2025年氧化工藝考試題庫及氧化工藝答案解析一、單項選擇題（共20題，每題2分，共40分）1.下列氧化反應(yīng)中，屬于均相催化氧化的是（）。A.乙烯在銀催化劑上氧化制環(huán)氧乙烷B.丙烯在鉬鉍催化劑上氧化制丙烯腈C.環(huán)己烷在鈷鹽催化劑作用下氧化制環(huán)己酮D.對二甲苯在醋酸鈷-醋酸錳催化下氧化制對苯二甲酸答案：C解析：均相催化氧化指催化劑與反應(yīng)物處于同一相（通常為液相），環(huán)己烷氧化中鈷鹽溶解于反應(yīng)體系，屬于均相；A、B、D中催化劑為固體（銀、鉬鉍、鈷錳鹽固體），屬非均相催化。2.乙烯氧化制環(huán)氧乙烷工藝中，反應(yīng)溫度控制在220-260℃的主要原因是（）。A.避免催化劑燒結(jié)B.抑制乙烯完全氧化生成CO?C.提高環(huán)氧乙烷的沸點D.降低氧氣的分解速率答案：B解析：乙烯氧化存在兩個競爭反應(yīng)：主反應(yīng)生成環(huán)氧乙烷（放熱）、副反應(yīng)完全氧化生成CO?（強放熱）。溫度過高會加劇副反應(yīng)，降低選擇性；溫度過低則反應(yīng)速率不足。220-260℃是平衡主副反應(yīng)的最優(yōu)區(qū)間。3.氧化工藝中，“氧油比”是關(guān)鍵控制參數(shù)，其定義為（）。A.氧氣與原料油的體積比B.氧氣與原料油的質(zhì)量比C.氧氣中有效氧原子與原料油中可氧化基團的摩爾比D.反應(yīng)器入口氧氣流量與原料油流量的體積比答案：D解析：工業(yè)中“氧油比”通常指實際操作中反應(yīng)器入口氧氣與原料油的體積流量比（標準狀態(tài)），用于控制反應(yīng)體系的氧含量，避免爆炸極限。4.環(huán)己烷氧化制環(huán)己酮時，加入碳酸鈉溶液的主要作用是（）。A.中和反應(yīng)生成的有機酸B.提高環(huán)己烷的溶解度C.促進環(huán)己酮的分解D.作為催化劑載體答案：A解析：環(huán)己烷氧化會生成環(huán)己基過氧化氫、己二酸等酸性副產(chǎn)物，酸性環(huán)境會加劇設(shè)備腐蝕并促進副反應(yīng)，碳酸鈉溶液用于中和酸性物質(zhì)，維持體系pH穩(wěn)定。5.下列氧化工藝中，需采用“兩段氧化”流程的是（）。A.甲醇氧化制甲醛B.丙烯氧化制丙烯酸C.乙烯氧化制環(huán)氧乙烷D.乙醛氧化制醋酸答案：B解析：丙烯氧化制丙烯酸分兩步：第一步丙烯氧化為丙烯醛（催化劑為鉬-鉍系），第二步丙烯醛氧化為丙烯酸（催化劑為鉬-釩系），因兩步所需催化劑和反應(yīng)條件不同，需分段進行。6.氧化反應(yīng)器設(shè)置“急冷段”的主要目的是（）。A.降低反應(yīng)器壓力B.終止反應(yīng)，減少副產(chǎn)物C.提高原料轉(zhuǎn)化率D.回收反應(yīng)余熱答案：B解析：氧化反應(yīng)多為強放熱，若產(chǎn)物在高溫區(qū)停留時間過長，易發(fā)生深度氧化或分解。急冷段通過快速降溫（如噴入冷介質(zhì)或直接換熱）終止反應(yīng)，提高目標產(chǎn)物收率。7.氧化工藝中，“選擇性”的定義是（）。A.轉(zhuǎn)化的原料量與初始原料量的比值B.生成目標產(chǎn)物的原料量與轉(zhuǎn)化的原料總量的比值C.目標產(chǎn)物的實際產(chǎn)量與理論產(chǎn)量的比值D.反應(yīng)器出口目標產(chǎn)物濃度與入口原料濃度的比值答案：B解析：選擇性（S）=（生成目標產(chǎn)物消耗的原料摩爾數(shù)/轉(zhuǎn)化的原料總摩爾數(shù)）×100%，反映原料轉(zhuǎn)化為目標產(chǎn)物的效率。8.對二甲苯（PX）氧化制對苯二甲酸（PTA）時，采用醋酸作為溶劑的主要原因是（）。