2025年【氯堿電解工藝】模擬考試題及答案一、單項選擇題（每題2分，共40分）1.離子膜法氯堿電解工藝中，陽極室反應(yīng)生成的主要氣體是（）A.氫氣B.氯氣C.氧氣D.氯化氫答案：B2.電解槽運行時，陰極液中氫氧化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)通?？刂圃冢ǎ〢.15%-20%B.25%-30%C.32%-35%D.40%-45%答案：C3.以下哪種因素會導(dǎo)致離子膜電解槽電流效率下降？（）A.提高電解液溫度B.降低陽極液中NaCl濃度C.增加陰極液中NaOH濃度D.保持膜兩側(cè)壓力平衡答案：B（注：陽極液NaCl濃度過低會導(dǎo)致副反應(yīng)增加，降低電流效率）4.氯堿生產(chǎn)中，氯氣干燥常用的干燥劑是（）A.濃硫酸B.生石灰C.硅膠D.分子篩答案：A5.電解槽開車前，需要對離子膜進(jìn)行預(yù)處理，主要目的是（）A.去除膜表面雜質(zhì)B.提高膜的機械強度C.激活膜的離子交換性能D.降低膜的電阻答案：C6.水銀法電解工藝逐漸被淘汰的主要原因是（）A.能耗高B.產(chǎn)品純度低C.汞污染嚴(yán)重D.設(shè)備投資大答案：C7.隔膜法電解槽中，隔膜的主要作用是（）A.阻止OH?向陽極遷移B.分隔陰陽極室C.提高電流密度D.降低槽電壓答案：B（注：隔膜法無法完全阻止OH?遷移，離子膜法可實現(xiàn)此功能）8.電解槽運行時，槽電壓突然升高，可能的原因是（）A.電流密度降低B.離子膜結(jié)垢C.陽極液流量過大D.陰極液溫度升高答案：B9.氯氣壓縮過程中，常用的壓縮機類型是（）A.活塞式壓縮機B.離心式壓縮機C.液環(huán)式壓縮機D.螺桿式壓縮機答案：C（注：液環(huán)式壓縮機可避免氯氣與金屬直接接觸，減少腐蝕）10.電解工藝中，氫氣的處理流程不包括（）A.冷卻B.除霧C.干燥D.加壓液化答案：D（注：氯堿工藝中氫氣通常以常壓或低壓輸送，無需加壓液化）11.離子膜電解槽的陽極材料一般為（）A.純鈦B.鈦基涂釕銥涂層C.不銹鋼D.鎳基合金答案：B12.電解過程中，若陽極液pH值過低，可能導(dǎo)致（）A.氯氣中含氧量增加B.離子膜壽命縮短C.氫氧化鈉濃度下降D.氫氣純度降低答案：A（注：pH過低時，水的電解副反應(yīng)加劇，生成氧氣）13.停車檢修時，電解槽內(nèi)殘留的氯氣需用（）置換A.氮氣B.空氣C.氫氣D.水蒸氣答案：A14.以下關(guān)于電流效率的說法，錯誤的是（）A.理論上電流效率可達(dá)100%B.實際生產(chǎn)中通常為95%-98%C.副反應(yīng)越多，電流效率越低D.提高溫度可提升電流效率答案：A（注：因副反應(yīng)存在，電流效率無法達(dá)到100%）15.電解槽陰極液循環(huán)的主要目的是（）A.帶走反應(yīng)熱量B.維持NaOH濃度穩(wěn)定C.防止離子膜脫水D.以上都是答案：D16.氯氣總管壓力突然下降，可能的原因是（）A.電解槽氯氣出口閥門關(guān)閉B.下游用氯裝置突然停車C.氯氣壓縮機故障停機D.陽極液流量增加答案：B（注：下游用量減少會導(dǎo)致總管壓力下降）17.離子膜電解工藝中，鹽水精制的關(guān)鍵指標(biāo)是（）A.硫酸根含量B.鈣鎂離子含量C.鐵離子含量D.氯離子濃度答案：B（注：鈣鎂離子易在膜表面結(jié)垢，影響膜性能）18.氫氣系統(tǒng)防爆的關(guān)鍵措施是（）A.控制氫氣純度≥98%B.系統(tǒng)內(nèi)氧含量≤0.5%C.保持正壓操作D.以上都是答案：D19.