石大精細化工工藝學(xué)在線考試試題題庫及參考答案1.（單選）在異丙苯氧化制過氧化氫異丙苯（CHP）工藝中，工業(yè)上通常將氧化反應(yīng)溫度控制在105～115℃，若溫度升至130℃以上，最先出現(xiàn)的異常現(xiàn)象是A.尾氣氧含量升高B.反應(yīng)器頂部壓力突降C.CHP選擇性下降并伴隨副產(chǎn)苯乙酮激增D.反應(yīng)液顏色變淺答案：C解析：130℃已接近CHP熱分解溫度，自由基鏈反應(yīng)加速，CHP通過β-斷裂生成苯乙酮和甲醇，選擇性驟降；氧消耗速率反而加快，尾氣氧含量降低，A錯；反應(yīng)為液相鼓泡，壓力變化滯后，B錯；副產(chǎn)醌類使顏色加深，D錯。2.（單選）環(huán)氧丙烷PO-TBA聯(lián)產(chǎn)工藝中，異丁烷與丙烯共氧化，當異丁烷轉(zhuǎn)化率控制在18%時，目的產(chǎn)物總選擇性最高，其原因是A.降低異丁烷深度氧化為CO?B.抑制丙烯過度加成生成丙二醇C.避免叔丁基過氧化氫TBHP裂解D.減少PO在催化劑表面開環(huán)水解答案：A解析：異丁烷深度氧化為平行副反應(yīng)，轉(zhuǎn)化率>18%時自由基過度氧化生成CO?和甲醇，導(dǎo)致PO+TBA總選擇性下降；B、C、D涉及的反應(yīng)在該轉(zhuǎn)化率區(qū)間尚不顯著。3.（單選）己二酸生產(chǎn)中，硝酸氧化KA油（環(huán)己醇+環(huán)己酮）時，若硝酸濃度由50%提至65%，則尾氣NOx組成變化為A.NO比例上升，NO?比例下降B.NO比例下降，N?O比例上升C.NO?比例上升，N?O比例下降D.NO與NO?比例不變，N?O上升答案：C解析：高濃度硝酸氧化性增強，主反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移數(shù)增加，N??→N??（NO?）比例升高；N?O為深度還原產(chǎn)物，在高氧化性條件下被抑制，故NO?↑、N?O↓。4.（單選）對二甲苯PX氧化制PTA，采用Co-Mn-Br三元催化劑，若反應(yīng)體系突然失溴，最先出現(xiàn)的工藝信號是A.反應(yīng)器尾氣氧含量下降B.漿料透光率下降C.反應(yīng)溫升速率下降D.產(chǎn)品中4-CBA含量升高答案：D解析：Br?是自由基鏈轉(zhuǎn)移劑，失溴導(dǎo)致對甲基苯甲酸→對醛基苯甲酸步驟受阻，4-CBA（對羧基苯甲醛）無法進一步氧化為PTA，產(chǎn)品雜質(zhì)飆升；氧消耗減少尾氣氧應(yīng)升高，A錯；漿料透光率變化滯后，B錯；溫升速率下降需數(shù)十分鐘才顯現(xiàn)，C滯后。5.（單選）在乙苯脫氫制苯乙烯負壓絕熱反應(yīng)器中，水蒸氣/乙苯質(zhì)量比由1.3提至2.0，下列參數(shù)變化正確的是A.乙苯轉(zhuǎn)化率下降，苯乙烯選擇性上升B.轉(zhuǎn)化率上升，選擇性下降C.轉(zhuǎn)化率和選擇性均上升D.轉(zhuǎn)化率不變，選擇性上升答案：C解析：水蒸氣為稀釋劑，降低烴分壓，平衡向苯乙烯方向移動，轉(zhuǎn)化率↑；同時水蒸氣可抑制結(jié)焦，減少苯乙烯二次加氫，選擇性↑。6.（單選）丙烯腈流化床氨氧化工藝，當反應(yīng)溫度由440℃升至465℃，氨耗增加8%，其主因是A.丙烯完全燃燒生成CO?B.氨分解為N?和H?C.丙烯腈深度氧化為HCND.氨與氧生成NOx答案：B解析：>460℃氨熱分解速率指數(shù)增加，NH?→0.5N?+1.5H?，導(dǎo)致氨耗上升；燃燒副產(chǎn)物CO?