2025年胺基化工藝練習(xí)題練習(xí)題及答案一、選擇題1.下列反應(yīng)類(lèi)型中，不屬于胺基化工藝主要反應(yīng)類(lèi)型的是（）A.親核取代胺化B.還原胺化C.氧化胺化D.電解胺化答案：D解析：胺基化工藝的主要反應(yīng)類(lèi)型包括親核取代胺化（如鹵代烴與胺的反應(yīng)）、還原胺化（如硝基化合物還原為胺）、烷基化胺化（如醇與胺的反應(yīng)）等；電解胺化在工業(yè)上應(yīng)用極少，不屬于主要類(lèi)型。2.工業(yè)上生產(chǎn)苯胺最常用的胺化方法是（）A.苯酚與氨水的親核取代B.硝基苯的催化加氫還原C.氯苯與液氨的高溫高壓胺化D.苯的直接胺化答案：B解析：硝基苯加氫還原法具有原料易得、轉(zhuǎn)化率高（>99%）、產(chǎn)物純度高的特點(diǎn)，是目前工業(yè)生產(chǎn)苯胺的主流方法；苯酚氨解法需高溫高壓，氯苯胺化腐蝕性強(qiáng)，苯直接胺化轉(zhuǎn)化率低，均非主流。3.下列胺化劑中，堿性最強(qiáng)且反應(yīng)活性最高的是（）A.氨水B.甲胺C.二甲胺D.三甲胺答案：C解析：胺類(lèi)的堿性隨烷基取代基數(shù)增加而增強(qiáng)（脂肪胺中，二甲胺堿性強(qiáng)于甲胺和三甲胺，因三甲胺空間位阻大），反應(yīng)活性與堿性正相關(guān)，故二甲胺活性最高。4.胺基化反應(yīng)中，若需提高伯胺的選擇性，應(yīng)采取的措施是（）A.增加胺化劑用量B.降低反應(yīng)溫度C.使用酸性催化劑D.提高反應(yīng)壓力答案：B解析：胺化反應(yīng)中，伯胺易進(jìn)一步與反應(yīng)物反應(yīng)生成仲胺、叔胺（多烷基化副反應(yīng)）。降低溫度可減慢副反應(yīng)速率，提高伯胺選擇性；增加胺化劑用量可能促進(jìn)多烷基化，酸性催化劑和高壓對(duì)選擇性影響較小。5.下列設(shè)備中，在胺基化工藝中用于分離胺類(lèi)產(chǎn)物與未反應(yīng)胺化劑的是（）A.高壓反應(yīng)釜B.精餾塔C.離心機(jī)D.流化床反應(yīng)器答案：B解析：胺類(lèi)產(chǎn)物與胺化劑（如氨水、甲胺）的沸點(diǎn)差異較大，可通過(guò)精餾分離；高壓反應(yīng)釜為反應(yīng)設(shè)備，離心機(jī)用于固液分離，流化床反應(yīng)器多用于氣固催化反應(yīng)。6.胺基化工藝中，關(guān)于催化劑失活的原因，錯(cuò)誤的是（）A.催化劑表面積碳B.活性組分被毒物（如硫、重金屬）中毒C.反應(yīng)溫度過(guò)高導(dǎo)致催化劑結(jié)構(gòu)燒結(jié)D.原料純度過(guò)高答案：D解析：原料純度過(guò)高不會(huì)導(dǎo)致催化劑失活，反而可減少雜質(zhì)中毒風(fēng)險(xiǎn)；積碳、中毒、燒結(jié)均為常見(jiàn)失活原因。7.下列關(guān)于連續(xù)胺化工藝與間歇胺化工藝的比較，錯(cuò)誤的是（）A.連續(xù)工藝生產(chǎn)效率更高B.間歇工藝適合小批量、多品種生產(chǎn)C.連續(xù)工藝對(duì)設(shè)備穩(wěn)定性要求更低D.