2025年合成氨工艺新版试题题库含答案

2025年合成氨工艺新版试题题库含答案一、单项选择题（每题2分，共40分）1.合成氨工艺中，原料气经过脱硫、脱碳、脱氧等净化步骤后，要求总硫含量不超过（）A.0.1ppmB.1ppmC.10ppmD.100ppm答案：A2.现代大型合成氨装置中，合成塔操作压力通常为（）A.5-10MPaB.15-30MPaC.35-50MPaD.50-70MPa答案：B3.合成氨主反应方程式为（）A.N₂+3H₂→2NH₃+QB.N₂+3H₂→2NH₃-QC.2N₂+3H₂→2NH₃+QD.N₂+2H₂→2NH₃-Q答案：A4.合成氨催化剂的主要活性成分是（）A.氧化铁B.金属铁C.四氧化三铁D.三氧化二铁答案：B（催化剂需还原为α-Fe才具有活性）5.原料气中CO₂含量过高会导致（）A.合成塔温度上升B.氨分离效率提高C.脱碳系统负荷增加D.循环气流量降低答案：C6.氨合成反应的最适宜温度是指（）A.催化剂活性最高的温度B.反应速率最大的温度C.平衡氨浓度最大的温度D.综合反应速率与平衡浓度的最佳温度答案：D7.离心式压缩机防喘振的关键措施是（）A.提高入口压力B.降低出口压力C.保证最小流量D.增加冷却水量答案：C8.低温甲醇洗工艺中，甲醇的主要作用是（）A.吸收H₂S和CO₂B.催化脱硫反应C.降低气体温度D.分离氨和氢气答案：A9.合成氨装置中，氨冷器的主要作用是（）A.冷却循环气以分离液氨B.降低合成塔入口温度C.回收反应余热D.提高压缩机效率答案：A10.催化剂还原过程中，出水速率过快会导致（）A.催化剂活性中心烧结B.还原时间缩短C.床层温度分布均匀D.氨产量提高答案：A11.合成塔内件中，起到均匀分布气体作用的部件是（）A.中心管B.气体分布器C.内筒D.换热器答案：B12.原料气中甲烷含量过高时，应采取的操作是（）A.增加循环气流量B.减少放空量C.提高合成塔压力D.增大放空量答案：D（甲烷为惰性气体，需通过放空维持浓度）13.氨合成反应的平衡常数随温度升高而（）A.增大B.减小C.不变D.先增后减答案：B（放热反应，温度升高平衡逆向移动）14.工业上常用的煤气化工艺中，属于加压气流床的是（）A.固定床间歇气化（UGI炉）B.流化床气化（温克勒炉）C.水煤浆气化（德士古炉）D.移动床气化（鲁奇炉）答案：C15.合成氨装置中，氢氮比（H₂/N₂）控制范围通常为（）A.1.5-2.0B.2.5-3.0C.3.5-4.0D.4.5-5.0答案：B16.氨分离器的分离效率主要取决于（）A.操作压力B.气体流速C.温度D.以上都是答案：D（压力、流速、温度共同影响气液分离效果）17.催化剂暂时性中毒的毒物是（）A.硫（S）B.磷（P）C.一氧化碳（CO）D.氯气（Cl₂）答案：C（CO可通过再生去除，S、P、Cl₂会造成永久中毒）18.合成塔紧急停车时，首先应（）A.切断原料气供应B.打开放空阀泄压C.停止循环压缩机D.启动氨冷器答案：A（防止超压和催化剂过热）19.变换工艺中，耐硫变换催化剂的活性成分是（）A.铁铬系B.钴钼系C.铜锌系D.镍系答案：B20.液氨储罐的安全设计中，最大允许充装系数为（）A.0.85B.0.90C.0.95D.1.00答案：A（防止温度升高导致超压）二、判断题（每题1分，共10分）1.合成氨反应是体积增大的吸热反应（）答案：×（体积减小的放热反应）2.原料气中氧气含量过高会导致催化剂氧化失活（）答案：√3.低温甲醇洗工艺可以同时脱除H₂S、CO₂和少量的COS（）答案：√4.合成塔出口氨含量越高，说明催化剂活性越好（）答案：×（还与压力、温度、空速等因素有关）5.离心式压缩机的喘振现象是由于入口流量过低引起的（）答案：√6.催化剂还原时，应先升温后通氢气（）答案：×（应先通氢气置换，再逐步升温）7.循环气中氩气含量过高会降低合成反应速率（）答案：√（惰性气体稀释有效组分）8.