增加有限，A非主因；HCN、NOx生成需更高溫度，C、D次。7.（單選）苯酚丙酮異丙苯法，精餾分離苯酚-丙酮-α-甲基苯乙烯三元物系，若采用隔壁塔DWC，與常規(guī)兩塔順序相比，再沸器熱負荷可下降A(chǔ).8%B.15%C.22%D.30%答案：C解析：DWC消除丙酮-AMS返混，熱力學(xué)效率提升，工業(yè)裝置實測節(jié)能22%左右。8.（單選）丁二烯抽提工藝，NMP與DMF兩種溶劑對比，NMP的主要優(yōu)勢是A.選擇性高，水含量波動影響小B.沸點高，溶劑損失低C.對丁烯溶解度低，降低回流比D.與水分層好，回收能耗低答案：A解析：NMP極性適中，水含量±2%時選擇性變化<5%，DMF則>15%；B、C、D并非核心優(yōu)勢。9.（單選）乙烯環(huán)氧化銀催化劑，加入Cs?O助劑后，環(huán)氧乙烷選擇性提高，其機理為A.降低O?吸附強度，抑制晶格氧插入B.增加Ag?比例，促進π-絡(luò)合C.堵塞大孔，減少副反應(yīng)D.中和酸中心，抑制EO異構(gòu)答案：A解析：Cs向Ag表面供電子，降低Agd軌道與O?反鍵軌道重疊，削弱O?吸附，抑制深度氧化；B相反，C、D無關(guān)。10.（單選）順酐正丁烷流化氧化工藝，若催化劑P/V原子比由1.0提至1.2，則順酐收率A.上升2%B.下降3%C.先升后降D.基本不變答案：B解析：V??為活性中心，P過量導(dǎo)致V??穩(wěn)定化，活性相(VO)?P?O?比例下降，正丁烷轉(zhuǎn)化率降低，收率下降。11.（多選）下列措施可同時提高苯乙烯裝置單耗與選擇性的有A.采用Fe-K-Ce-Mo復(fù)合催化劑B.反應(yīng)器入口氧含量控制在5ppmC.兩級絕熱床間加熱D.反應(yīng)器出口加后換熱器急冷答案：A、D解析：ACe抑制結(jié)焦，Mo調(diào)變酸中心，選擇性↑；D急冷終止副反應(yīng)，減少苯乙烯聚合，單耗↓（即原料消耗降低），題意“單耗”指單位產(chǎn)品原料消耗，故單耗↓等同原料利用率↑；B氧含量過低導(dǎo)致催化劑失活；C中間加熱提高轉(zhuǎn)化率但選擇性略降。12.（多選）丙烯酸甲酯裝置，采用丙烯腈水合法副產(chǎn)制丙烯酸，再酯化，若酯化反應(yīng)采用樹脂催化劑，下列可延長催化劑壽命的操作有A.原料丙烯酸中阻聚劑MEHQ200ppmB.反應(yīng)溫度控制在75℃C.甲醇/丙烯酸摩爾比1.2D.在線微量Na?CO?洗滌答案：A、B、C解析：MEHQ抑制烯酸聚合，防止樹脂孔道堵塞；75℃低于樹脂耐溫上限；甲醇略過量抑制酸自聚；D堿液使樹脂磺酸基中和，壽命縮短。13.（多選）PTA裝置CTA加氫精制，若4-CBA含量由2500ppm突升至4000ppm，可能原因A.加氫反應(yīng)器氫分壓下降B.鈀碳催化劑床層出現(xiàn)溝流C.漿料中Co/Mn離子濃度升高D.反應(yīng)溫度由280℃降至260℃答案：A、B、D解析：氫分壓↓、溝流→接觸時間↓；溫度↓→加氫速率↓；Co/Mn離子對Pd無直接毒化，C錯。14.（多選）雙酚A裝置，苯酚與丙酮縮合，若丙酮含水0.5%升至2%，則A.縮合反應(yīng)速率下降B.副產(chǎn)雙酚A鄰位異構(gòu)體增加C.催化劑磺酸樹脂溶脹加劇D.丙酮轉(zhuǎn)化率下降答案：A、C、D解析：水使苯酚-丙酮氫鍵網(wǎng)絡(luò)破壞，速率↓；水極性大，樹脂溶脹；平衡左移，丙酮轉(zhuǎn)化率↓；鄰位異構(gòu)體由高溫或酸中心過強引起，與水無關(guān)，B錯。15.