間歇工藝產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)較大答案：C解析：連續(xù)工藝需長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)設(shè)備的密封性、自動(dòng)化控制精度要求更高；間歇工藝設(shè)備簡(jiǎn)單，適合靈活調(diào)整產(chǎn)品種類(lèi)，但生產(chǎn)效率低、質(zhì)量波動(dòng)大。8.胺化工藝中，處理含胺廢水常用的方法是（）A.直接排放B.中和沉淀法C.生物降解法D.萃取-精餾回收法答案：D解析：胺類(lèi)化合物易溶于水且具有回收價(jià)值，萃取-精餾可有效回收廢水中的胺，實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)；直接排放違反環(huán)保法規(guī)，中和沉淀法對(duì)胺類(lèi)去除效果差，生物降解法適用于低濃度有機(jī)廢水，高濃度胺廢水需先回收再處理。9.某胺化反應(yīng)的活化能較高，為提高反應(yīng)速率，最有效的措施是（）A.降低反應(yīng)壓力B.增加溶劑用量C.升高反應(yīng)溫度D.減少胺化劑濃度答案：C解析：活化能高的反應(yīng)對(duì)溫度敏感，升高溫度可顯著提高反應(yīng)速率（根據(jù)阿倫尼烏斯方程）；降低壓力、減少胺化劑濃度會(huì)降低反應(yīng)速率，增加溶劑用量對(duì)速率影響不大。10.在胺基化工藝中，防爆措施不包括（）A.采用防爆型電機(jī)B.反應(yīng)釜設(shè)置安全閥C.增加反應(yīng)體系氧氣含量D.安裝可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警器答案：C解析：胺類(lèi)多為易燃物質(zhì)，增加氧氣含量會(huì)提高爆炸風(fēng)險(xiǎn)；防爆型設(shè)備、安全閥、氣體檢測(cè)均為有效防爆措施。二、填空題1.胺基化反應(yīng)中，常用的酸性催化劑有（硫酸）、（磷酸）和（對(duì)甲苯磺酸）等。2.工業(yè)上生產(chǎn)乙二胺的主要原料是（1,2-二氯乙烷）和（氨水），反應(yīng)類(lèi)型為（親核取代胺化）。3.還原胺化反應(yīng)中，常見(jiàn)的還原劑有（氫氣）、（硼氫化鈉）和（雷尼鎳）。4.胺化工藝中，為防止設(shè)備腐蝕，高壓反應(yīng)釜常用的材質(zhì)是（不銹鋼316L）或（鈦合金）。5.液氨儲(chǔ)存時(shí)的典型壓力范圍是（1.5-2.5MPa），溫度控制在（-33℃至常溫）以維持液態(tài)。6.胺類(lèi)產(chǎn)品的精制方法主要有（蒸餾）、（萃取）和（結(jié)晶）。7.某苯胺生產(chǎn)工藝中，硝基苯加氫還原的催化劑活性組分為（金屬鎳），載體為（氧化鋁）。8.胺化反應(yīng)的副產(chǎn)物主要有（仲胺）、（叔胺）和（季銨鹽）等，需通過(guò)分離工藝去除。9.連續(xù)胺化工藝中，反應(yīng)物料的停留時(shí)間通常通過(guò)（反應(yīng)器體積）和（進(jìn)料流量）來(lái)控制。10.胺化尾氣中含有的揮發(fā)性胺類(lèi)，常用（水吸收）或（稀酸吸收）的方法進(jìn)行處理，吸收液可回用或進(jìn)一步精制。三、判斷題1.所有胺基化反應(yīng)都是放熱反應(yīng)。（×）解析：多數(shù)胺化反應(yīng)（如還原胺化、親核取代胺化）為放熱反應(yīng)，但少數(shù)反應(yīng)（如某些高溫下的胺解反應(yīng)）可能吸熱，需根據(jù)具體反應(yīng)熱力學(xué)判斷。