電解槽運行時，陰極液與陽極液的壓力差應(yīng)控制在（）A.陰極液略高于陽極液B.陽極液略高于陰極液C.兩者壓力相等D.無嚴(yán)格要求答案：A（注：防止陽極液中的Cl?滲透到陰極室，影響產(chǎn)品質(zhì)量）20.以下哪種情況會導(dǎo)致離子膜鼓泡？（）A.膜兩側(cè)壓力波動過大B.電解液溫度過低C.電流密度過小D.鹽水濃度過高答案：A二、填空題（每空1分，共20分）1.氯堿電解的主要原料是______，通過電解反應(yīng)生成______、______和______三種產(chǎn)品。答案：飽和食鹽水；氯氣；氫氣；氫氧化鈉2.離子膜法電解槽按結(jié)構(gòu)可分為______和______兩種，目前主流的是______。答案：復(fù)極式；單極式；復(fù)極式3.電解過程中，陽極發(fā)生______反應(yīng)，電極反應(yīng)式為______；陰極發(fā)生______反應(yīng)，電極反應(yīng)式為______。答案：氧化；2Cl?-2e?=Cl?↑；還原；2H?O+2e?=H?↑+2OH?4.鹽水精制過程中，通常加入______去除鈣離了，加入______去除鎂離子，加入______去除硫酸根離子。答案：碳酸鈉；氫氧化鈉；氯化鋇（或氫氧化鋇）5.氯氣干燥塔一般采用______流程，濃硫酸從塔頂噴淋，氯氣從塔底進(jìn)入，兩者_(dá)_____接觸以提高干燥效率。答案：填料塔；逆流6.電解槽運行時，需監(jiān)控的關(guān)鍵參數(shù)包括______、______、______、______和各物料流量。答案：槽電壓；電流密度；電解液溫度；陰陽極液濃度三、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述離子膜法相對于隔膜法的主要優(yōu)勢。答案：離子膜法優(yōu)勢包括：①產(chǎn)品純度高（NaOH濃度可達(dá)32%-35%，雜質(zhì)少）；②能耗低（槽電壓約3.0-3.5V，低于隔膜法的3.5-4.5V）；③無石棉污染（隔膜法使用石棉隔膜）；④氯氣和氫氣純度更高（氯氣純度≥98%，氫氣純度≥99%）；⑤自動化程度高，操作更穩(wěn)定。2.分析電解槽運行中電流效率下降的可能原因及應(yīng)對措施。答案：可能原因：①陽極液NaCl濃度過低（<200g/L），導(dǎo)致副反應(yīng)（水分解生成O?）增加；②離子膜老化或損傷，允許OH?反向遷移；③電解液溫度波動（過低時離子遷移速率下降，過高時膜性能受損）；④電流密度過高（超過膜設(shè)計范圍，副反應(yīng)加?。?yīng)對措施：①調(diào)整鹽水進(jìn)料量，維持陽極液NaCl濃度在200-220g/L；②定期檢測膜性能，及時更換老化膜；③控制電解液溫度在85-90℃；④根據(jù)膜型號調(diào)整電流密度至設(shè)計值（通常3-6kA/m2）。3.氯氣干燥過程中，為什么需要控制硫酸的濃度和溫度？答案：①硫酸濃度：濃度過低（<93%）時，吸水能力下降，干燥效果差；濃度過高（>98%）時，硫酸黏度增大，與氯氣接觸效率降低，且可能導(dǎo)致設(shè)備腐蝕加劇。②硫酸溫度：溫度過高（>60℃）時，硫酸揮發(fā)增加，氯氣中硫酸霧含量上升；溫度過低（<40℃）時，硫酸黏度增大，流動性變差，影響傳質(zhì)效率。通?？刂屏蛩釢舛?6%-98%，溫度40-50℃。4.簡述電解槽緊急停車的操作步驟。