【2025年】合成氨生产工(中级)职业技能《理论知识》考试真题及答案

【2025年】合成氨生产工(中级)职业技能《理论知识》考试练习题及答案一、单项选择题（每题1分，共30分。每题只有一个正确答案，请将正确选项填入括号内）1.合成氨反应N₂+3H₂⇌2NH₃在500℃、30MPa下达到平衡时，若将系统压力提高到35MPa，平衡将（）。A.向左移动B.向右移动C.不移动D.先左后右答案：B解析：勒夏特列原理指出，对气相分子数减小的反应，增压使平衡向分子数减少方向移动，即向右生成NH₃。2.铁基催化剂K₂O的主要作用是（）。A.提高比表面积B.抑制甲烷化副反应C.提供电子助剂，降低活化能D.增加机械强度答案：C解析：K₂O作为电子型助剂，向Fe表面提供电子，削弱N≡N键，降低反应活化能。3.合成塔出口气NH₃含量突然由15%降至10%，最先应检查（）。A.循环机转速B.新鲜气氢氮比C.催化剂床层温度D.氨分离器液位答案：C解析：催化剂床层温度下降会导致转化率骤降，是最直接、最敏感指标。4.某装置采用两段绝热合成塔，一段出口温度450℃，二段入口冷激气温度200℃，冷激比（冷激气/一段出口气）0.25，则二段入口混合气温度约为（）。A.380℃B.365℃C.350℃D.335℃答案：B解析：热量衡算：T₂=(1×450+0.25×200)/1.25=365℃。5.新鲜气中CO+CO₂总含量要求小于（）ppm，否则造成催化剂“中毒”。A.10B.20C.30D.50答案：A解析：铁基催化剂对含氧化合物极敏感，>10ppm即出现不可逆失活。6.合成回路惰性气（CH₄+Ar）累积过高时，应采取（）。A.提高系统压力B.降低循环机转速C.增大驰放气量D.提高催化剂温度答案：C解析：惰性气累积会降低有效分压，通过驰放可维持合理循环气组成。7.氨分离器液位过高会导致（）。A.循环机带液B.合成塔空速降低C.催化剂粉化D.冷激阀堵塞答案：A解析：液位高，液氨易随气体进入循环机，造成液击损坏叶轮。8.合成塔壳体材质通常选用（）。A.16MnRB.0Cr18Ni9C.SA387Gr11CL2D.20g答案：C解析：SA387Gr11CL2（1.25Cr0.5Mo）抗氢腐蚀、高温强度好，为氨合成塔标准用钢。9.氢氮比偏离3:1时，对系统影响最小的是（）。A.合成塔压降B.循环机能耗C.单程转化率D.冷冻功耗答案：A解析：氢氮比变化主要影响反应速率和平衡，压降与流量、催化剂状态相关，与氢氮比无直接函数关系。10.采用分子筛干燥器时，再生气体通常选（）。A.氮气B.工艺空气C.合成塔出口气D.氨储罐闪蒸气答案：A解析：氮气无水无油，升温后可将分子筛吸附的水带走，避免引入新杂质。11.某装置日产1000tNH₃，吨氨耗循环气量4200Nm³，循环机入口NH₃4%，则循环机总气量约为（）万Nm³/h。A.7.0B.7.5C.8.0D.8.5答案：B解析：1000÷24=41.67t/h，41.67×4200=175000Nm³/h，考虑4%氨对应循环倍率1/(10.04)=1.042，175000×1.042≈7.5万。12.催化剂还原阶段，水汽浓度突升，应首先（）。A.提高还原压力B.降低还原温度C.加大电炉功率D.提高空速答案：B解析：水汽高会反复氧化金属Fe，降低温度可抑制水煤气反应，减少水生成。13.合成塔压差ΔP与空速SV的关系可近似表示为（）。A.ΔP∝SVB.ΔP∝SV²C.ΔP∝√SVD.ΔP与SV无关答案：B解析：湍流区压降与流速平方成正比，而SV正比于流速。14.液氨储罐设计压力一般取（）MPa。A.1.0B.1.6C.2.16D.2.5答案：C解析：50℃时液氨饱和蒸气压约2.16MPa，故取2.16MPa为设计压力。15.合成塔出口设置废热锅炉的主要目的是（）。A.降低气相中NH₃含量B.产生高压蒸汽回收热量C.提高反应速率D.减少催化剂粉化答案：B解析：出口气450℃左右，通过废锅产生10MPa蒸汽，回收高位热能。16.下列不能抑制催化剂烧结的措施是（）。A.控制床层热点温度<520℃B.降低操作压力C.避免局部超温D.采用分级冷激答案：B解析：压力对烧结速率影响小，温度是烧结主因。17.合成氨装置中，设置高压水洗塔的主要作用是（）。A.脱除CO₂B.脱除COC.脱除H₂SD.脱除O₂答案：A解析：高压水洗利用CO₂在水中的溶解度，脱除变换后残余CO₂。18.驰放气中氨回收常用的方法是（）。A.变压吸附B.低温甲醇洗C.水吸收塔D.膜分离答案：C解析：水吸收塔低压、常温即可回收驰放气中80%以上氨，经济可靠。19.合成塔催化剂装填时，要求径向温差<（）℃，以防气流分布不均。