A.醋酸可溶解PXB.醋酸能促進催化劑（Co-Mn-Br）分散C.醋酸沸點高，可維持反應(yīng)溫度D.以上均是答案：D解析：醋酸作為溶劑，既能溶解PX（部分溶解），又能分散鈷、錳等金屬催化劑，其沸點（118℃）高于反應(yīng)溫度（200-220℃，需加壓），可通過蒸發(fā)帶走反應(yīng)熱，維持溫度穩(wěn)定。9.氧化工藝中，“爆炸極限”是指（）。A.可燃氣體與空氣混合后，遇火源發(fā)生爆炸的濃度范圍B.反應(yīng)器設(shè)計的最大操作壓力C.催化劑失活的臨界溫度D.原料中雜質(zhì)的最高允許含量答案：A解析：爆炸極限是可燃氣體（如乙烯、丙烯）或蒸氣與空氣混合后，能發(fā)生爆炸的最低（下限）和最高（上限）濃度。氧化工藝需控制氧含量低于爆炸下限，避免危險。10.乙醛氧化制醋酸時，使用的氧化劑是（）。A.純氧B.空氣C.過氧化氫D.硝酸答案：B解析：工業(yè)上乙醛氧化多采用空氣作為氧化劑（成本低），反應(yīng)在醋酸錳催化劑作用下進行，氧氣濃度需控制在安全范圍內(nèi)（避免爆炸）。11.氧化反應(yīng)器中，“空速”的單位通常為（）。A.m3/hB.h?1C.kg/(m2·h)D.mol/L答案：B解析：空速（SV）=原料氣流量（標準狀態(tài)）/催化劑體積，單位為h?1，反映原料在反應(yīng)器內(nèi)的停留時間（停留時間=1/SV）。12.下列氧化工藝中，屬于強放熱反應(yīng)的是（）。A.乙烯氧化制環(huán)氧乙烷（ΔH=-106kJ/mol）B.丙烯氧化制丙烯醛（ΔH=-341kJ/mol）C.環(huán)己烷氧化制環(huán)己酮（ΔH=-150kJ/mol）D.以上均是答案：D解析：氧化反應(yīng)多為放熱反應(yīng)，上述反應(yīng)焓變均為負值，且數(shù)值較大，需通過換熱裝置及時移熱，避免飛溫。13.氧化工藝中，“尾氧含量”控制的意義是（）。A.保證反應(yīng)完全B.避免氧氣過量導(dǎo)致爆炸C.提高催化劑活性D.降低原料消耗答案：B解析：尾氧含量指反應(yīng)器出口氣體中剩余氧氣的濃度。若尾氧過高，說明氧氣過量，可能與可燃氣體形成爆炸混合物；尾氧過低則可能原料未完全反應(yīng)。通?？刂莆惭踉?%-5%（體積分數(shù)）。14.甲醇氧化制甲醛時，采用鐵鉬催化劑的優(yōu)點是（）。A.耐高溫，不易失活B.選擇性高，副產(chǎn)物少C.可使用空氣作為氧化劑D.以上均是答案：D解析：鐵鉬催化劑（Fe?O?-MoO?）活性高，可在較低溫度（300-380℃）下反應(yīng)，選擇性可達91%-93%（高于銀催化劑），且能耐受空氣中的水分，適合用空氣作氧化劑。15.氧化工藝中，“飛溫”是指（）。A.反應(yīng)器溫度突然急劇上升B.原料流量突然增大C.催化劑活性突然下降D.產(chǎn)物收率突然降低答案：A解析：飛溫是由于反應(yīng)放熱速率超過移熱速率，導(dǎo)致反應(yīng)器溫度失控上升的現(xiàn)象，可能引發(fā)爆炸、催化劑燒結(jié)或設(shè)備損壞。16.丙烯氧化制丙烯酸工藝中，第二步（丙烯醛氧化）的主催化劑成分是（）。A.鉬-鉍B.鉬-釩C.銀D.鈷-錳答案：B解析：第一步丙烯氧化為丙烯醛用鉬-鉍系催化劑，第二步丙烯醛氧化為丙烯酸用鉬-釩系催化劑（V?O?-MoO?），兩種催化劑分別針對不同反應(yīng)步驟優(yōu)化。17.氧化工藝中，“惰性氣體”的作用是（）。A.稀釋可燃氣體濃度，降低爆炸風險B.作為反應(yīng)介質(zhì)參與反應(yīng)C.提高反應(yīng)器壓力D.增加原料轉(zhuǎn)化率答案：A解析：常用氮氣、二氧化碳等惰性氣體稀釋原料氣或氧氣，使可燃氣體濃度低于爆炸下限，如乙烯氧化中加入氮氣控制氧含量。