2025年硝化工藝試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共30分）1.混酸硝化工藝中，硫酸的主要作用是（）A.提供酸性環(huán)境B.作為稀釋劑降低反應(yīng)速率C.與硝酸形成硝化活性物種并吸收反應(yīng)提供的水D.直接參與硝化反應(yīng)提供磺酸基答案：C2.硝化反應(yīng)屬于（）A.吸熱反應(yīng)，需持續(xù)加熱B.放熱反應(yīng)，需嚴(yán)格控制熱量移除C.自催化反應(yīng)，初期速率慢后期加快D.可逆反應(yīng)，需通過減壓促進(jìn)正向進(jìn)行答案：B3.某硝化反應(yīng)釜設(shè)計(jì)溫度為55±2℃，當(dāng)溫度升至65℃時(shí)，安全連鎖系統(tǒng)應(yīng)首先觸發(fā)（）A.開啟緊急冷卻水閥B.停止攪拌防止熱量積聚C.自動注入反應(yīng)抑制劑D.啟動泄壓閥降低釜內(nèi)壓力答案：A4.硝化工藝中，若原料甲苯與混酸的摩爾比超過設(shè)計(jì)值1.2:1，最可能引發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)是（）A.產(chǎn)物收率降低B.反應(yīng)體系黏度增大C.反應(yīng)熱失控導(dǎo)致超溫D.設(shè)備腐蝕加劇答案：C5.硝化產(chǎn)物如硝基苯的儲存溫度應(yīng)控制在（）A.0-10℃B.20-30℃C.40-50℃D.60℃以上答案：A6.硝化反應(yīng)中，攪拌裝置的主要安全作用是（）A.提高傳熱效率，避免局部過熱B.促進(jìn)原料汽化，增大反應(yīng)接觸面積C.降低反應(yīng)活化能，加快反應(yīng)速率D.防止產(chǎn)物結(jié)晶堵塞管道答案：A7.采用絕熱硝化工藝時(shí)，反應(yīng)熱主要通過（）移除A.夾套冷卻水B.原料自身汽化吸熱C.外循環(huán)換熱器D.反應(yīng)產(chǎn)物的顯熱帶走答案：D8.硝化工藝中，硝酸的濃度過高可能導(dǎo)致（）A.反應(yīng)速率過慢B.副反應(yīng)（如氧化）加劇C.設(shè)備材質(zhì)要求降低D.產(chǎn)物溶解度增大答案：B9.硝化反應(yīng)釜的爆破片設(shè)計(jì)爆破壓力應(yīng)（）A.等于操作壓力B.略高于設(shè)計(jì)壓力C.低于操作壓力的1.1倍D.不超過設(shè)備設(shè)計(jì)壓力的90%答案：B10.硝化工藝中，檢測可燃?xì)怏w濃度的報(bào)警值應(yīng)設(shè)定為爆炸下限的（）A.5%B.10%-20%C.50%D.80%答案：B11.硝化反應(yīng)終點(diǎn)判斷最可靠的方法是（）A.反應(yīng)時(shí)間計(jì)時(shí)B.溫度變化趨勢C.在線紅外光譜分析D.取樣滴定分析答案：C12.硝化工藝中，若發(fā)現(xiàn)冷卻水管路結(jié)垢，應(yīng)優(yōu)先采取的措施是（）A.提高冷卻水壓力B.切換備用冷卻系統(tǒng)C.繼續(xù)運(yùn)行觀察D.降低反應(yīng)溫度設(shè)定值答案：B13.硝化產(chǎn)物分離時(shí)，若采用堿洗工藝，堿液濃度過高可能導(dǎo)致（）A.產(chǎn)物水解損失B.分離效率提高C.設(shè)備腐蝕減輕D.廢水pH值降低答案：A14.硝化反應(yīng)中，若氮?dú)饷芊庀到y(tǒng)失效，最可能引發(fā)的事故是（）A.物料泄漏導(dǎo)致中毒B.空氣進(jìn)入引發(fā)燃爆C.