光气及光气化工艺复习试题及答案

光气及光气化工艺复习试题及答案一、单项选择题（每题1分，共30分。每题只有一个正确答案，请将正确选项的字母填入括号内）1.光气（COCl₂）在常温常压下的状态是（）。A.无色无味气体B.无色有甜味气体C.淡黄色刺激性气体D.无色有腐烂味气体答案：A2.光气与水的反应产物中，不会生成（）。A.CO₂B.HClC.COD.H₂CO₃答案：C3.光气化反应中，最常用的溶剂是（）。A.水B.乙醇C.甲苯D.二氯甲烷答案：D4.工业上光气合成通常采用下列哪条路线（）。A.CO+Cl₂→COCl₂B.CO₂+CCl₄→COCl₂C.CHCl₃+O₂→COCl₂D.CO+HCl→COCl₂答案：A5.光气与苯胺反应生成的主要产物是（）。A.苯基异氰酸酯B.二苯基脲C.N苯基氨基甲酰氯D.苯甲酰胺答案：C6.光气储运过程中必须加入的稳定剂是（）。A.对苯二酚B.磷酸三苯酯C.硫酸铜D.氯化钙答案：B7.光气泄漏现场，优先佩戴的个体防护装备是（）。A.防尘口罩B.负压空气呼吸器C.活性炭口罩D.医用外科口罩答案：B8.光气化工艺中，用于在线破坏光气尾气的常用试剂是（）。A.氢氧化钠溶液B.双氧水C.乙醇胺D.硫代硫酸钠溶液答案：A9.光气与醇类反应生成氯甲酸酯，该反应属于（）。A.亲电取代B.亲核加成消除C.自由基取代D.氧化还原答案：B10.光气与二甲胺反应生成二甲基氨基甲酰氯，该产物继续热解可得到（）。A.二甲基脲B.二甲基异氰酸酯C.二甲胺盐酸盐D.N,N二甲基甲酰胺答案：B11.光气合成反应器材质优先选用（）。A.304不锈钢B.玻璃钢C.镍基合金D.碳钢内衬PTFE答案：C12.光气在空气中的嗅阈浓度约为（）。A.0.01ppmB.0.5ppmC.5ppmD.50ppm答案：B13.光气化工艺中，DCS联锁设置里，光气储罐压力高高限联锁动作首先是（）。A.关闭进料阀B.启动事故碱洗塔C.打开紧急泄压阀D.停压缩机答案：C14.光气与对苯二酚反应可制备（）。A.聚碳酸酯单体B.聚脲单体C.聚酰胺单体D.聚酯单体答案：A15.光气与氨水反应生成尿素，该反应条件需严格控制温度低于（）。A.10℃B.25℃C.40℃D.60℃答案：A16.光气化工艺中，光气压缩机轴封常用（）。A.单端面机械密封B.双端面机械密封带缓冲液C.填料密封D.磁力密封答案：B17.光气与苯酚反应生成碳酸二苯酯，催化剂通常采用（）。A.三乙胺B.吡啶C.氯化锌D.四氯化钛答案：C18.光气在紫外光照射下主要发生（）。A.聚合B.分解为CO和Cl₂C.异构化D.水解答案：B19.光气化装置中，光气管道法兰跨接铜线的目的是（）。A.防腐B.防静电C.保温D.方便检修答案：B20.光气与乙二胺反应生成乙二氨基甲酰氯，继续加热至120℃主要得到（）。A.乙二异氰酸酯B.乙撑脲C.乙二胺盐酸盐D.乙二醛答案：A21.光气合成反应CO+Cl₂→COCl₂为放热反应，反应热约为（）。A.−26kJ/molB.−56kJ/molC.−106kJ/molD.−206kJ/mol答案：C22.光气化工艺中，光气冷凝器冷却介质温度不得低于（）。A.−5℃B.0℃C.8℃D.15℃答案：C23.光气与脂肪族伯胺反应首先生成（）。A.异氰酸酯B.脲C.氨基甲酰氯D.酰胺答案：C24.光气与三乙胺反应生成（）。A.三乙基异氰酸酯B.三乙胺盐酸盐C.三乙基脲D.不反应答案：D25.光气化工艺中，光气储罐气相空间充填的惰性气体是（）。A.氮气B.二氧化碳C.氦气D.氩气答案：A26.光气与甲醇反应生成氯甲酸甲酯，该产物与氨反应生成（）。A.甲胺B.甲酰胺C.甲基脲D.