答案：①立即降低電流至最低負(fù)荷（5%-10%額定電流），避免膜因突然斷電受損；②關(guān)閉鹽水進(jìn)料閥，停止向陽極室供料；③關(guān)閉陰極室脫鹽水進(jìn)料閥，維持陰極液循環(huán)；④開啟氯氣和氫氣緊急放空閥，保持系統(tǒng)微正壓（防止空氣倒灌）；⑤待電流降至0后，切斷整流器電源；⑥排盡電解槽內(nèi)殘留電解液（陽極液排入事故槽，陰極液回收）；⑦用純水沖洗電解槽，防止結(jié)晶堵塞管道；⑧檢查停車原因（如短路、泄漏等），處理故障后再開車。5.分析氫氣系統(tǒng)爆炸的風(fēng)險點及預(yù)防措施。答案：風(fēng)險點：①氫氣與空氣混合（爆炸極限4%-75%）；②系統(tǒng)內(nèi)存在點火源（如靜電、摩擦火花、電器火花）；③氫氣純度低（含氧量>0.5%）；④設(shè)備泄漏導(dǎo)致氫氣積聚。預(yù)防措施：①保持氫氣系統(tǒng)正壓（5-10kPa），防止空氣吸入；②所有設(shè)備接地，避免靜電積聚；③使用防爆電器，禁止明火；④定期檢測氫氣純度（≥98%）和氧含量（≤0.5%）；⑤加強設(shè)備密封性檢查（用肥皂水檢漏），及時處理泄漏點；⑥設(shè)置氫氣濃度報警裝置，超限自動聯(lián)鎖放空。四、計算題（每題10分，共20分）1.某離子膜電解槽額定電流為30kA，運行24小時后，實際產(chǎn)出32%NaOH溶液50噸（密度1.35g/cm3）。計算該電解槽的電流效率（已知：NaOH的電化當(dāng)量為1.492g/(A·h)）。解：①計算理論產(chǎn)量：理論產(chǎn)量（kg）=電流（A）×?xí)r間（h）×電化當(dāng)量（g/(A·h)）÷1000=30000A×24h×1.492g/(A·h)÷1000=30000×24×1.492÷1000=10742.4kg②計算實際NaOH純質(zhì)量：實際純質(zhì)量=50噸×32%=16噸=16000kg③電流效率=（實際產(chǎn)量÷理論產(chǎn)量）×100%=（16000÷10742.4）×100%≈148.9%（注：此處數(shù)據(jù)為假設(shè)，實際中電流效率通?！?8%，可能題目中實際產(chǎn)量數(shù)據(jù)需調(diào)整）（注：正確計算應(yīng)為實際純質(zhì)量≤理論產(chǎn)量，可能題目中實際產(chǎn)出數(shù)據(jù)應(yīng)為32%NaOH溶液35噸，則實際純質(zhì)量=35×1000×32%=11200kg，電流效率=11200/10742.4≈104.3%，仍不合理，正確數(shù)據(jù)應(yīng)調(diào)整為實際產(chǎn)出32%NaOH溶液32噸，純質(zhì)量=32×1000×32%=10240kg，電流效率=10240/10742.4≈95.3%）2.某電解裝置采用復(fù)極式電解槽，單槽有100個單元槽，每個單元槽的有效面積為2.5m2，運行電流密度為5kA/m2。計算：①單槽運行電流；②24小時理論產(chǎn)氯量（Cl?的電化當(dāng)量為1.323g/(A·h)）。解：①單槽運行電流=電流密度×單槽有效面積×單元槽數(shù)=5kA/m2×2.5m2×100=1250kA（注：復(fù)極式電解槽電流為各單元槽串聯(lián)，總電流等于單槽電流，因此正確計算應(yīng)為電流密度×單槽有效面積=5kA/m2×2.5m2=12.5kA，總電流為12.5kA，因復(fù)極式是串聯(lián)，各單元槽電流相同）（修正：復(fù)極式電解槽中，各單元槽串聯(lián)，總電流等于單槽電流，有效面積為單槽面積，因此單槽運行電流=電流密度×單槽有效面積=5kA/m2×2.5m2=12.5kA）②理論產(chǎn)氯量=電流（A）×?xí)r間（h）×電化當(dāng)量（g/(A·h)）÷1000=12500A×24h×1.323g/(A·h)÷1000=12500×24×1.323÷1000=396.9kg五、案例分析題（每題15分，共30分）案例1：某氯堿廠離子膜電解槽運行3個月后，槽電壓逐漸從3.2V升至3.8V，同時氯氣純度從98.5%降至96%，分析可能原因及處理措施。