑粉化或積碳導致床層差壓升高，為首要判斷信號。19.光氣裝置個人防護裝備中，濾毒罐型號應選擇（）。A.3號（褐色）B.4號（灰色）C.7號（黃色）D.8號（綠色）答案：B解析：GB28902021規(guī)定，4號濾毒罐防酸性氣體與光氣，防護濃度<1%。20.光氣裝置首次開車前，系統(tǒng)氣密性試驗壓力為設計壓力的（）。A.1.0倍B.1.15倍C.1.25倍D.1.5倍答案：C解析：TSG212021規(guī)定，極度危害介質(zhì)系統(tǒng)氣密試驗壓力1.25倍設計壓力。二、多項選擇題（每題2分，共20分。每題有兩個或兩個以上正確答案，多選、少選、錯選均不得分）21.下列屬于光氣急性中毒臨床表現(xiàn)的有（）。A.眼刺痛、流淚B.咳嗽、胸悶C.肺水腫延遲發(fā)作D.皮膚紅斑、水皰答案：A、B、C解析：光氣為典型肺刺激性毒物，皮膚接觸癥狀少見。22.光氣合成催化劑失活原因包括（）。A.活性炭微孔堵塞B.氯氣過量導致過度氧化C.水分進入生成HCl腐蝕D.鉀鹽流失答案：A、B、C、D解析：鉀鹽為助劑，流失導致活性中心減少。23.光氣裝置HAZOP分析中，可能導致高液位的偏差有（）。A.進料閥失效全開B.出料泵停機C.液位計假信號D.冷卻器內(nèi)漏答案：A、B、C解析：冷卻器內(nèi)漏導致溫度波動，不直接引起高液位。24.光氣儲罐安全附件包括（）。A.安全閥B.爆破片C.呼吸閥D.阻火器答案：A、B、D解析：光氣儲罐不設呼吸閥，采用氮封密閉。25.光氣裝置應急物資配備要求（）。A.正壓式空氣呼吸器≥2套/班B.重型防化服≥2套/班C.應急堵漏工具箱1套D.便攜式光氣檢測儀≥2臺答案：A、B、C、D解析：AQ/T30352020明確上述配置為最低要求。26.光氣與醇反應副產(chǎn)物有（）。A.碳酸二酯B.烷基氯C.氯化氫D.水答案：A、B、C解析：水不參與主反應，副產(chǎn)HCl由光氣分解產(chǎn)生。27.光氣裝置DCS報警分級中，屬于緊急報警的有（）。A.光氣泄漏≥5ppmB.反應器溫度≥450℃C.儲罐壓力≥0.12MPaD.冷卻水流量低低答案：A、B、D解析：儲罐壓力0.12MPa未達安全閥起跳，屬一般報警。28.光氣裝置防雷類別應劃分為（）。A.第一類B.第二類C.第三類D.不需要防雷答案：A解析：GB500572021規(guī)定，光氣裝置為爆炸危險環(huán)境0區(qū)，屬第一類防雷。29.光氣裝置職業(yè)接觸限值OEL包括（）。A.時間加權平均容許濃度PCTWA0.05mg/m3B.短時間接觸容許濃度PCSTEL0.1mg/m3C.最高容許濃度MAC0.5mg/m3D.生物限值答案：A、B解析：GBZ2.12021規(guī)定光氣無MAC及生物限值。30.光氣裝置VOCs治理技術可行的有（）。A.冷凝回收B.堿液吸收C.活性炭吸附D.蓄熱式氧化RTO答案：B、C、D解析：光氣常壓沸點8.2℃，冷凝回收效率低且不安全。三、判斷題（每題1分，共10分。正確打“√”，錯誤打“×”）31.光氣在干燥狀態(tài)下對碳鋼腐蝕速率<0.1mm/a。（）答案：√32.光氣合成反應器入口CO與Cl?摩爾比控制在1.05:1可減少氯氣過剩。（）答案：√33.光氣裝置可以使用四氟乙烯墊片，因其耐光氣性能優(yōu)異。（）答案：×解析：PTFE在>150℃時易冷流，光氣裝置高溫部位采用柔性石墨復合墊。34.光氣泄漏時，可用氨水噴霧進行簡易中和。（）答案：√35.光氣與液堿反應生成碳酸鈉和氯化鈉，反應放熱明顯，需控制溫度<40℃。（）答案：√36.光氣裝置防雷接地電阻要求≤10Ω。（）答案：×解析：第一類防雷沖擊接地電阻≤4Ω。37.光氣裝置可以使用銅制閥門，因為銅表面形成致密氧化膜。（）答案：×解析：銅與濕光氣生成CuCl?，腐蝕速率快，禁用。38.光氣裝置消防廢水必須經(jīng)破氰處理后方可排放。（）答案：√39.光氣裝置可以使用紅外氣體分析儀進行在線監(jiān)測。（）答案：√40.光氣裝置安全閥排放口應引至高空≥15m排放。（）答案：×解析：須引至堿洗塔吸收，禁止直接高空排放。四、填空題（每空1分，共20分）41.光氣化學式為________，分子量________，常溫常壓下為________色氣體，具有________氣味。答案：COCl?；98.92；無色；霉草或爛蘋果42.光氣合成反應熱ΔH=________kJ/mol，屬于________熱反應，工業(yè)上采用________固定床反應器，催化劑為________。