反應(yīng)溫度下降D.攪拌電機(jī)過載答案：B15.硝化工藝安全評價(jià)中，HAZOP分析的核心是（）A.計(jì)算事故后果嚴(yán)重度B.識別工藝偏差及潛在風(fēng)險(xiǎn)C.確定安全設(shè)施設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)D.評估操作人員技能水平答案：B二、多項(xiàng)選擇題（每題3分，共30分，少選得1分，錯(cuò)選不得分）1.硝化工藝的主要危險(xiǎn)特性包括（）A.強(qiáng)放熱性，易導(dǎo)致反應(yīng)失控B.反應(yīng)產(chǎn)物多具有燃爆性（如硝基化合物）C.原料（如硝酸）具有強(qiáng)腐蝕性D.反應(yīng)體系為均相，無分層風(fēng)險(xiǎn)答案：ABC2.硝化工藝安全控制的關(guān)鍵參數(shù)包括（）A.反應(yīng)溫度、壓力B.攪拌轉(zhuǎn)速C.原料進(jìn)料流量及比例D.冷卻水進(jìn)出口溫差答案：ABCD3.硝化反應(yīng)失控的主要表現(xiàn)有（）A.溫度持續(xù)上升且超過聯(lián)鎖設(shè)定值B.壓力快速升高C.攪拌電流異常增大D.尾氣中氮氧化物濃度降低答案：ABC4.硝化工藝中，本質(zhì)安全設(shè)計(jì)措施包括（）A.采用微通道反應(yīng)器替代間歇釜式反應(yīng)器B.設(shè)置雙重溫度檢測儀表C.原料儲罐配置氮封系統(tǒng)D.操作人員佩戴防化手套答案：ABC5.硝化產(chǎn)物（如二硝基甲苯）的危險(xiǎn)特性包括（）A.高溫下易分解爆炸B.與強(qiáng)還原劑接觸可能劇烈反應(yīng)C.不溶于水，泄漏后難以稀釋D.對皮膚無刺激性答案：ABC6.硝化工藝中，混酸配制的安全要求包括（）A.先加硫酸后加硝酸，避免局部過熱B.配制過程中持續(xù)攪拌C.控制配制溫度不超過40℃D.使用普通碳鋼容器配制答案：ABC7.硝化反應(yīng)釜緊急停車的觸發(fā)條件包括（）A.攪拌電機(jī)故障停機(jī)B.冷卻水壓力低于0.2MPaC.溫度10分鐘內(nèi)上升5℃D.原料儲罐液位低于最低報(bào)警值答案：AB8.硝化工藝尾氣處理的常用方法有（）A.堿液吸收（中和氮氧化物）B.催化還原（如SCR技術(shù)）C.直接排放至大氣D.活性炭吸附有機(jī)組分答案：ABD9.硝化工藝中，設(shè)備選材需考慮的因素有（）A.物料的腐蝕性（如硝酸、硫酸）B.操作溫度和壓力C.物料的磨蝕性（如固體顆粒）D.設(shè)備的美觀性答案：ABC10.硝化工藝事故應(yīng)急處置原則包括（）A.優(yōu)先保障人員安全B.立即切斷所有進(jìn)料C.盡可能保持?jǐn)嚢璺乐咕植窟^熱D.直接使用水撲救硝基化合物火災(zāi)答案：ABC三、判斷題（每題1分，共10分，正確打√，錯(cuò)誤打×）1.硝化反應(yīng)中，提高反應(yīng)溫度可以加快反應(yīng)速率，因此應(yīng)盡量提高溫度以提高產(chǎn)能。（）答案：×2.硝化工藝中，硝酸可單獨(dú)作為硝化劑使用，無需與硫酸混合。（）答案：×3.硝化反應(yīng)釜的泄爆口應(yīng)朝向無人操作區(qū)域，避免爆炸沖擊傷害人員。（）答案：√4.硝化產(chǎn)物分離時(shí)，若分層效果差，可通過提高溫度增加兩相密度差。（）答案：×（溫度升高可能降低密度差）5.硝化工藝中，氮?dú)庵饕糜诿芊夂椭脫Q，不能作為惰性氣體用于滅火。（）答案：×（氮?dú)饪捎糜跍缁穑?.