2025年己内酰胺装置操作工(中级)题库模拟试题63答案和解析

2025年己内酰胺装置操作工(中级)题库模拟试题63答案和解析一、选择题（每题2分，共20分）1.己内酰胺装置贝克曼重排反应中，发烟硫酸的SO₃浓度通常控制在（）。A.5%-10%B.15%-20%C.25%-30%D.35%-40%答案：B解析：发烟硫酸中SO₃浓度直接影响重排反应效率。浓度过低（<15%）会导致催化剂活性不足，副反应增加；过高（>20%）则会加剧设备腐蚀并提高能耗。实际生产中，15%-20%的SO₃浓度既能保证反应速率，又能平衡经济性和设备寿命。2.己内酰胺精制单元活性炭过滤器的主要作用是（）。A.去除机械杂质B.吸附有色杂质及有机物C.调节pH值D.降低电导率答案：B解析：活性炭具有多孔结构，对己内酰胺溶液中的有色物质（如重排反应副产的焦油类物质）及小分子有机物（如未反应的环己酮）有强吸附能力。机械杂质主要由前工序的过滤器去除，pH调节由离子交换树脂完成，电导率降低则依赖离子交换单元。3.环己酮肟进料泵切换时，正确的操作顺序是（）。A.启动备用泵→关闭原泵出口阀→停原泵B.关闭原泵出口阀→启动备用泵→停原泵C.启动备用泵→缓慢开启备用泵出口阀→关闭原泵出口阀→停原泵D.停原泵→启动备用泵→开启备用泵出口阀答案：C解析：切换泵时需避免流量中断或压力波动。先启动备用泵并缓慢开启出口阀，待其正常运行后逐步关闭原泵出口阀，最后停原泵，可确保系统压力稳定，防止肟溶液因流量突变导致重排反应温度波动。4.己内酰胺装置冷冻水系统的作用是（）。A.为真空泵提供密封水B.冷却贝克曼重排反应产物C.调节离子交换树脂再生温度D.降低环己酮肟储罐温度答案：B解析：贝克曼重排反应为放热反应（反应热约200kJ/mol），需通过冷冻水（通常7-12℃）及时移热，控制反应温度在80-100℃范围内，避免高温导致副产物（如环己酮、环己醇）增加。真空泵密封水一般使用循环水，离子交换再生温度由蒸汽调节，环己酮肟储罐通过保温或循环水冷却。5.己内酰胺成品水分超标时，应重点检查（）。A.蒸发工序真空度B.结晶工序冷却速率C.干燥机进风温度D.中和工序氨水加入量答案：C解析：干燥机是控制成品水分的关键设备，进风温度过低（<100℃）或风量不足会导致水分无法充分蒸发。蒸发工序真空度影响的是浓缩液浓度（即结晶前的己内酰胺含量），结晶冷却速率主要影响晶体粒度，中和工序氨水加入量调节的是溶液pH值，与水分无直接关联。二、判断题（每题1分，共10分）1.己内酰胺装置开车前，环己酮肟储罐氮气置换的氧含量应≤0.5%。（）答案：√解析：环己酮肟在高温或与氧气接触时易氧化提供过氧化物，引发分解反应（提供环己酮、水等），影响后续重排反应收率。氮气置换需将氧含量降至0.5%以下，确保储罐内为惰性环境。2.贝克曼重排反应温度越高，己内酰胺收率越高。（）答案：×解析：重排反应温度升高会加快反应速率，但超过105℃时，副反应（如己内酰胺水解提供6-氨基己酸、环己酮肟分解）显著增加，收率反而下降。实际最优温度为85-95℃。3.离子交换树脂再生时，盐酸浓度越高，再生效果越好。（）答案：×解析：盐酸浓度过高（>5%）会导致树脂结构破坏（强酸性环境使交联键断裂），降低树脂寿命；浓度过低（<3%）则无法有效置换吸附的阳离子（如Fe²⁺、Ca²⁺）。通常阳离子树脂再生盐酸浓度控制在3%-4%。4.蒸发器液位过低时，应立即开大进料阀补充液位。（）答案：×解析：蒸发器液位过低可能是由于蒸发量过大或进料泵故障。若直接开大进料阀，可能因进料温度低（与蒸发器内高温溶液温差大）导致设备热应力损伤，或因进料中杂质（如铵盐）在高温下析出堵塞管道。正确操作是先检查进料泵运行状态，确认无故障后缓慢调节进料量。三、简答题（每题8分，共40分）1.简述己内酰胺装置蒸发工序真空度下降的原因及处理措施。答：真空度下降的常见原因及处理：（1）真空泵故障：如叶片磨损、密封泄漏、电机电流异常。