氨合成塔的操作温度应高于催化剂的活性温度下限（）答案：√9.水煤浆气化过程中，氧煤比过高会导致碳转化率下降（）答案：×（氧煤比过高会导致燃烧反应加剧，碳转化率提高，但有效气（CO+H₂）含量下降）10.液氨的临界温度为132.4℃，因此常温下无法通过压缩液化（）答案：×（常温下通过加压可液化，如1.6MPa下液氨沸点为20℃）三、简答题（每题8分，共40分）1.简述合成氨原料气净化的主要步骤及目的。答案：原料气净化包括：①脱硫（脱除H₂S、COS等，防止催化剂硫中毒）；②一氧化碳变换（将CO转化为H₂和CO₂，提高H₂产量）；③脱碳（脱除CO₂，避免其与氨反应生成氨基甲酸铵堵塞设备）；④深度净化（脱氧、脱残余硫/碳，确保总硫＜0.1ppm，CO+CO₂＜10ppm，防止催化剂中毒）。2.分析合成塔温度波动的主要原因及调节措施。答案：原因：①原料气流量或成分（H₂/N₂、惰性气体）变化；②循环气流量波动；③氨冷器温度变化影响分离效果；④催化剂活性下降。调节措施：①稳定原料气供应，控制氢氮比；②调整循环压缩机转速维持流量；③调节氨冷器液氨蒸发量控制入口温度；④若催化剂活性下降，可适当提高操作温度或考虑更换催化剂。3.说明氨合成催化剂的还原过程及关键控制参数。答案：还原过程：催化剂（主要成分为Fe₃O₄）在H₂气氛下还原为α-Fe，反应式：Fe₃O₄+4H₂→3Fe+4H₂O。关键参数：①还原温度（初始300℃，最终480-500℃，避免超温烧结）；②氢气流速（保证还原气充足，出水速率＜150L/h）；③床层温差（控制＜30℃，防止局部过热）；④出口水汽浓度（逐步降低，最终＜50ppm表示还原完成）。4.对比低温甲醇洗与MDEA脱碳工艺的优缺点。答案：低温甲醇洗：优点是对H₂S、CO₂、COS等多组分同时脱除，净化度高（CO₂＜20ppm，总硫＜0.1ppm），溶剂再生能耗低；缺点是需深冷（-50℃），设备投资高。MDEA（甲基二乙醇胺）脱碳：优点是操作温度（40-100℃），设备简单，适用于中小规模；缺点是仅能脱碳，需配合其他脱硫工艺，净化度较低（CO₂＜0.1%），再生能耗较高。5.简述合成氨装置的主要节能措施。答案：①采用低能耗煤气化技术（如航天炉、科林炉）提高碳转化率；②优化变换工艺（宽温耐硫变换减少分段）；③使用高效脱碳技术（低温甲醇洗或NHD法）降低能耗；④合成塔采用径向流动内件（降低阻力降）；⑤余热回收（如变换气废热锅炉产蒸汽，合成塔出口气预热原料气）；⑥循环压缩机采用汽轮机驱动（利用工艺蒸汽）；⑦控制惰性气体（CH₄+Ar）浓度在12-18%（过低增加放空损失，过高降低转化率）。四、综合分析题（每题15分，共30分）1.某合成氨装置运行中，合成塔入口压力突然从18MPa降至15MPa，循环气流量下降，分析可能原因及处理措施。答案：可能原因：①原料气供应不足（如煤气化炉跳车、压缩机故障）；②循环压缩机故障（如喘振、轴瓦损坏）；③系统泄漏（合成塔、管道、氨分离器等密封点泄漏）；④放空阀误开（导致气体外排）。处理措施：①检查原料气压缩机运行状态，若跳车立即启动备用机；②检测循环压缩机振动、温度参数，若喘振则打开防喘振阀；③用肥皂水或便携式气体检测仪检查系统各密封点，发现泄漏立即隔离处理；④确认放空阀开度，若误开则关闭；⑤若压力持续下降，启动紧急停车程序（切断原料气，关闭塔前阀，保持循环机低负荷运行）。2.某装置催化剂使用3年后，合成塔出口氨含量从15%降至12%，分析可能原因并提出解决方案。答案：可能原因：①催化剂老化（活性组分烧结，比表面积下降）；②长期超温运行导致催化剂失活；③原料气净化不良（硫、磷等毒物累积，造成永久中毒）；④循环气中惰性气体（CH₄+Ar）浓度过高（＞20%），稀释有效组分；⑤操作参数偏离（如氢氮比＜2.5或＞3.5，空速过高）。解决方案：