2.氨水作為胺化劑時(shí)，濃度越高越有利于提高胺的產(chǎn)率。（×）解析：氨水濃度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致多烷基化副反應(yīng)加劇，降低伯胺選擇性；需根據(jù)反應(yīng)特性選擇適宜濃度（通常20%-30%）。3.胺化催化劑失活后只能廢棄，無(wú)法再生。（×）解析：催化劑失活后可通過(guò)再生恢復(fù)活性，如積碳失活可通過(guò)高溫灼燒去除積碳，中毒失活可通過(guò)洗滌去除毒物。4.連續(xù)胺化工藝的產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性?xún)?yōu)于間歇工藝。（√）解析：連續(xù)工藝參數(shù)易精確控制，物料停留時(shí)間、反應(yīng)條件均勻，產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)小；間歇工藝受批次影響，質(zhì)量穩(wěn)定性較差。5.胺類(lèi)化合物的毒性隨分子量增大而增強(qiáng)。（×）解析：低級(jí)胺（如甲胺、乙胺）毒性較強(qiáng)（刺激性、腐蝕性），高級(jí)胺（如十二胺）毒性相對(duì)較低，但仍需防護(hù)。6.胺化反應(yīng)中，胺化劑與底物的摩爾比越大，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率越高。（×）解析：在一定范圍內(nèi)增加胺化劑比例可提高轉(zhuǎn)化率，但超過(guò)臨界點(diǎn)后，過(guò)量胺化劑會(huì)導(dǎo)致副反應(yīng)增加、分離成本上升，需優(yōu)化配比。7.固定床反應(yīng)器適用于氣固相催化胺化反應(yīng)。（√）解析：固定床反應(yīng)器中催化劑固定，氣體反應(yīng)物通過(guò)床層進(jìn)行催化反應(yīng)，適合氣固相胺化（如醇類(lèi)氣相胺化）。8.胺化廢水中的氨氮可通過(guò)加堿調(diào)節(jié)pH至堿性后直接排放。（×）解析：堿性條件下氨氮以游離氨形式存在，易揮發(fā)造成大氣污染，需通過(guò)吹脫、生物硝化反硝化等方法處理達(dá)標(biāo)后排放。9.烷基化胺化反應(yīng)中，使用鹵代烴作為烷基化試劑時(shí)，反應(yīng)活性順序?yàn)椋旱獯鸁N>溴代烴>氯代烴。（√）解析：鹵代烴的反應(yīng)活性取決于離去基團(tuán)能力，碘離子離去能力最強(qiáng)，故碘代烴反應(yīng)活性最高。10.胺化工藝的火災(zāi)危險(xiǎn)性分類(lèi)為甲類(lèi)。（√）解析：胺類(lèi)多為易燃液體或氣體（如甲胺、乙胺閃點(diǎn)<28℃），根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》，火災(zāi)危險(xiǎn)性屬于甲類(lèi)。四、解答題1.簡(jiǎn)述影響胺基化反應(yīng)選擇性的主要因素，并以“苯酚與氨水反應(yīng)制備苯胺”為例，說(shuō)明如何通過(guò)工藝條件調(diào)控提高苯胺選擇性。答案：影響胺基化反應(yīng)選擇性的主要因素包括：胺化劑與底物的摩爾比、反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力、催化劑類(lèi)型及用量、溶劑性質(zhì)。