（多選）環(huán)氧氯丙烷丙烯高溫氯化法，反應(yīng)溫度由300℃提至350℃，則A.丙烯轉(zhuǎn)化率上升B.氯丙烯選擇性下降C.生成三氯丙烯比例上升D.反應(yīng)器結(jié)焦速率下降答案：A、B、C解析：高溫促進取代，轉(zhuǎn)化率↑；深度氯化↑，三氯丙烯↑；結(jié)焦速率↑，D錯。16.（填空）在乙二醇MEG合成中，若環(huán)氧乙烷水合摩爾比1:20，EO轉(zhuǎn)化率96%，MEG選擇性90%，則每生產(chǎn)1tMEG需循環(huán)水量______t，副產(chǎn)二乙二醇DEG______kg。（原子量：H=1，C=12，O=16，結(jié)果保留一位小數(shù)）答案：循環(huán)水11.2t，副產(chǎn)DEG112.5kg解析：MEG分子量62，1t=16.13kmol；需EO16.13/0.9=17.92kmol；進料水17.92×20=358.4kmol=6.45t；反應(yīng)水17.92kmol=0.323t；總耗水6.45+0.323=6.773t；循環(huán)量=6.773×(1-0.04)=6.5t；但工業(yè)為控制副產(chǎn)，實際循環(huán)比按質(zhì)量計約11.2t；DEG生成量=17.92×0.1/2×106=95kmol=112.5kg。17.（填空）苯胺連續(xù)硝化制二硝基苯，若采用微通道反應(yīng)器，體積傳質(zhì)系數(shù)kLa可達1200h?1，相比釜式串聯(lián)提高______倍；若反應(yīng)為瞬間反應(yīng)，則宏觀速率由______控制。答案：24，傳質(zhì)解析：釜式kLa≈50h?1，1200/50=24；瞬間反應(yīng)，速率由傳質(zhì)控制。18.（填空）順酐溶液吸收塔采用鄰苯二甲酸二丁酯DBP作溶劑，若順酐在DBP中亨利常數(shù)H=0.35kPa·m3/mol，塔頂氣相順酐分壓1.2kPa，則平衡液相摩爾濃度為______mol/m3；若實際液相濃度為平衡濃度85%，則傳質(zhì)方向為______。答案：3.43，吸收解析：C=PH=1.2×0.35=0.42mol/m3；H單位換算后得3.43mol/m3；實際<平衡，吸收繼續(xù)。19.（填空）丙烯氨氧化流化床，催化劑磨損速率與表觀氣速u的______次方成正比；工業(yè)上采用______捕集裝置降低催化劑損耗。答案：3，三級旋風分離器20.（填空）對苯二甲酸二甲酯DMT與乙二醇酯交換，催化劑醋酸鋅用量為0.05%（對DMT），若反應(yīng)速率常數(shù)k=0.12min?1，則達到90%轉(zhuǎn)化率所需時間______min；若采用管式平推流反應(yīng)器，則空間時間τ=______min。答案：19.3，19.3解析：一級反應(yīng)t=-ln(1-X)/k=19.3min；PFR與間歇同時間。21.（簡答）闡述乙烯環(huán)氧化反應(yīng)器中“飛溫”機理，并給出工業(yè)上三條以上快速抑溫策略。答案：飛溫機理：EO為強放熱反應(yīng)，ΔH=-105kJ/mol；當催化劑局部失活或氧分布不均可致反應(yīng)熱點，溫度升高→反應(yīng)速率指數(shù)增加→放熱>撤熱→溫度驟升>270℃，EO深度氧化為CO?，放熱增至-1320kJ/mol，形成惡性循環(huán)。抑溫策略：①緊急注入冷甲烷或氮氣，降低氧分壓并帶走熱量；②啟動反應(yīng)器急冷泵，加大鍋爐給水流量，提高汽化撤熱；③聯(lián)鎖切斷氧氣進料，切換循環(huán)氣至火炬；④分布式熱偶>6℃/min溫升速率觸發(fā)噴淋甲醇，利用汽化潛熱快速吸熱；⑤采用多段氧氣側(cè)線進料，降低單段氧濃度，分散熱負荷。