2025年制氢装置操作工试题库(技师及高级技师)附答案

2025年制氢装置操作工试题库(技师及高级技师)附答案一、选择题（每题2分，共20分）1.制氢装置中，变压吸附（PSA）单元常用的吸附剂组合为（）。A.活性氧化铝+硅胶+分子筛B.活性炭+分子筛+活性氧化铝C.活性炭+硅胶+活性氧化铝D.分子筛+硅胶+活性炭答案：B2.转化催化剂还原时，还原介质中H₂体积分数应不低于（）。A.50%B.60%C.70%D.80%答案：C3.以下关于氧化锌脱硫剂的说法，错误的是（）。A.主要用于脱除无机硫（H₂S）B.对有机硫（如硫醇）无脱除能力C.反应温度通常控制在300-400℃D.硫容饱和后需更换或再生答案：B（注：部分活性高的氧化锌脱硫剂可脱除少量低分子有机硫）4.制氢装置紧急停车时，转化炉的降温速率应控制在（）。A.≤20℃/hB.≤30℃/hC.≤40℃/hD.≤50℃/h答案：A5.以下哪项不是转化炉管超温的直接原因？（）A.原料气流量波动B.燃料气热值降低C.催化剂结碳D.水碳比偏高答案：D（水碳比偏高会抑制结碳，降低炉管超温风险）6.PSA单元中，吸附塔的吸附时间主要由（）决定。A.原料气流量与杂质含量B.吸附剂装填量C.解吸气压力D.产品氢纯度要求答案：A7.转化催化剂活性下降的表征不包括（）。A.转化气中CH4含量升高B.炉管表面温度分布不均C.水碳比需降低维持转化率D.燃料气消耗量增加答案：C（活性下降时需提高水碳比抑制结碳）8.制氢装置中，原料气预热器的主要作用是（）。A.回收转化气余热B.提高原料气进脱硫槽温度C.降低转化炉热负荷D.防止原料气中轻烃冷凝答案：B9.以下关于驰放气的描述，正确的是（）。A.仅来自PSA单元解吸气B.主要成分为H₂、CH4、CO、CO₂C.必须全部作为燃料气回用D.氢含量低于产品氢但高于原料气答案：B10.制氢装置水碳比的计算基准是（）。A.原料气中碳元素总量与水蒸气摩尔比B.原料气中烃类摩尔数与水蒸气摩尔比C.原料气中甲烷摩尔数与水蒸气摩尔比D.原料气中总碳数与水蒸气质量比答案：A二、判断题（每题1分，共10分）1.转化催化剂还原时，应先升温后配氢，避免NiO被氧化。（）答案：×（应先配氢再升温，防止催化剂氧化）2.PSA单元中，吸附剂对杂质的吸附能力顺序为：H2O＞H2S＞CO2＞CH4＞H2。（）答案：√3.原料气中烯烃含量过高会导致脱硫剂硫容下降，需增设预加氢反应器。（）答案：√4.转化炉管出现花斑（局部温度异常）时，应立即降低负荷并排查催化剂装填问题。（）答案：√5.制氢装置紧急停车时，应先切断原料气，再停燃料气，最后停循环水。（）答案：×（应先停燃料气，防止炉管超温）6.中变催化剂还原时，可使用转化气作为还原介质，无需额外配氢。（）答案：√（转化气含H₂，可满足还原需求）7.PSA单元解吸压力升高会导致吸附剂再生不彻底，降低氢气收率。（）答案：√8.水碳比过低会导致转化催化剂结碳，需通过提高水蒸气流量或降低原料气流量调整。（）答案：√9.制氢装置的氢气收率=（产品氢量/原料气中可转化氢总量）×100%。（）答案：√10.转化炉排烟温度过高会降低热效率，应通过增加吹灰频率或检修空气预热器改善。（）答案：√三、简答题（每题8分，共40分）1.简述转化炉管超温的主要原因及处理措施。答案：主要原因：①原料气流量波动或组成变化（如烯烃、重烃含量增加）；②催化剂结碳或活性下降；③燃料气分布不均（个别烧嘴火焰偏烧）；④水碳比过低；⑤炉管内催化剂装填不均（局部空隙）。处理措施：①稳定原料气流量，分析组成并调整预处理；②提高水碳比至4.0-5.0抑制结碳；③调整烧嘴配风，确保火焰均匀；④若超温严重（＞850℃），降低负荷或紧急停车；⑤长期超温需停车检查催化剂装填情况。2.分析PSA单元氢气收率下降的可能原因。答案：①吸附时间过长：杂质穿透吸附剂层，导致产品氢纯度下降，需缩短吸附时间；②解吸压力过高：吸附剂再生不彻底，吸附容量降低，应检查真空泵或解吸气背压阀；③吸附剂粉化：装填密度下降，有效吸附面积减少，需停车补装或更换；④原料气温度过高：吸附剂对杂质的吸附能力随温度升高而降低，应检查原料气冷却器；⑤程控阀内漏：导致吸附塔串压，部分氢气未被回收，需检修阀门密封性。3.中变催化剂硫化的目的及操作要点。答案：目的：中变催化剂（如Fe-Cr系）活性组分需转化为硫化态（FeS）以提高对CO变换反应的选择性，避免副反应（如甲烷化）。