以苯酚氨解制備苯胺為例：（1）胺化劑比例：氨水過(guò)量（苯酚:氨水摩爾比1:3-1:5）可抑制苯酚自聚副反應(yīng)，但過(guò)量過(guò)多會(huì)導(dǎo)致多胺化副產(chǎn)物增加，需控制適宜比例；（2）反應(yīng)溫度：控制在300-350℃，溫度過(guò)低反應(yīng)速率慢，過(guò)高則苯胺易進(jìn)一步胺化生成二苯胺（副產(chǎn)物），降低選擇性；（3）反應(yīng)壓力：采用高壓（20-30MPa）促進(jìn)氨水解離為NH??（親核試劑），提高反應(yīng)活性，但壓力過(guò)高會(huì)加劇設(shè)備腐蝕和能耗；（4）催化劑：選用酸性催化劑（如SiO?-Al?O?），可選擇性活化苯酚的羥基，減少副反應(yīng)；（5）溶劑：采用過(guò)量氨水兼作溶劑，避免使用極性過(guò)強(qiáng)溶劑（如甲醇），防止苯酚過(guò)度溶劑化降低反應(yīng)活性。2.比較還原胺化法與烷基化胺化法制備脂肪胺的優(yōu)缺點(diǎn)及適用場(chǎng)景。答案：（1）還原胺化法：優(yōu)點(diǎn)：原料（醛/酮、胺、還原劑）易得，反應(yīng)條件溫和（常溫常壓或中低壓），選擇性高（易生成伯胺），副反應(yīng)少；缺點(diǎn)：需使用還原劑（如氫氣需防爆措施），對(duì)原料純度要求高（醛/酮易聚合），催化劑成本較高；適用場(chǎng)景：制備伯胺、仲胺，尤其是含復(fù)雜結(jié)構(gòu)的胺（如藥物中間體）。（2）烷基化胺化法（鹵代烴/醇與胺反應(yīng)）：優(yōu)點(diǎn)：反應(yīng)步驟簡(jiǎn)單，原料成本低（如鹵代烴、低級(jí)醇），可制備叔胺和季銨鹽；缺點(diǎn)：選擇性差（易生成多烷基化產(chǎn)物），鹵代烴腐蝕性強(qiáng)（需特殊設(shè)備），醇類(lèi)胺化需高溫高壓；適用場(chǎng)景：大規(guī)模生產(chǎn)低級(jí)脂肪胺（如三甲胺、乙二胺），或制備季銨鹽表面活性劑。3.闡述胺基化工藝中預(yù)防催化劑失活的措施及失活后的再生方法。答案：預(yù)防失活措施：（1）原料預(yù)處理：去除原料中的毒物（如硫、重金屬離子），避免催化劑中毒；（2）優(yōu)化反應(yīng)條件：控制適宜溫度（避免催化劑燒結(jié)）、壓力和空速（減少積碳生成）；（3）催化劑保護(hù)：通入惰性氣體（如氮?dú)猓└綦x氧氣，防止催化劑氧化；（4）定期維護(hù)：對(duì)固定床反應(yīng)器進(jìn)行反吹，去除表面積塵，保持催化劑床層通暢。再生方法：（1）積碳失活：采用空氣或氧氣在200-500℃下灼燒積碳（C+O?→CO?），適用于金屬氧化物催化劑；（2）中毒失活：用稀酸或稀堿溶液洗滌催化劑，去除吸附的毒物（如用鹽酸洗去重金屬離子）；（3）結(jié)構(gòu)變化失活：對(duì)于負(fù)載型金屬催化劑，可通過(guò)重新浸漬活性組分、焙燒活化恢復(fù)活性；（4）結(jié)焦失活：用溶劑（如甲苯）萃取溶解積碳，適用于對(duì)溫度敏感的催化劑。4.設(shè)計(jì)“以丙烯腈為原料制備乙胺”的工藝流程，說(shuō)明各單元操作的作用。答案：工藝流程及單元操作作用如下：（1）原料預(yù)處理單元：丙烯腈精餾提純（去除水分和聚合物雜質(zhì)），氫氣脫氧干燥（防止催化劑中毒和爆炸風(fēng)險(xiǎn)）；（2）反應(yīng)單元：固定床反應(yīng)器中，丙烯腈與氫氣在Ni/Al?O?