答案：107；放；列管式；活性炭43.光氣在空氣中最高允許濃度PCTWA為________mg/m3，立即威脅生命或健康濃度IDLH為________ppm。答案：0.05；244.光氣儲罐氮封壓力一般控制在________kPa，氮氣純度≥________%，露點≤________℃。答案：0.5~1.5；99.9；4045.光氣裝置應急預案演練頻次為________次/年，演練內(nèi)容包括________、________、________。答案：2；泄漏處置；人員疏散；醫(yī)療救護46.光氣與苯酚反應生成________，進一步與過量苯酚反應生成________，該反應稱為________過程。答案：苯基氯甲酸酯；碳酸二苯酯；酯交換47.光氣裝置關鍵設備采用________檢測技術進行在線壁厚監(jiān)測，檢測精度可達________mm。答案：超聲導波；0.148.光氣裝置火炬系統(tǒng)點火方式采用________與________雙重保障，確保________秒內(nèi)成功點燃。答案：高空點火；地面內(nèi)傳焰；549.光氣裝置職業(yè)健康檢查周期為________，檢查項目包括________、________、________。答案：1年；胸片（X射線）、肺功能、血常規(guī)50.光氣裝置DCS系統(tǒng)冗余I/O卡件配置比例不低于________%，CPU負荷率正常運行≤________%，事故≤________%。答案：30；40；60五、簡答題（每題6分，共30分）51.簡述光氣合成反應器熱點溫度控制策略。答案：1.采用多段冷激，每段設溫度聯(lián)鎖，超溫時自動注入冷原料氣；2.催化劑分段裝填，段間設冷卻盤管；3.出口氣體循環(huán)稀釋，降低反應速率；4.設置緊急冷卻系統(tǒng)，高壓氮氣霧化脫鹽水直接注入床層；5.采用模型預測控制MPC，提前預測溫度變化趨勢，調(diào)節(jié)CO/Cl?比。52.寫出光氣與氨水反應的化學方程式，并說明反應控制要點。答案：COCl?+4NH?·H?O→(NH?)?CO?+2NH?Cl+2H?O?？刂埔c：1.氨水濃度15%~20%，過量1.5倍；2.溫度<40℃，采用外循環(huán)冷卻；3.pH終點≥9，防止光氣逸出；4.反應器設填料段，氣液逆流；5.尾氣設第二級堿洗，確保出口<0.5mg/m3。53.說明光氣裝置SIL3回路的驗證計算步驟。答案：1.確定安全功能及需求失效概率PFDSIL3=10?3~10??；2.劃分子系統(tǒng)（傳感器、邏輯器、執(zhí)行元件）；3.查失效模式數(shù)據(jù)（FMEDA），得λDU；4.計算PFDavg=λDU·TI/2+λDD·MTTR；5.冗余結(jié)構(gòu)采用1oo2，PFDsys=ΣPFDi；6.驗證PFDsys≤10?3；7.計算MTTFS，確?！?0年；8.編制驗證報告，經(jīng)第三方認證。54.列舉光氣裝置四種常用泄漏檢測技術并比較其優(yōu)缺點。答案：1.電化學傳感器：成本低、響應快，但壽命短、易中毒；2.紫外差分吸收DOAS：實時、非接觸，維護量小，但價格高；3.光聲光譜PAS：靈敏度高0.01ppm，需頻繁校準；4.激光紅外TDLAS：選擇性強，抗干擾，適用于惡劣環(huán)境，投資大。綜合推薦：邊界用DOAS，點源用TDLAS，便攜用電化學。55.闡述光氣裝置開停車階段的風險控制措施。答案：開車：1.氮氣置換至O?<0.5%；2.催化劑預干燥120℃、0.09MPa保持4h；3.引入CO后緩慢升壓，速率<0.1MPa/min；4.建立循環(huán)，床層溫度>120℃方可通Cl?；5.設旁路吸收塔，不合格尾氣返回洗滌。停車：1.先停Cl?，CO吹掃至出口無游離氯；2.氮氣置換，光氣濃度<1ppm；3.床層降溫<50℃方可打開反應器；4.盲板隔離，粘貼光氣警示牌；5.作業(yè)人員佩戴A級防化服，雙人作業(yè)。六、計算題（每題10分，共20分）56.某光氣合成塔年產(chǎn)COCl?50kt，年運行8000h，反應選擇性98%，CO單程轉(zhuǎn)化率85%。求：(1)每小時CO進料量（kmol/h）；(2)反應器出口未反應CO量（kmol/h）；(3)若循環(huán)比3:1，循環(huán)氣中CO濃度為多少（mol%）？答案：(1)COCl?產(chǎn)量=50000×10