2025年重氮化工艺考试题及答案

2025年重氮化工艺考试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.重氮化反应的本质是芳香族伯胺与（）在酸性条件下的反应。A.硝酸钠B.亚硝酸钠C.氯化铵D.硫酸钠答案：B2.重氮化工艺中，反应温度通常需控制在（）范围内，以防止重氮盐分解。A.-5~0℃B.0~5℃C.10~15℃D.20~25℃答案：B3.下列哪项不是重氮化反应的主要危险特性？（）A.重氮盐受热易分解爆炸B.反应过程放热剧烈C.原料亚硝酸钠具有强氧化性D.产物易与空气反应自燃答案：D4.当重氮化反应体系pH值超过（）时，易提供重氮氨基化合物，导致反应失控。A.3B.5C.7D.9答案：A5.重氮化工艺中，若反应液出现异常变色（如深褐色），可能预示（）。A.原料不足B.温度过高C.搅拌正常D.pH值偏低答案：B6.用于重氮化反应的反应釜材质通常优先选用（），以抵抗酸性介质腐蚀。A.普通碳钢B.304不锈钢C.铸铁D.铝合金答案：B7.重氮化废水的主要污染物不包括（）。A.未反应的芳胺B.重氮盐分解产物C.氯化钠D.高分子聚合物答案：D8.重氮化工艺中，紧急停车时应优先（）。A.关闭原料进料阀B.开启泄压阀C.启动冷却系统D.通知上级答案：A9.下列哪种物质可作为重氮化反应的抑制剂，防止重氮盐分解？（）A.尿素B.硫酸C.氢氧化钠D.盐酸答案：A10.重氮化装置与周边居民区的安全距离应不小于（）米。A.10B.20C.30D.50答案：C二、填空题（每空1分，共20分）1.重氮化反应的通式可表示为：Ar-NH₂+NaNO₂+2HCl→Ar-N₂⁺Cl⁻+NaCl+（）。答案：2H₂O2.重氮化工艺中，亚硝酸钠的投料方式需（），避免局部浓度过高引发副反应。答案：缓慢匀速3.反应体系的pH值需严格控制在（）条件下，以确保亚硝酸的稳定存在。答案：强酸性（或pH＜3）4.重氮盐的热分解产物通常包括（）、氮气和芳基自由基。答案：芳基阳离子5.重氮化反应的主要放热阶段发生在（）与亚硝酸的反应过程中。答案：芳伯胺6.用于监测反应温度的热电偶应插入反应液（）位置，确保测量准确性。答案：中下部7.重氮化装置的紧急泄压口应朝向（），避免物料喷向人员密集区。答案：无人区或安全方向8.若发现亚硝酸钠储存容器出现泄漏，应使用（）进行中和吸收，防止污染扩散。答案：大量清水（或弱酸性溶液）9.重氮化废水预处理时，通常先调节pH至（），使芳胺类物质沉淀析出。答案：中性或弱碱性10.反应釜的搅拌器故障会导致物料混合不均，可能引发（）或局部过热。答案：反应不完全11.重氮化工艺的安全联锁系统应至少包括（）、压力联锁和进料联锁。答案：温度联锁12.亚硝酸钠属于（）类危险化学品，储存时需与有机物、还原剂分开存放。答案：氧化剂13.重氮盐溶液若需暂存，应置于（）环境中，并在（）小时内使用完毕。答案：低温（0~5℃）；2414.重氮化装置的静电接地电阻应小于（）欧姆，防止静电火花引发事故。答案：10015.应急处置时，若皮肤接触重氮化反应液，应立即用（）冲洗，再涂抹弱碱性药膏。答案：大量流动清水三、判断题（每题1分，共10分。正确打“√”，错误打“×”）1.重氮化反应是吸热反应，因此无需控制反应温度。（）答案：×（重氮化反应为放热反应）2.