催化劑作用下進(jìn)行加氫胺化反應(yīng)（主反應(yīng)：CH?=CHCN+2H?→CH?CH?NH?），控制溫度80-120℃、壓力2-3MPa；（3）分離單元：反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)冷凝冷卻后進(jìn)入氣液分離器，分離未反應(yīng)氫氣（循環(huán)回用）和液相產(chǎn)物；（4）精制單元：液相產(chǎn)物通過(guò)精餾塔分離，塔頂?shù)玫揭野罚ǚ悬c(diǎn)16.6℃），塔底重組分（二乙胺、三乙胺）進(jìn)一步分離回收；（5）廢水處理單元：精餾廢水經(jīng)萃?。ɑ厥諝埩舭罚┖螅M(jìn)入生化池進(jìn)行氨氮降解（通過(guò)硝化反硝化菌將NH??轉(zhuǎn)化為N?）；（6）尾氣處理單元：排放尾氣經(jīng)活性炭吸附塔吸附殘留胺類(lèi)，達(dá)標(biāo)后排放。5.分析胺化工藝中高壓反應(yīng)釜的安全操作要點(diǎn)及泄漏應(yīng)急處理措施。答案：安全操作要點(diǎn)：（1）嚴(yán)格控制工藝參數(shù)：反應(yīng)溫度不超過(guò)設(shè)計(jì)值（防止超壓），壓力通過(guò)安全閥和壓力聯(lián)鎖系統(tǒng)監(jiān)控，進(jìn)料速率均勻（避免局部過(guò)熱）；（2）設(shè)備檢查：定期檢測(cè)釜體壁厚（防止腐蝕減?。⒚芊鈮|片（防止泄漏）、攪拌系統(tǒng)（確保物料混合均勻）；（3）操作規(guī)范：開(kāi)釜前置換系統(tǒng)內(nèi)空氣（用氮?dú)獯祾咧裂鹾?lt;0.5%），升溫升壓速率不超過(guò)5℃/min和0.5MPa/min，禁止帶壓拆卸；（4）安全防護(hù)：操作人員佩戴防毒面具、耐酸堿手套，反應(yīng)區(qū)設(shè)置防爆墻和通風(fēng)系統(tǒng)。泄漏應(yīng)急處理措施：（1）立即停車(chē)：切斷進(jìn)料，關(guān)閉加熱系統(tǒng)，開(kāi)啟緊急泄壓閥（將壓力降至0.1MPa以下）；（2）隔離泄漏源：撤離下風(fēng)向人員，設(shè)置警戒區(qū)，禁止火源；（3）泄漏處理：少量泄漏用砂土吸附，大量泄漏用噴霧水稀釋?zhuān)ń档驼魵鉂舛龋弥绷魉疀_擊（防止胺類(lèi)擴(kuò)散）；（4）人員急救：接觸泄漏物后立即用大量清水沖洗皮膚，吸入蒸氣者移至通風(fēng)處，必要時(shí)吸氧或就醫(yī)；（5）環(huán)保處理：泄漏液收集后送至廢水處理站，污染地面用稀酸中和（胺類(lèi)呈堿性，用5%硫酸中和至pH=6-9）。6.比較親核取代胺化與加成胺化的反應(yīng)機(jī)理，并舉例說(shuō)明工業(yè)應(yīng)用。答案：（1）親核取代胺化機(jī)理：胺（親核試劑）進(jìn)攻底物的親電中心（如鹵代烴的α-碳、醇的羥基碳），離去基團(tuán)（如Cl?、H?O）離去，生成胺產(chǎn)物（SN2或SN1機(jī)理）。工業(yè)應(yīng)用：1,2-二氯乙烷與氨水反應(yīng)制備乙二胺（SN2機(jī)理：ClCH?CH?Cl+2NH?→H?NCH?CH?NH?+2HCl）。（2）加成胺化機(jī)理：含不飽和鍵的底物（如烯烴、腈）與胺發(fā)生加成反應(yīng)，形成新的C-N鍵（親電加成或自由基加成）。