氨基甲酸甲酯答案：D27.光气与苯胺摩尔比1:2反应，最终产物为（）。A.二苯基脲B.N苯基氨基甲酰氯C.苯基异氰酸酯D.苯胺盐酸盐答案：A28.光气化工艺中，光气压缩机出口设置冷却器的主要目的是（）。A.提高光气纯度B.防止光气聚合C.降低光气温度防止分解D.回收热量答案：C29.光气与乙二醇反应生成环状碳酸酯，催化剂为（）。A.三乙胺B.吡啶C.氯化锂D.四丁基溴化铵答案：D30.光气与二甲基亚砜混合后加热至80℃会（）。A.剧烈分解爆炸B.缓慢水解C.生成二甲基硫醚D.无明显反应答案：A二、多项选择题（每题2分，共20分。每题有两个或两个以上正确答案，多选少选均不得分）31.下列属于光气化工艺典型副产物的是（）。A.氯化氢B.二氧化碳C.一氧化碳D.氯代烷烃答案：A、B32.光气与下列哪些物质反应可直接生成异氰酸酯（）。A.伯胺B.仲胺C.酰胺D.氨基甲酰氯答案：A、D33.光气化装置中，光气在线分析仪常用的检测原理包括（）。A.红外吸收B.紫外差分C.电化学D.热导答案：A、B34.光气泄漏应急处理中，正确的做法是（）。A.立即启动碱洗喷淋B.封锁泄漏区C.使用水枪直射泄漏点D.从上风向进入关闭阀门答案：A、B、D35.光气与下列醇反应可生成氯甲酸酯的有（）。A.甲醇B.乙醇C.叔丁醇D.苯甲醇答案：A、B、D36.光气化工艺中，光气合成反应器需设置的联锁有（）。A.温度高高B.压力高高C.冷却水流量低低D.氯气/CO比例偏差大答案：A、B、C、D37.光气与芳香族二胺反应可制备（）。A.二异氰酸酯B.聚脲C.聚酰胺D.聚碳酸酯答案：A、B38.光气储罐安全附件包括（）。A.安全阀B.爆破片C.呼吸阀D.阻火器答案：A、B、C、D39.光气化工艺中，光气破坏塔设计需考虑（）。A.碱液浓度B.停留时间C.温度D.填料类型答案：A、B、C、D40.光气与下列哪些物质混合后可能形成爆炸性混合物（）。A.氨气B.氢气C.甲醇蒸气D.乙炔答案：B、C、D三、判断题（每题1分，共10分。正确打“√”，错误打“×”）41.光气比空气轻，泄漏后易在高空扩散。（）答案：×42.光气与醇反应生成氯甲酸酯的反应为可逆反应。（）答案：√43.光气在水中溶解度随温度升高而增大。（）答案：×44.光气化工艺中，光气压缩机入口需设置水分在线监测。（）答案：√45.光气与胺反应生成异氰酸酯的步骤中，加热有利于脱氯化氢。（）答案：√46.光气与丙酮在常温下可长期共存而不反应。（）答案：×47.光气破坏塔出口可设置TOC在线监测以确保破坏完全。（）答案：√48.光气与苯酚反应生成碳酸二苯酯的反应无需催化剂。（）答案：×49.光气在干燥条件下对碳钢腐蚀速率极低。（）答案：√50.光气化装置区必须设置黄色警戒线，其半径不小于50m。（）答案：√四、填空题（每空1分，共20分）51.光气分子中C=O键长约为________nm，C–Cl键长约为________nm。答案：0.117，0.17452.光气在25℃、1atm下的密度为________g/L，约为空气的________倍。答案：4.05，3.553.光气与氨水反应生成尿素，化学方程式为：COCl₂+________NH₃→________+2NH₄Cl。答案：2，(NH₂)₂CO54.光气与苯胺反应首先生成________，加热脱去________后得到苯基异氰酸酯。答案：N苯基氨基甲酰氯，HCl55.光气合成反应器常用催化剂为________，其活性组分为________。答案：活性炭，CuCl₂56.光气破坏塔碱洗液常用质量分数________的NaOH，停留时间不小于________s。答案：15–20，3057.