亚硝酸钠可过量投料，以确保芳伯胺完全反应。（）答案：×（过量亚硝酸钠会导致重氮盐分解）3.重氮化反应釜的搅拌转速越高越好，可提高反应效率。（）答案：×（转速过高可能导致物料飞溅或设备振动）4.重氮化废水可直接排入市政污水管网，因主要成分为无机盐。（）答案：×（废水中含芳胺等有毒物质，需处理达标）5.反应过程中若发现压力表指针剧烈波动，应立即停止搅拌。（）答案：×（应检查是否泄漏或反应失控，而非盲目停搅拌）6.重氮化装置的防爆电气设备只需在反应釜区域设置。（）答案：×（所有可能产生爆炸性气体的区域均需设置）7.重氮盐溶液的颜色由浅黄变深棕，可能是温度升高导致部分分解。（）答案：√8.亚硝酸钠储存区应配备砂土、消防水等灭火器材。（）答案：√（亚硝酸钠火灾可用水、砂土扑救）9.重氮化工艺的安全评价只需在装置建成时进行一次。（）答案：×（需定期进行现状评价）10.操作员工只需掌握设备操作步骤，无需了解反应机理。（）答案：×（需理解机理以判断异常情况）四、简答题（每题6分，共30分）1.简述重氮化反应的基本机理，并说明为何需严格控制亚硝酸钠的投料速度。答案：重氮化反应机理为：芳伯胺（Ar-NH₂）在强酸性条件下与亚硝酸（HNO₂，由亚硝酸钠与酸反应提供）反应，先提供重氮氨基化合物中间体，再转化为稳定的重氮盐（Ar-N₂⁺X⁻）。若亚硝酸钠投料过快，会导致局部HNO₂浓度过高，与未反应的芳伯胺提供重氮氨基化合物（Ar-N₂-NH-Ar），该物质热稳定性差，易分解引发爆炸；同时过量HNO₂会加速重氮盐分解，释放氮气和热量，导致反应失控。2.重氮化工艺中，温度控制的关键措施有哪些？请列举至少4项。答案：（1）采用夹套或盘管式冷却系统，使用冷冻盐水（-5~0℃）作为冷却介质；（2）设置双路温度监测（热电偶+红外测温），实时反馈温度数据；（3）联锁控制：当温度超过5℃时，自动切断原料进料并启动紧急冷却；（4）控制投料速度，避免集中放热；（5）定期校验温度传感器，确保测量准确性；（6）反应釜内设置导流板，强化物料混合，防止局部过热。3.重氮化废水的主要污染物及处理流程是什么？答案：主要污染物：未反应的芳伯胺（如苯胺、邻甲苯胺）、重氮盐分解产物（如酚类、芳基化合物）、过量的酸（盐酸、硫酸）、无机盐（NaCl、Na₂SO₄）。处理流程：（1）中和调节：加碱调节pH至7~8，使芳胺类物质沉淀；（2）混凝沉淀：投加聚合氯化铝（PAC）和聚丙烯酰胺（PAM），去除悬浮物和部分有机物；（3）高级氧化：采用Fenton试剂（H₂O₂+Fe²⁺）或臭氧氧化，分解难降解有机物；（4）吸附处理：通过活性炭或树脂吸附残留的芳胺类物质；（5）生化处理：经预处理后，废水进入生化池，利用微生物降解小分子有机物；（6）膜过滤：通过反渗透膜进一步去除无机盐，确保出水达标。4.重氮化装置发生物料泄漏时，应急处置的关键步骤有哪些？答案：（1）立即启动泄漏报警，停止进料和搅拌，切断附近电源（防止火花）；（2）划定警戒区，禁止无关人员进入，在上风方向设置应急指挥点；（3）若为液体泄漏，用砂土、蛭石等惰性材料围堵，防止流入下水道或水体；若为气体泄漏（如亚硝酸分解产生NOx），开启通风系统并使用碱液（NaOH溶液）喷雾吸收；（4）穿戴防化服、自给式呼吸器（SCBA）进入泄漏区，用专用工具封堵泄漏点（如更换垫片、紧固螺栓）；（5）收集的泄漏物料若未变质，转移至安全容器暂存；若已分解，需作为危险废物委托有资质单位处理；（6）泄漏区域用大量清水冲洗，检测环境中有毒气体（如NO₂）浓度，达标后解除警戒。