18.環(huán)己烷氧化制環(huán)己酮的主要副產(chǎn)物是（）。A.環(huán)己醇B.己二酸C.環(huán)氧環(huán)己烷D.環(huán)己基過氧化氫答案：B解析：環(huán)己烷氧化生成環(huán)己基過氧化氫（中間產(chǎn)物），進一步分解為環(huán)己酮和環(huán)己醇（目標產(chǎn)物），但深度氧化會生成己二酸（酸性副產(chǎn)物），降低收率并腐蝕設(shè)備。19.氧化工藝中，“催化劑再生”的目的是（）。A.去除催化劑表面積碳或毒物B.增加催化劑活性組分含量C.改變催化劑物理結(jié)構(gòu)D.以上均是答案：D解析：催化劑再生通過高溫氧化（燒碳）、酸洗（去除金屬毒物）或補充活性組分（如浸漬法）恢復(fù)活性，同時可能調(diào)整孔結(jié)構(gòu)等物理性質(zhì)。20.下列氧化反應(yīng)中，需在加壓條件下進行的是（）。A.甲醇氧化制甲醛（常壓）B.乙烯氧化制環(huán)氧乙烷（2-3MPa）C.乙醛氧化制醋酸（常壓）D.丙烯氧化制丙烯腈（常壓）答案：B解析：乙烯氧化制環(huán)氧乙烷需在2-3MPa下進行，高壓可提高反應(yīng)物濃度，加快反應(yīng)速率；其他工藝多在常壓或低壓（<1MPa）下操作。二、判斷題（共10題，每題1分，共10分）1.氧化反應(yīng)均為放熱反應(yīng)，因此無需加熱即可維持反應(yīng)溫度。（）答案：×解析：多數(shù)氧化反應(yīng)初始需加熱至活化溫度（如乙烯氧化需預(yù)熱至200℃以上），反應(yīng)啟動后放熱可維持溫度，但需移熱控制；若原料濃度低或轉(zhuǎn)化率低，可能需補充熱量。2.氧化工藝中，提高反應(yīng)壓力一定能提高轉(zhuǎn)化率。（）答案：×解析：壓力對轉(zhuǎn)化率的影響與反應(yīng)類型有關(guān)。對于氣相反應(yīng)（如乙烯氧化），加壓可提高反應(yīng)物濃度，增加轉(zhuǎn)化率；但對液相反應(yīng)（如環(huán)己烷氧化），壓力過高可能導(dǎo)致副反應(yīng)加劇，需綜合考慮。3.空速越大，原料在反應(yīng)器內(nèi)停留時間越短，轉(zhuǎn)化率越低。（）答案：√解析：空速（SV）=原料流量/催化劑體積，SV越大，停留時間（1/SV）越短，原料與催化劑接觸時間不足，轉(zhuǎn)化率降低。4.氧化工藝中，尾氧含量越高，說明氧氣利用越充分。（）答案：×解析：尾氧含量高可能是氧氣過量或反應(yīng)不完全，需結(jié)合轉(zhuǎn)化率和選擇性判斷；氧氣利用充分應(yīng)表現(xiàn)為尾氧低且轉(zhuǎn)化率高。5.均相催化氧化的優(yōu)點是催化劑易分離回收。（）答案：×解析：均相催化劑溶解于反應(yīng)體系，分離需蒸餾、萃取等步驟，成本高于非均相催化劑（過濾即可分離）。6.環(huán)己烷氧化制環(huán)己酮時，轉(zhuǎn)化率越高，收率一定越高。（）答案：×解析：轉(zhuǎn)化率過高會導(dǎo)致深度氧化，副產(chǎn)物（如己二酸）增加，收率（轉(zhuǎn)化率×選擇性）可能下降，工業(yè)上通?？刂妻D(zhuǎn)化率在4%-6%。7.氧化反應(yīng)器設(shè)置防爆膜是為了防止超壓爆炸。（）答案：√解析：防爆膜（爆破片）是安全泄放裝置，當反應(yīng)器壓力超過設(shè)計值時破裂泄壓，避免設(shè)備爆炸。8.對二甲苯氧化制PTA時，溴化物（如HBr）是催化劑的促進劑。（）答案：√解析：Co-Mn催化劑需溴化物（如四溴乙烷）作為促進劑，溴自由基可加速對二甲苯的C-H鍵斷裂，提高反應(yīng)速率。9.