(2025年)cb工艺流程考试试题附答案

(2025年)cb工艺流程考试试题附答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.CB工艺中，原料预处理阶段的关键操作是去除哪种杂质？A.铁离子B.氯离子C.硅胶颗粒D.溶解氧答案：B（氯离子会导致后续催化剂中毒，是预处理阶段重点去除的杂质）2.主反应釜中，CB合成反应的最佳压力范围是？A.0.1-0.3MPaB.0.5-0.8MPaC.1.0-1.2MPaD.1.5-2.0MPa答案：C（根据2023年行业标准《CB工艺优化指南》，1.0-1.2MPa下反应速率与选择性平衡最佳）3.以下哪种设备不属于CB工艺后处理单元？A.板式换热器B.离心过滤机C.真空干燥箱D.固定床反应器答案：D（固定床反应器属于反应单元，后处理单元主要涉及分离、干燥设备）4.催化剂再生时，采用的气体氛围是？A.纯氮气B.5%氢气+95%氮气C.纯氧气D.10%二氧化碳+90%空气答案：B（氢气用于还原失活的金属活性位点，氮气作为保护气防止过度氧化）5.精馏塔操作中，若塔顶温度持续高于设定值，最可能的原因是？A.回流比过大B.进料温度过低C.塔底再沸器蒸汽量不足D.塔顶冷凝器冷却水流量不足答案：D（冷却水流量不足会导致塔顶蒸汽冷凝不充分，温度升高）6.CB产品水分含量的国标要求是？A.≤0.1%B.≤0.3%C.≤0.5%D.≤1.0%答案：A（GB/T38921-2022《工业CB产品质量标准》规定水分≤0.1%）7.预处理阶段调节pH时，应优先选择的试剂是？A.浓硫酸B.浓盐酸C.氢氧化钾D.碳酸氢钠答案：D（碳酸氢钠为弱碱，调节pH更温和，避免局部过碱导致原料分解）8.反应釜搅拌桨的形式应选择？A.推进式B.锚式C.涡轮式D.框式答案：C（涡轮式搅拌桨剪切力强，适用于气液固三相反应的混合需求）9.以下哪项不是CB工艺的节能改进措施？A.反应热用于预热原料B.精馏塔采用热泵技术C.增加催化剂装填量D.干燥工序使用余热回收系统答案：C（增加催化剂装填量会提高成本，与节能无关）10.当检测到产品色度超标时，首先应排查哪个环节？A.原料纯度B.反应温度C.精馏塔分离效率D.包装储存条件答案：A（原料中若含显色杂质，后续工艺难以完全去除，需优先检查）二、填空题（每空1分，共20分）1.CB工艺的核心反应是________与________在催化剂作用下的加成反应，反应类型为________（填“吸热”或“放热”）。答案：烯烃；含氧化合物；放热2.预处理阶段需将原料中的硫含量控制在________ppm以下，重金属含量控制在________ppm以下，否则会导致催化剂________。答案：5；1；失活3.主反应釜的温度控制精度要求为________℃，若波动超过________℃，会导致副产物提供量增加________%以上。答案：±1.5；3；204.精馏塔的理论塔板数设计为________块，实际操作中回流比通常控制在________之间，塔顶产品纯度需达到________%以上。答案：35-40；2.5-3.0；99.55.催化剂的活化条件为________℃下通入________气体，维持________小时，活化后活性位点数量需达到初始值的________%以上。答案：350-380；氢气；4-6；906.后处理干燥工序的真空度应控制在________kPa以下，干燥时间为________小时，产品含水量需低于________%。答案：5；2-3；0.1三、简答题（每题8分，共40分）1.简述CB工艺中预处理阶段“除杂-调pH-过滤”三步的具体作用。答案：（1）除杂：通过吸附或沉淀法去除原料中的氯离子、硫化合物等催化剂毒物，防止催化剂失活；（2）调pH：将原料pH调节至6.5-7.5，避免酸性或碱性环境导致原料分解或设备腐蚀；（3）过滤：去除悬浮的固体颗粒（如硅胶、金属氧化物），防止堵塞反应器和管道，保证后续反应均匀性。2.主反应阶段为何需要严格控制温度？请从反应动力学和热力学角度分析。答案：动力学角度：温度升高会加快反应速率，但超过最佳温度（如180℃）会导致副反应（如烯烃聚合、含氧化合物分解）速率增加更快，降低目标产物选择性；热力学角度：CB合成反应为放热反应，温度过高会使平衡向逆反应方向移动，降低转化率；同时，高温会导致催化剂表面活性位点烧结，缩短催化剂寿命。3.精馏塔操作中，若出现“液泛”现象，应如何判断并处理？答案：判断依据：塔压突然升高且波动剧烈，塔顶温度下降，塔底液位无法维持，回流罐液位异常上升；处理措施：（1）降低进料量至设计值的70%-80%；（2）减少塔底再沸器蒸汽量，降低上升蒸汽速度；（3）检查塔顶冷凝器冷却水流量，确保冷凝效果；（4）若因原料带液导致，需加强原料预处理的除水操作。4.催化剂再生时，为何需先进行“烧焦”再“还原”？