硝化反應(yīng)過程中，若檢測到氧含量超過5%，應(yīng)立即停止進(jìn)料并置換系統(tǒng)。（）答案：√7.硝化工藝的DCS系統(tǒng)應(yīng)獨(dú)立于SIS系統(tǒng)（安全儀表系統(tǒng)），確?？刂婆c安全功能分離。（）答案：√8.硝化原料（如苯）的儲罐應(yīng)設(shè)置高低液位聯(lián)鎖，防止?jié)M罐或抽空。（）答案：√9.硝化反應(yīng)中，若發(fā)現(xiàn)壓力表指針大幅波動，可能是由于攪拌中斷導(dǎo)致物料分層。（）答案：√10.硝化工藝檢修前，可用壓縮空氣直接吹掃設(shè)備內(nèi)殘留物料。（）答案：×（應(yīng)用氮?dú)獾榷栊詺怏w）四、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述硝化工藝中“反應(yīng)熱失控”的典型發(fā)展過程及關(guān)鍵防控措施。答案：典型發(fā)展過程：初始階段因熱量積累（如冷卻失效、進(jìn)料過量）導(dǎo)致溫度上升→反應(yīng)速率隨溫度升高呈指數(shù)增長，放熱加劇→冷卻系統(tǒng)無法匹配放熱速率，溫度持續(xù)上升→達(dá)到物料分解溫度，引發(fā)分解反應(yīng)釋放更多熱量→最終可能導(dǎo)致超壓、爆炸或物料噴濺。防控措施：①設(shè)置溫度、壓力聯(lián)鎖，超溫時(shí)自動啟動緊急冷卻；②控制進(jìn)料速度，避免物料過量；③保持?jǐn)嚢杈鶆?，防止局部過熱；④設(shè)計(jì)足夠的冷卻能力（如夾套+外循環(huán)換熱器）；⑤使用本質(zhì)安全工藝（如微通道連續(xù)硝化）。2.硝化工藝中，混酸（硝酸+硫酸）配制時(shí)為何需嚴(yán)格控制加料順序和溫度？答案：加料順序：應(yīng)先加硫酸后加硝酸。因硫酸稀釋時(shí)會釋放大量熱，若先加硝酸，后加硫酸的強(qiáng)放熱可能導(dǎo)致硝酸分解（提供NOx）或局部過熱引發(fā)危險(xiǎn)。溫度控制：配制過程中，硫酸與硝酸混合會放熱，若溫度過高（超過60℃），硝酸易分解產(chǎn)生氮氧化物，同時(shí)可能導(dǎo)致混酸中有效成分（如NO2+）分解，降低硝化能力；高溫還會加劇對設(shè)備的腐蝕。因此需通過夾套冷卻或分批加料控制溫度在40℃以下。3.硝化反應(yīng)釜設(shè)置雙重溫度檢測儀表的意義是什么？如何實(shí)現(xiàn)冗余設(shè)計(jì)？答案：意義：防止單臺儀表故障（如傳感器損壞、信號傳輸中斷）導(dǎo)致誤判或漏判溫度異常，確保溫度監(jiān)測的可靠性，避免因儀表失效引發(fā)安全事故。冗余設(shè)計(jì)：①采用不同原理的溫度檢測儀表（如熱電阻+熱電偶）；②傳感器安裝位置分開（避免局部溫度影響）；③信號傳輸至不同的輸入模塊；④DCS系統(tǒng)對兩個(gè)信號進(jìn)行比較，若偏差超過設(shè)定值（如±2℃），觸發(fā)報(bào)警并提示檢查儀表。4.硝化產(chǎn)物（如硝基苯）儲存時(shí)需采取哪些安全措施？答案：①控制儲存溫度≤25℃（避免硝基化合物分解），采用遮陽棚或冷卻盤管；②儲罐配置氮封系統(tǒng)，維持罐內(nèi)微正壓（0.5-1kPa），防止空氣進(jìn)入形成爆炸性混合物；③設(shè)置高低液位報(bào)警，避免滿罐或抽空導(dǎo)致物料泄漏；④儲罐區(qū)設(shè)置防火堤，堤內(nèi)容積不小于單罐容積的1.2倍；⑤配備可燃?xì)怏w檢測報(bào)警器（檢測硝基苯蒸氣），報(bào)警值設(shè)為爆炸下限的10%；⑥定期檢查儲罐防腐層，防止硫酸等雜質(zhì)滲透導(dǎo)致腐蝕泄漏。