答案：可能原因：①離子膜結(jié)垢：鹽水中鈣鎂離子（Ca2+、Mg2+）或硫酸根（SO?2?）含量超標(biāo)，在膜表面形成沉淀物（如CaCO?、Mg(OH)?），增加膜電阻，導(dǎo)致槽電壓升高；結(jié)垢還會使膜選擇性下降，OH?反向遷移至陽極室，與Cl?競爭放電，生成O?，降低氯氣純度。②膜老化：長期運行后，膜的離子交換基團(tuán)（如磺酸基、羧酸基）流失，膜的含水率和離子傳導(dǎo)性下降，電阻增加；同時膜的致密性降低，允許更多雜質(zhì)離子遷移，導(dǎo)致副反應(yīng)增加。③陽極液濃度異常：陽極液NaCl濃度過低（<200g/L），導(dǎo)致Cl?放電不足，水分解生成O?，氯氣純度下降；低濃度還會使膜脫水，電阻升高。④陰極液NaOH濃度過高（>35%）：高濃度NaOH會降低膜的含水率，增加膜電阻，同時OH?遷移能力增強，反向滲透至陽極室，參與反應(yīng)生成O?。處理措施：①檢測鹽水質(zhì)量，若鈣鎂離子超標(biāo)，加強一次鹽水精制（增加碳酸鈉、氫氧化鈉投加量）和二次鹽水精制（檢查螯合樹脂性能，必要時再生或更換）；若硫酸根超標(biāo)，通過氯化鋇或冷凍法去除。②對電解槽進(jìn)行酸洗：用稀鹽酸（0.5%-1%）循環(huán)沖洗，溶解膜表面的鈣鎂垢（反應(yīng)式：CaCO?+2HCl=CaCl?+H?O+CO?↑；Mg(OH)?+2HCl=MgCl?+2H?O），酸洗后用純水沖洗至pH中性。③調(diào)整工藝參數(shù)：維持陽極液NaCl濃度在200-220g/L，陰極液NaOH濃度在32%-35%，電解液溫度85-90℃。④若酸洗后槽電壓仍無明顯下降，可能膜已老化，需停車更換離子膜。案例2：某氯堿車間巡檢時發(fā)現(xiàn)氫氣總管壓力突然從8kPa降至2kPa，同時氫氣純度檢測儀顯示氧含量升至1.2%，分析可能原因及應(yīng)急處理步驟。答案：可能原因：①氫氣系統(tǒng)泄漏：管道焊縫、閥門密封處或設(shè)備接口因腐蝕、振動等原因出現(xiàn)泄漏，導(dǎo)致壓力下降；空氣通過泄漏點進(jìn)入系統(tǒng)，使氧含量升高。②電解槽氫氣出口堵塞：電解槽陰極室氫氣出口管道因堿結(jié)晶（NaOH潮解后結(jié)晶）或雜物堵塞，氫氣排出受阻，導(dǎo)致總管壓力下降；同時電解槽內(nèi)氫氣積聚，可能反向滲透空氣（若壓力低于大氣壓）。③氫氣壓縮機故障：壓縮機入口閥門誤關(guān)、電機跳閘或機械故障（如軸承損壞）導(dǎo)致氫氣輸送量減少，總管壓力下降；若壓縮機入口形成負(fù)壓，可能吸入空氣。④下游用氫裝置突然增加用量：如氫氣管網(wǎng)下游用戶（如鹽酸合成、雙氧水裝置）閥門開度突然增大，氫氣用量超過電解裝置產(chǎn)氫量，導(dǎo)致總管壓力下降；若補充不及時，可能吸入空氣。應(yīng)急處理步驟：①立即通知中控室，降低電解槽電流至50%負(fù)荷，減少氫氣生成量，防止系統(tǒng)壓力進(jìn)一步下降。②關(guān)閉氫氣總管去下游的閥門，切斷與用氫裝置的連接，避免空氣繼續(xù)倒灌。③用肥皂水檢查氫氣系統(tǒng)所有法蘭、