工業(yè)應(yīng)用：丙烯與氨在分子篩催化劑作用下氣相加成制備異丙胺（親電加成：CH?CH=CH?+NH?→(CH?)?CHNH?）；或丙烯腈加氫加成制備丙胺（CH?=CHCN+H?→CH?CH?CH?NH?）。7.某胺化反應(yīng)采用間歇操作，反應(yīng)釜容積5m3，原料進(jìn)料量1000kg/h，反應(yīng)時(shí)間4h，計(jì)算該工藝的日產(chǎn)量（假設(shè)轉(zhuǎn)化率80%，選擇性90%，產(chǎn)物分子量100）。答案：計(jì)算步驟：（1）每批次原料量：間歇操作中，反應(yīng)釜裝滿系數(shù)取0.8（安全考慮），則每批次原料體積=5m3×0.8=4m3，假設(shè)原料密度1kg/L（1000kg/m3），每批次原料質(zhì)量=4m3×1000kg/m3=4000kg；（2）每批次反應(yīng)時(shí)間=4h，輔助時(shí)間（進(jìn)料、出料、清洗）按2h計(jì)，總批次周期=6h；（3）每日批次數(shù)量=24h÷6h=4批；（4）每日原料總投入量=4批×4000kg/批=16000kg；（5）產(chǎn)物質(zhì)量=原料量×轉(zhuǎn)化率×選擇性×（產(chǎn)物分子量/原料分子量），假設(shè)原料分子量80（題目未給，合理假設(shè)），則產(chǎn)物質(zhì)量=16000kg×80%×90%×（100/80）=16000×0.8×0.9×1.25=14400kg；（6）日產(chǎn)量=14400kg=14.4噸。8.說(shuō)明胺化工藝中廢水處理的主要方法及原理。答案：主要處理方法及原理：（1）物理法-萃取回收：利用胺類(lèi)在有機(jī)溶劑（如甲苯、乙酸乙酯）中的高溶解度，通過(guò)萃取塔將廢水中的胺轉(zhuǎn)移至有機(jī)相，經(jīng)精餾回收胺，萃取劑循環(huán)使用；（2）化學(xué)法-吹脫法：調(diào)節(jié)廢水pH至10-12（堿性），使NH??轉(zhuǎn)化為游離氨（NH?），通入空氣或蒸汽將氨吹脫，吹脫氣用硫酸吸收生成硫酸銨（肥料）；（3）生物法-硝化反硝化：硝化：好氧條件下，硝化菌將NH??氧化為NO??（NH??+2O?→NO??+2H?+H?O）；反硝化：缺氧條件下，反硝化菌將NO??還原為N?（2NO??+5H?→N?+2OH?+4H?O）；（4）高級(jí)氧化法：采用芬頓試劑（H?O?+Fe2?）或臭氧氧化，將難降解胺類(lèi)氧化為CO?和H?O，適用于高濃度、有毒性的胺廢水預(yù)處理；（5）膜分離法：用反滲透膜或納濾膜截留廢水中的胺類(lèi)，實(shí)現(xiàn)水與污染物分離，濃縮液進(jìn)一步處理，透過(guò)液回用。9.分析溫度對(duì)胺基化反應(yīng)速率和選擇性的影響規(guī)律，并舉例說(shuō)明如何通過(guò)溫度調(diào)控優(yōu)化工藝。答案：影響規(guī)律：（1）對(duì)反應(yīng)速率：溫度升高，分子動(dòng)能增加，活化分子比例上升，反應(yīng)速率加快（符合阿倫尼烏斯方程k=Ae^(-Ea/RT)）；（2）對(duì)選擇性：低溫：主反應(yīng)和副反應(yīng)速率均較低，選擇性較高（副反應(yīng)活化能通常更高，低溫下相對(duì)速率更低）；高溫：主反應(yīng)速率加快，但副反應(yīng)（如多烷基化、分解反應(yīng)）速率可能更快，