5.硝化工藝中，若發(fā)生物料泄漏（如硝酸泄漏），應(yīng)如何進(jìn)行應(yīng)急處置？答案：①立即啟動泄漏報(bào)警，現(xiàn)場人員佩戴正壓式空氣呼吸器、防酸堿手套和防護(hù)服，從上風(fēng)向進(jìn)入現(xiàn)場；②關(guān)閉泄漏點(diǎn)前后的閥門，切斷物料來源（若管道泄漏，可采用帶壓堵漏工具）；③小量泄漏時(shí)，用砂土或蛭石吸附，收集至專用容器，用大量水沖洗地面（注意廢水需進(jìn)入事故池）；④大量泄漏時(shí)，啟用圍堰或?qū)Я鳒蠈⑿孤┮阂胧鹿食?，避免流入下水道或水體；⑤若硝酸與有機(jī)物（如甲苯）接觸，需立即用霧狀水稀釋，防止劇烈反應(yīng)；⑥對泄漏區(qū)域進(jìn)行氣體檢測，確認(rèn)無燃爆風(fēng)險(xiǎn)后，組織清理；⑦報(bào)告上級部門，記錄泄漏原因及處置過程，制定整改措施。五、案例分析題（共20分）某化工企業(yè)硝化車間采用間歇釜式工藝生產(chǎn)鄰硝基氯苯，反應(yīng)物料為氯苯與混酸（硝酸:硫酸:水=30:60:10），設(shè)計(jì)溫度50±5℃，采用夾套冷卻水（進(jìn)水溫度15℃，出水溫度30℃）控制溫度。某日中班，操作人員發(fā)現(xiàn)反應(yīng)釜溫度在30分鐘內(nèi)從52℃升至65℃，同時(shí)攪拌電流由20A升至28A（正常范圍18-22A），冷卻水出水溫度升至38℃，現(xiàn)場可聞輕微刺激性氣味（疑似氮氧化物）。問題：1.分析溫度異常升高的可能原因（6分）。2.簡述應(yīng)采取的應(yīng)急處置步驟（8分）。3.從工藝安全管理角度，提出預(yù)防此類事故的改進(jìn)措施（6分）。答案：1.可能原因：①冷卻系統(tǒng)故障：夾套冷卻水閥門未全開、冷卻水管道堵塞（如結(jié)垢）、冷卻水泵揚(yáng)程不足，導(dǎo)致冷卻能力下降；②物料過量：氯苯或硝酸進(jìn)料量超過配方量（如流量計(jì)故障、操作人員誤操作），反應(yīng)熱增加；③攪拌失效：攪拌槳脫落或電機(jī)故障導(dǎo)致攪拌效率下降（電流升高可能因攪拌阻力增大，如物料分層），熱量無法均勻傳遞，局部過熱；④混酸配比錯(cuò)誤：硫酸比例過低（如配制時(shí)加水量過多），無法有效吸收反應(yīng)提供的水，導(dǎo)致硝酸分解放熱；⑤儀表故障：溫度傳感器漂移（顯示值偏高），但實(shí)際為假超溫（可能性較低，因冷卻水溫度同步升高）。2.應(yīng)急處置步驟：①立即觸發(fā)DCS系統(tǒng)的溫度高聯(lián)鎖，啟動緊急冷卻（全開冷卻水閥，切換至備用冷卻水泵）；②停止氯苯和混酸進(jìn)料，關(guān)閉進(jìn)料閥門（若為自動控制，系統(tǒng)應(yīng)已切斷進(jìn)料）；③保持?jǐn)嚢柽\(yùn)行（防止物料分層加劇局部過熱），監(jiān)測攪拌電流變化（若電流持續(xù)升高，可能攪拌故障，需準(zhǔn)備停機(jī)并注入抑制劑）；④開啟尾氣吸收系統(tǒng)（堿液噴淋塔），處理泄漏的氮氧化物；⑤現(xiàn)場操作人員佩戴防護(hù)裝備，檢查冷卻水管道是否堵塞（如觸摸管道溫度，確認(rèn)是否有局部冷點(diǎn)）；⑥若溫度持續(xù)上升至70℃以上，啟動注入反應(yīng)抑制劑（如尿素溶液，與硝酸反應(yīng)中和）；⑦通知車間主任和安全部門，組織人員撤離至安全區(qū)域（上風(fēng)向）；⑧溫度穩(wěn)定后，分析超溫原因，記錄處置過程。3.改進(jìn)措施：①工藝優(yōu)化：將