5.重氮化工艺中，如何通过工艺参数优化降低安全风险？请举例说明。答案：（1）采用连续重氮化工艺替代间歇工艺：连续工艺可精确控制物料配比和停留时间，避免间歇反应中物料累积导致的温度波动；例如，使用微通道反应器，物料在毫米级通道内快速混合反应，换热效率高，温度可稳定控制在0~5℃。（2）优化酸的种类：用硫酸替代盐酸，减少Cl⁻对设备的腐蚀（盐酸中的Cl⁻易引发不锈钢点蚀）；同时硫酸的高沸点可降低酸雾挥发，改善操作环境。（3）添加稳定剂：在反应液中加入少量尿素（0.1%~0.3%），与过量的亚硝酸反应提供CO₂和N₂，防止HNO₂积累导致重氮盐分解；例如，当检测到反应液中亚硝酸过量时，自动投加尿素溶液进行中和。（4）降低反应浓度：将芳伯胺的质量分数从20%降至10%~15%，减少单位体积内的反应热，降低失控后能量释放强度；同时稀释后的物料流动性更好，搅拌更均匀，避免局部过热。五、综合分析题（共20分）某化工企业采用间歇重氮化工艺生产对硝基苯重氮氟硼酸盐，近期连续出现两次反应温度异常升高（最高达12℃）的情况，幸未引发事故。请结合工艺原理，分析可能原因并提出改进措施。答案：可能原因分析：（1）原料配比失控：亚硝酸钠投料速度过快，或芳伯胺（对硝基苯胺）浓度过高，导致单位时间内反应放热量超过冷却系统负荷。例如，若操作工人为赶进度，将亚硝酸钠的投料时间从30分钟缩短至15分钟，会导致短时间内大量HNO₂提供，与芳伯胺剧烈反应，释放大量热量。（2）冷却系统失效：冷冻盐水温度偏高（如因制冷机故障，盐水温度从-5℃升至0℃），或反应釜夹套结垢（换热系数降低30%），导致热量无法及时移出。例如，夹套内壁的钙镁盐沉淀会阻碍热传导，即使盐水流量正常，实际换热量仍不足。（3）搅拌故障：搅拌桨叶脱落或电机转速降低（如变频器故障导致转速从300rpm降至150rpm），物料混合不均，局部区域芳伯胺与HNO₂浓度过高，引发局部剧烈反应放热。例如，未混合均匀的区域可能积累大量未反应的芳伯胺，当与后续投入的HNO₂接触时，集中反应放热。（4）温度监测误差：热电偶插入深度不足（仅插入液面1/3），或传感器老化（测量值比实际温度低5℃），导致操作员工未能及时发现温度异常，错过最佳干预时机。例如，实际反应液温度已达10℃，但仪表显示仅为5℃，未触发联锁停车。改进措施：（1）工艺控制优化：-采用计量泵精准控制亚硝酸钠投料速度，将投料时间固定为45~60分钟，并与温度联锁（温度每升高1℃，自动减缓投料速度20%）。-降低芳伯胺初始浓度（从25%降至18%），减少单位体积反应热；同时添加0.2%尿素作为亚硝酸捕获剂，防止HNO₂积累。（2）设备维护升级：-每月对冷冻机组进行检修，确保盐水温度稳定在-5~-3℃；每季度清洗反应釜夹套，使用高压水枪（压力≥20MPa）清除结垢，恢复换热效率。-更换搅拌电机为变频调速型，设置转速低限报警（低于250rpm时自动报警）；定期检查搅拌桨叶紧固情况（每周1次），防止脱落。（3）监测与联锁完善：-增设2支备用热电偶（插入深度为液面2/3），采用三取二冗余测量（任意2支温度≥6℃时触发联锁）；每半年校验温度传感器（误差≤±0.5℃）。