处理：切换备用泵，检查故障泵叶片及密封，修复后投用。（2）系统泄漏：法兰、视镜、仪表接口处密封不严，空气进入。处理：用肥皂水或氦质谱检漏仪查找漏点，紧固螺栓或更换密封垫。（3）冷凝器效率降低：换热管结垢（铵盐或有机物附着）、冷凝水温度过高（循环水压力低或冷却塔故障）、不凝气未及时排出。处理：清洗冷凝器（用稀酸或高压水枪），降低冷凝水温度（增加循环水流量或修复冷却塔），开启不凝气排放阀。（4）蒸发负荷过高：进料量超过设计值（如>120%），导致蒸汽用量过大，真空泵抽气能力不足。处理：降低进料量至设计负荷（80%-100%），调整蒸汽流量。2.贝克曼重排反应中，环己酮肟与发烟硫酸的配比不当会导致哪些问题？答：（1）肟过量：未反应的环己酮肟会在酸性条件下水解提供环己酮和羟胺，环己酮与己内酰胺反应提供杂质（如N-环己基己内酰胺），降低收率并污染产品。（2）发烟硫酸过量：过量的SO₃会与己内酰胺反应提供多硫酸酯（如己内酰胺二硫酸酯），增加中和工序氨水消耗（需额外中和过量酸），同时多硫酸酯水解困难，残留于产品中影响纯度。3.己内酰胺结晶工序晶体粒度偏小的原因及调整方法。答：原因：（1）冷却速率过快（>5℃/min），晶核提供速率大于生长速率；（2）溶液过饱和度高（蒸发后浓度>90%），导致大量晶核析出；（3）搅拌转速过高（>80rpm），剪切力破坏晶体生长。调整方法：（1）降低冷却水流量，控制冷却速率在2-3℃/min；（2）减少蒸发量，将浓缩液浓度控制在85%-88%；（3）降低搅拌转速至50-60rpm，避免过度剪切。4.简述己内酰胺装置紧急停车的操作步骤。答：（1）立即停止所有进料（环己酮肟、发烟硫酸、氨水等），关闭进料阀；（2）停止加热蒸汽，开启蒸发器、反应器的冷却水阀，快速降温至50℃以下；（3）启动事故槽，将反应器、蒸发器内物料排至事故槽（防止高温下物料分解）；（4）关闭真空泵，破坏系统真空（防止空气倒吸）；（5）检查所有动设备（泵、风机）是否停运，切断电源；（6）汇报调度并组织人员检查泄漏点，确认无安全隐患后做好记录。四、计算题（每题15分，共30分）1.某己内酰胺装置日处理环己酮肟（纯度99.2%）150吨，日产己内酰胺（纯度99.6%）132吨。已知环己酮肟分子量为115，己内酰胺分子量为113，计算环己酮肟的转化率和己内酰胺的收率（转化率=反应的肟量/投入的肟量×100%；收率=提供的己内酰胺量/理论提供量×100%）。解：（1）投入的环己酮肟物质的量=150×1000kg×99.2%/115kg/kmol≈1296.52kmol（2）提供的己内酰胺物质的量=132×1000kg×99.6%/113kg/kmol≈1164.96kmol（3）理论上1mol环己酮肟提供1mol己内酰胺，故理论提供量=1296.52kmol（4）转化率=1164.96kmol/1296.52kmol×100%≈89.86%（5）收率=1164.96kmol/1296.52kmol×100%≈89.86%（注：因反应为1:1摩尔比，转化率与收率数值相同）2.己内酰胺干燥机进风温度为120℃，出风温度为80℃，进风流量为5000m³/h（标准状态），干燥机处理湿己内酰胺10吨/h（湿基含水量8%），求干燥机每小时蒸发的水量（空气比热容取1.0kJ/(kg·℃)，空气密度取1.29kg/m³，水的汽化潜热取2260kJ/kg）。解：（1）进风热量=空气流量×密度×比热容×(进风温度-环境温度)，假设环境温度为25℃，则：进风热量=5000m³/h×1.29kg/m³×1.0kJ/(kg·℃)×(120-25)℃=5000×1.29×95=612750kJ/h（2）出风热量=5000×1.29×1.0×(80-25)=5000×1.29×55=354750kJ/h（3）用于蒸发水的热量=612750-354750=258000kJ/h（4）设蒸发水量为mkg/h，则m×226