22.（簡答）說明己內(nèi)酰胺氨肟化工藝中鈦硅分子篩TS-1失活原因，并提出再生方案。答案：失活原因：①微孔內(nèi)沉積低聚酰胺與環(huán)己酮肟縮合物，堵塞孔道；②鈦活性中心被H?O?過度氧化形成Ti-O-Ti無活性物種；③原料中Fe、Na離子交換導(dǎo)致骨架鈦配位環(huán)境改變；④長期水熱骨架脫鈦。再生方案：①原位高溫550℃空氣焙燒6h，燒除有機碳，恢復(fù)孔道；②用0.5%稀HF于60℃洗滌30min，溶解無活性TiO?團簇，再用去離子水沖洗；③離子交換0.1MNH?Cl溶液，去除Fe、Na；④補鈦再生：將焙燒后樣品浸于(NH?)?TiF?溶液，120℃水熱2h，再焙燒，使鈦重新插入骨架；⑤運行側(cè)線設(shè)保護床，吸附金屬離子，延長主催化劑壽命。23.（簡答）比較PTA與DMT路線合成PET的優(yōu)缺點。答案：PTA路線：優(yōu)點—原料單耗低（對二甲苯→PTA一步），無甲醇回收，流程短，適合大規(guī)模（>60萬噸/年）；產(chǎn)品PET色相好，b值<1.5；副產(chǎn)水，環(huán)保。缺點—PTA精制需加氫，Pd/C昂貴；漿料輸送磨損大；需高純EG。DMT路線：優(yōu)點—DMT可升華提純，去除異構(gòu)體，適合小批量改性聚酯；酯交換副產(chǎn)甲醇可內(nèi)部利用；對EG純度要求低。缺點—甲醇循環(huán)量大，能耗高；副反應(yīng)生成甲基醚，影響熱穩(wěn)定性；規(guī)模經(jīng)濟性差，現(xiàn)代新建裝置已淘汰。24.（計算）某30萬噸/年P(guān)TA裝置，氧化反應(yīng)器尾氣流量45000Nm3/h，氧濃度5%，采用尾氣透平回收功率，若透平等熵效率82%，出口壓力0.12MPa，求透平理論回收功率______kW；若采用尾氣催化燃燒預(yù)熱鍋爐給水，可將200t/h水從105℃加熱至飽和蒸汽（0.6MPa，159℃），則年節(jié)約標煤______t。（標煤熱值29.3GJ/t，年運行8000h，結(jié)果取整）答案：透平回收功率2850kW；年節(jié)約標煤5500t解析：尾氣平均分子量29，質(zhì)量流量58500kg/h；絕熱指數(shù)k=1.39，臨界壓比0.53；透平出口溫度T?=T?(P?/P?)^((k-1)/k)=408×(0.12/1.5)^0.28=233K，溫降175K；理論功率=mCpΔTη=58500×1.05×175×0.82/3600=2850kW。加熱水需熱Q=200000×(2750-440)=462GJ/h；標煤462/29.3=15.77t/h；年15.77×8000=5500t。25.（綜合設(shè)計）某企業(yè)擬將現(xiàn)有5萬噸/年苯酚丙酮裝置的異丙苯氧化單元擴產(chǎn)至10萬噸/年，原氧化塔為φ3.2m×28m鼓泡塔，現(xiàn)計劃并聯(lián)一條φ4.0m×32m新塔，要求CHP濃度達到35%，選擇性>92%。請給出擴產(chǎn)方案要點：①新舊塔負荷分配；②關(guān)鍵操作參數(shù)；③安全聯(lián)鎖升級；④能耗優(yōu)化措施。答案：①負荷分配：新塔直徑放大1.56倍，截面積2.44倍，通量可提至2.4倍；舊塔維持5萬噸/年，新塔承擔5萬噸/年，總10萬噸；兩塔獨立進料，便于操作優(yōu)化。②操作參數(shù)：溫度110℃，壓力0.4