操作要点：①硫化介质：使用H₂S（可通过CS₂或DMDS分解产生）与H₂的混合气体；②硫化温度：初始温度200℃，逐步升至400℃，避免超温导致催化剂烧结；③硫化终点判断：出口H₂S浓度≥0.1%且稳定0.5h以上；④硫化后需用氮气置换至H₂S含量＜10ppm，防止后续开车时污染产品氢。4.制氢装置开车前，如何对转化系统进行氮气置换？答案：①确认系统盲板已拆除，所有阀门处于关闭状态；②从转化炉入口引入氮气，依次通过脱硫槽、转化炉、中变反应器、低变反应器（若有）、废热锅炉、水洗塔至PSA入口；③每段设备置换时，打开低点导淋和高点放空阀，确保死区气体置换；④置换指标：连续三次采样分析O₂含量＜0.5%（体积分数）；⑤置换完成后，关闭所有放空阀，系统充压至0.3-0.5MPa氮气保压，防止空气渗入。5.原料气中断时，制氢装置的紧急处理步骤。答案：①立即关闭原料气总阀，切断进料；②停止向转化炉供燃料气，关闭各烧嘴阀门，防止炉管超温；③保持转化炉引风机、鼓风机运行，维持炉膛负压（-50至-100Pa），逐步降低炉温；④维持水蒸气流量（≥设计值的60%），防止催化剂结碳；⑤关闭PSA单元进料阀，将吸附塔切至均压停车状态，避免床层压力波动；⑥启动系统氮气置换（若长时间停车），防止设备内介质倒窜；⑦联系调度确认原料气恢复时间，短时间（＜1h）可维持热备用，长时间需按正常停车步骤降温降量。四、计算题（每题10分，共20分）1.某制氢装置原料气组成为（体积%）：CH485%、C2H68%、C3H85%、N22%，原料气流量为10000Nm³/h，水碳比控制为3.5，计算所需水蒸气流量（Nm³/h）。（注：1mol气体体积为22.4Nm³）答案：①计算原料气中总碳数：CH4：85%×1=0.85；C2H6：8%×2=0.16；C3H8：5%×3=0.15；总碳数=0.85+0.16+0.15=1.16（mol碳/mol原料气）②原料气摩尔流量=10000/22.4≈446.43kmol/h③总碳摩尔流量=446.43×1.16≈517.86kmol/h④水蒸气摩尔流量=水碳比×总碳摩尔流量=3.5×517.86≈1812.51kmol/h⑤水蒸气流量=1812.51×22.4≈40600Nm³/h2.某制氢装置PSA单元原料气流量为50000Nm³/h，氢气含量为80%（体积%），产品氢流量为38000Nm³/h（纯度99.9%），计算氢气收率。答案：①原料气中氢气总量=50000×80%=40000Nm³/h②产品氢中氢气量=38000×99.9%≈37962Nm³/h③氢气收率=（37962/40000）×100%≈94.9%五、综合分析题（每题10分，共20分）1.某制氢装置运行中，转化炉出口甲烷含量由2%升至5%，同时炉管表面温度（管壁温度）局部升至880℃（正常≤850℃），请分析可能原因及处理方案。答案：可能原因：①转化催化剂活性下降：长期运行后催化剂烧结或中毒（如硫、氯污染），导致甲烷转化不完全；②水碳比偏低：实际水碳比低于设计值（如蒸汽流量表故障或原料气流量增大未及时调整），抑制了转化反应（CH4+H2O→CO+3H2）；③炉管内催化剂装填不均：局部催化剂空隙率大，气体流速过快，反应时间不足；④原料气组成变化：重烃（C2+）含量增加，转化反应需更高温度，导致局部炉管超温。处理方案：①立即检测原料气组成及硫含量，确认是否存在硫穿透（若脱硫剂失效，需切换脱硫槽）；②核对水碳比实际值（通过蒸汽流量表与原料气流量表计算），若偏低则提高蒸汽流量；③检查转化炉燃料气分布，调整烧嘴配风，确保炉温均匀；④若甲烷含量持续升高且炉管超温，需降低装置负荷至设计值的70%-80%，同时联系催化剂厂家分析活性；⑤若为催化剂失活，计划停车更换催化剂。2.制氢装置PSA单元运行中，某吸附塔程控阀故障（无法全开），导致该塔无法完成吸附步骤，试分析对装置的影响及应急处理措施。答案：影响：①该吸附塔退出运行，PSA单元吸附剂总容量减少，吸附时间需缩短以避免杂质穿透，导致氢气收率下降；②其他吸附塔负荷增加，可能因吸附时间过短造成产品氢纯度波动（如CO、CH4含量超标）；③系统压力波动（吸附塔切换时压力变化加剧），可能影响转化、变换单元的稳定运行。应急处理措施：①将故障塔切至“隔离”状态，