答案：（1）烧焦：催化剂失活的主要原因之一是积碳（原料分解产生的碳沉积物覆盖活性位点），需在300-400℃下通入低浓度氧气（2%-5%），将积碳氧化为CO2去除；（2）还原：烧焦过程中，部分金属活性组分（如Ni、Pd）会被氧化为高价态（如NiO、PdO），需在氢气氛围下还原为金属单质，恢复催化活性；（3）两步顺序不可颠倒，若先还原，积碳会覆盖活性位点，导致还原反应无法有效进行。5.列举CB产品质量检测的5项关键指标，并说明其对应的检测方法。答案：（1）纯度：气相色谱法（GC），使用毛细管柱分离，FID检测器定量；（2）水分：卡尔·费休滴定法，检测精度可达0.001%；（3）色度：铂-钴比色法，用分光光度计测定APHA值；（4）酸度（以乙酸计）：酸碱滴定法，用0.01mol/LNaOH标准溶液滴定；（5）重金属（以Pb计）：原子吸收光谱法（AAS），检测波长283.3nm。四、计算题（每题10分，共20分）1.某CB生产装置中，每小时投入原料A1200kg（纯度98%）、原料B800kg（纯度95%），反应后得到CB产品1750kg（纯度99%）。已知原料A与原料B的摩尔比为1:1，摩尔质量分别为M_A=86g/mol、M_B=60g/mol，计算：（1）原料的摩尔进料比；（2）CB的理论产量（kg/h）；（3）反应的总转化率（以原料A计）。答案：（1）原料A的摩尔数：(1200×1000g×98%)/86g/mol≈13627.9mol原料B的摩尔数：(800×1000g×95%)/60g/mol≈12666.7mol摩尔进料比=13627.9:12666.7≈1.076:1（2）理论上，1molA与1molB提供1molCB（摩尔质量M_CB=146g/mol），原料B为限制试剂（12666.7mol），故理论产量=12666.7mol×146g/mol≈1849.3kg/h（3）实际提供CB的物质的量：(1750×1000g×99%)/146g/mol≈11880.1mol转化率=（实际反应的A的物质的量/投入A的物质的量）×100%=（11880.1mol/13627.9mol）×100%≈87.2%2.反应釜需将5000kg/h的原料从25℃加热至180℃，原料的平均比热容为2.8kJ/(kg·℃)，加热介质为0.8MPa饱和蒸汽（汽化潜热2046kJ/kg，冷凝水出口温度100℃）。若热损失为有效热量的5%，计算每小时需要的蒸汽量（kg/h）。答案：有效热量Q有效=5000kg/h×2.8kJ/(kg·℃)×(180-25)℃=5000×2.8×155=2170000kJ/h总需热量Q总=Q有效/(1-5%)=2170000/0.95≈2284210.5kJ/h蒸汽提供的热量=汽化潜热+冷凝水降温放出的热量=2046kJ/kg+4.2kJ/(kg·℃)×(170-100)℃（0.8MPa饱和蒸汽温度约170℃）=2046+294=2340kJ/kg蒸汽量=Q总/2340≈2284210.5/2340≈976.2kg/h五、综合分析题（20分）某CB生产车间连续3批产品出现“纯度98.5%（低于国标99.5%）、水分0.15%（超标0.1%）、色度50APHA（国标≤30APHA）”的质量问题。请结合工艺流程，分析可能的原因并提出改进措施。答案：可能原因分析：1.纯度不足：（1）精馏塔操作异常：回流比低于设定值（如2.0以下）导致分离效率下降；塔板堵塞（原料含固体颗粒）使气液接触不充分；再沸器蒸汽量不足（加热量不够），轻组分未完全分离。（2）反应选择性下降：催化剂活性降低（积碳或中毒）导致副产物提供量增加；反应温度偏高（>190℃）使副反应加剧。2.水分超标：（1）干燥工序问题：真空度不足（>5kPa）导致水分蒸发不彻底；干燥时间过短（<2小时）；干燥设备泄漏引入外界湿气。（2）原料带水：预处理阶段除水不彻底（原料初始水分>0.2%）；储存罐未密封导致原料吸潮。3.色度超标：（1）原料含显色杂质：如原料A中含共轭烯烃（高温下氧化显色）；原料B中含酚类化合物（易氧化变色）。（2）反应过程提供有色副产物：温度波动大（>3℃）导致深度反应提供多聚物；催化剂失活后，原料直接氧化提供有色物质。（3）后处理污染：设备清洁不彻底（残留前批次深色物质）；包装桶未干燥（含铁锈等污染物）。改进措施：1.针对纯度：（1）检查精馏塔：测量实际回流比（应控制2.5-3.0），清理塔板堵塞物（停机用溶剂冲洗），增加再沸器蒸汽量至设计值（如提高10%）。（2）再生或更换催化剂：分析催化剂积碳量（若>5%需烧焦再生），检测原料硫含量（应<5ppm），若中毒需更换新鲜催化剂；优化反应温度（控制175-185℃，波动±1.5℃）。2.针对水分：（1）调整干燥参数：将真空度降至3kPa以下，延长干燥时间至3小时；检查干燥机密封件（更换老化垫片）。（2）加强原料管理：原料进罐前检测水分（应<0.1%），储存罐增加氮