光气与乙二醇反应生成碳酸乙烯酯，反应温度控制在________℃，压力________kPa。答案：80–90，50–8058.光气储罐气相空间氧含量须低于________%，以防止________腐蚀。答案：0.1，应力59.光气化装置区必须设置________报警仪，其一级报警值为________ppm。答案：光气，0.160.光气与________反应可制备聚碳酸酯单体双酚A型二氯甲酸酯，再与双酚A________得到聚碳酸酯。答案：双酚A，界面缩聚五、简答题（每题6分，共30分）61.简述光气合成反应CO+Cl₂→COCl₂的机理，并说明活性炭催化剂的作用。答案：反应为自由基链式机理。①链引发：Cl₂在活性炭表面活性位点解离生成Cl·；②链传递：Cl·与CO生成COCl·，COCl·与Cl₂生成COCl₂并再生Cl·；③链终止：自由基复合。活性炭提供高比表面积和缺陷位，降低Cl₂解离能垒，吸附并富集反应物，提高碰撞概率；CuCl₂修饰可进一步降低活化能，抑制副反应，提高选择性。62.光气化工艺中，为何必须设置在线碱洗破坏系统？写出主要反应式并说明工艺参数。答案：光气剧毒，泄漏风险高，需即时破坏。主反应：COCl₂+4NaOH→Na₂CO₃+2NaCl+2H₂O。工艺参数：NaOH质量分数15–20%，温度30–40℃，液气比≥5L/m³，填料塔空塔气速0.5–0.8m/s，停留时间≥30s，出口光气浓度<0.05ppm，确保破坏率>99.99%。63.说明光气与伯胺反应制备异氰酸酯的“两步法”与“一步法”工艺差异，并比较优缺点。答案：两步法：①低温下光气与伯胺生成氨基甲酰氯，②升温脱HCl得异氰酸酯，溶剂为邻二氯苯，温度0→120℃，产品纯度高，收率>95%，但流程长、光气过量多。一步法：高温150–180℃下光气与伯胺直接反应，无需分离中间体，流程短，光气过量少，但副产多、设备腐蚀大、产品色度高。两步法适合高品质TDI/MDI，一步法适合脂肪族异氰酸酯。64.光气化装置发生光气泄漏时，应急响应程序如何？答案：①立即启动GDS声光报警，DCS联锁停进料、关闭隔断阀；②启动事故碱洗塔及围堰喷淋，形成水幕抑制扩散；③现场人员按风向标从上风向撤离至500m外集合点，清点人数；④应急队穿A级防化服、SCBA进入泄漏区，用便携式光气仪划定警戒区，关闭源头阀门；⑤用15%NaOH喷雾吸收残余光气，废液收集至事故池；⑥环境监测组连续监测下风向0.1ppm警戒线，直至连续三次低于检出限；⑦事后开展HAZOP复查，更换失效密封。65.光气与双酚A反应制备聚碳酸酯的界面缩聚工艺中，为何需加入季铵盐催化剂？说明其作用机理。答案：界面缩聚体系为水相/有机相两相，双酚A钠盐溶于水相，光气溶于有机相（CH₂Cl₂）。季铵盐（如四丁基溴化铵）为相转移催化剂，其阳离子与双酚A阴离子形成离子对，转移至有机相，增大界面处反应物浓度，加速缩聚；同时降低界面张力，使生成的低聚物及时扩散，抑制副反应，提高分子量。用量0.5–1mol%，过多导致乳化难分层。六、计算题（每题10分，共20分）66.某光气化装置年产MDI20万吨，年运行8000h，光气单耗0.85tCOCl₂/tMDI。若光气合成反应CO+Cl₂→COCl₂的收率为98%，求：（1）每小时需通入CO和Cl₂的理论摩尔流量（kmol/h）；（2）若CO纯度为98%，Cl₂纯度为99%，求实际质量流量（kg/h）。答案：（1）MDI产量=20×10⁴t/8000h=25t/h；COCl₂需量=25×0.85=21.25t/h=21250kg/h；COCl₂摩尔质量=99g/mol，理论摩尔流量=21250