甲醇氧化制甲醛時，銀催化劑的活性隨使用時間延長而永久失活。（）答案：×解析：銀催化劑失活主要因積碳或燒結(jié)，可通過空氣燒碳再生恢復(fù)部分活性，非永久失活。10.氧化工藝中，“氧含量聯(lián)鎖”是指當氧含量超過設(shè)定值時自動停車。（）答案：√解析：氧含量聯(lián)鎖是安全控制措施，當反應(yīng)器或管道內(nèi)氧含量接近爆炸下限時，觸發(fā)聯(lián)鎖切斷氧氣供應(yīng)或停車，防止爆炸。三、簡答題（共5題，每題6分，共30分）1.簡述乙烯氧化制環(huán)氧乙烷工藝中“二元催化劑”的作用。答案：乙烯氧化使用銀（Ag）為主催化劑，添加錸（Re）、鉀（K）等助催化劑。銀提供活性位點，促進乙烯與氧結(jié)合生成環(huán)氧乙烷；錸可抑制銀晶粒燒結(jié)，延長催化劑壽命；鉀（或氯化物）作為抑制劑，降低銀對深度氧化（生成CO?）的催化活性，提高環(huán)氧乙烷選擇性（從50%提升至80%以上）。2.氧化工藝中，“移熱措施”有哪些？舉例說明。答案：氧化反應(yīng)強放熱，需及時移熱：①夾套或蛇管換熱（如環(huán)己烷氧化釜，通過夾套內(nèi)循環(huán)冷卻水移熱）；②反應(yīng)物料循環(huán)移熱（如乙烯氧化反應(yīng)器，部分冷卻后的產(chǎn)物循環(huán)與原料混合，降低入口溫度）；③溶劑蒸發(fā)移熱（如PTA裝置，醋酸蒸發(fā)帶走熱量，氣相經(jīng)冷凝后返回反應(yīng)器）；④流化床反應(yīng)器（通過固體顆粒流化傳熱，如丙烯腈氧化用流化床，催化劑顆粒作為熱載體）。3.丙烯氧化制丙烯酸的工藝中，為何需控制“水含量”？答案：水含量影響：①促進丙烯醛向丙烯酸轉(zhuǎn)化（水參與水解反應(yīng)）；②過高的水會稀釋反應(yīng)物濃度，降低反應(yīng)速率；③水冷凝可能導(dǎo)致催化劑粉化（尤其對固定床催化劑）；④水含量影響后續(xù)產(chǎn)物分離（丙烯酸與水共沸，增加精餾能耗）。工業(yè)上通?？刂圃蠚庵兴魵夂繛?%-10%（體積分數(shù)）。4.氧化工藝中，“催化劑失活”的主要原因有哪些？答案：①積碳（反應(yīng)物或產(chǎn)物在催化劑表面結(jié)焦，覆蓋活性位點，如銀催化劑積碳）；②中毒（硫、磷等雜質(zhì)與活性組分反應(yīng)，如鈷催化劑被硫化物中毒）；③燒結(jié)（高溫導(dǎo)致催化劑晶粒長大，比表面積減小，如鐵鉬催化劑高溫燒結(jié)）；④機械磨損（流化床催化劑顆粒碰撞破碎，如丙烯腈氧化用流化床催化劑）。5.簡述氧化工藝中“安全控制要點”。答案：①氧含量控制：確保可燃氣體濃度低于爆炸下限（如乙烯氧化中氧含量<8%）；②溫度控制：設(shè)置聯(lián)鎖，超溫時切斷熱源或通入惰性氣體；③壓力控制：安裝安全閥、爆破片，防止超壓；④原料純度：控制硫、水等雜質(zhì)含量（如甲醇氧化中硫含量<1ppm，防止催化劑中毒）；⑤緊急停車系統(tǒng)（ESD）：異常時自動切斷進料、通入氮氣置換。四、案例分析題（共2題，每題10分，共20分）案例1：某廠環(huán)己烷氧化制環(huán)己酮裝置，近期出現(xiàn)“反應(yīng)溫度波動大（±15℃）、環(huán)己酮收率下降（從85%降至78%）”的問題，試分析可能原因及處理措施。答案：可能原因：①環(huán)己烷原料純度下降（如含環(huán)戊烷等雜質(zhì)），雜質(zhì)氧化放熱不同，導(dǎo)致溫度波動；②催化劑（鈷鹽）濃度不足或活性下降（如鈷鹽分解、與酸性副產(chǎn)物反應(yīng)沉淀），反應(yīng)速率降低，放熱不均；③冷卻系統(tǒng)故障（如循環(huán)水流量不足、換熱器結(jié)垢），移熱能力下