A.5B.10C.15D.20答案：B解析：径向温差>10℃表明气体分布不均，易造成局部过热或转化率下降。20.氨合成反应热约为（）kJ/molNH₃。A.30.6B.46.1C.92.2D.108答案：B解析：N₂+3H₂→2NH₃ΔH=92.2kJ，对应每摩尔NH₃为46.1kJ。21.循环机采用干气密封，密封气压力应比参考气压力高（）MPa。A.0.05B.0.1C.0.2D.0.3答案：B解析：干气密封压差一般维持0.1MPa，确保工艺气不外漏。22.合成塔床层温度测量常用（）热电偶。A.K型B.S型C.B型D.T型答案：A解析：K型（NiCrNiSi）0～1100℃，线性度好，价格低，满足合成塔要求。23.液氨中油含量超标会导致（）。A.冷冻系统冰堵B.催化剂暂时中毒C.氨氧化炉催化剂结焦D.合成塔压降升高答案：C解析：油随液氨进入硝酸装置，在铂网上结焦，降低氨氧化效率。24.合成氨装置紧急停车时，首先应（）。A.切除新鲜气B.停循环机C.打开放空阀D.切除氨分离器液位答案：A解析：先切断新鲜气，防止继续反应放热，超压风险。25.氢氮比在线分析仪常用（）原理。A.红外吸收B.热导式C.磁氧+热导D.电化学答案：C解析：磁氧测氧，热导测H₂/N₂，组合计算氢氮比。26.合成塔催化剂还原终点判断依据是（）。A.出口NH₃>10%B.水汽浓度<1000ppm且连续4h下降C.床层温度达500℃D.氢耗量<100Nm³/h答案：B解析：水汽<1000ppm且不再下降，表明Fe₂O₃→Fe还原基本完全。27.合成氨装置中，设置喷射式混合器的主要目的是（）。A.降低系统压降B.提高氢氮比C.快速均匀混合冷热气体D.回收冷量答案：C解析：喷射混合器利用高速气流引射，实现毫秒级均匀混合，防止热点。28.氨分离器液位测量常用（）。A.双法兰差压B.磁翻板+导波雷达C.浮筒D.玻璃板答案：B解析：低温液氨密度变化大，导波雷达不受密度影响，磁翻板就地可视，组合可靠。29.合成塔催化剂使用后期，热点温度逐渐上移，主要原因是（）。A.催化剂比表面积增大B.催化剂活性下降，需更高温度C.气体分布改善D.循环量增加答案：B解析：活性下降，为维持转化率需提高入口温度，热点随之上升。30.合成氨装置中，高压系统气密试验压力为设计压力的（）倍。A.1.0B.1.05C.1.15D.1.25答案：C解析：按《固容规》，气压试验1.15倍设计压力，水压1.25倍。二、多项选择题（每题2分，共20分。每题有两个或两个以上正确答案，多选、少选、错选均不得分）31.下列属于合成氨反应必要条件的是（）。A.高温B.高压C.催化剂D.高氢氮比E.高惰性气答案：A、B、C解析：高温高压催化剂是反应三大要素，氢氮比3:1即可，惰性气高反而有害。32.造成催化剂层温差大的原因有（）。A.气体分布不均B.催化剂破碎C.冷激阀故障D.循环量过大E.催化剂装填密度不均答案：A、B、C、E解析：循环量过大整体降温，不会导致局部温差大。33.合成塔出口气中氨含量升高，可能的原因有（）。A.催化剂活性提高B.系统压力升高C.床层温度升高D.空速降低E.氢氮比升高答案：A、B、C、D解析：氢氮比升高对平衡影响小，若偏离3:1反而下降。34.液氨储罐安全附件包括（）。A.安全阀B.液位计C.压力表D.温度计E.紧急切断阀答案：A、B、C、D、E解析：五项均为《固容规》强制要求。35.催化剂还原“三低一高”原则指（）。A.低温B.低压C.低空速D.高氢浓度E.高水汽答案：A、B、C、D解析：高水汽会反复氧化催化剂，与原则相反。36.合成氨装置节能措施有（）。A.提高合成塔出口氨浓度B.降低循环机转速C.回收反应热产蒸汽D.采用径向塔E.增大驰放气答案：A、C、D解析：B、E反而增加能耗或物耗。37.高压系统发生“氢脆”的必要条件有（）。A.高温B.高压C.高氢分压D.材料存在拉应力E.材料含硫答案：B、C、D解析：氢脆三要素：高氢分压、拉应力、敏感材料，与温度、硫无直接关系。38.合成塔催化剂粉化的危害有（）。A.压降升高B.循环机功耗增加C.催化剂活性下降D.粉体进入下游设备E.反应热减少答案：A、B、C、D解析：粉化不改变反应热，但影响传热气流分布。39.氨分离器液位过低会导致（）。A.高压气串入低压系统B.循环机带液C.液氨泵抽空D.冷冻系统负荷增加E.合成塔空速升高答案：A、C解析：液位低，气相易串入低压，液氨泵无液可打。40.合成氨装置开工前需进行（）。A.空气吹扫B.氮气置换C.气密试验D.催化剂还原E.循环机试车答案：A、B、C、E解析：催化剂还原在开工后期进行，不属于开工前。三、判断题（每题1分，共10分。正确打“√”，错误打“×”）41.合成氨反应为放热反应，因此升高温度会降低平衡常数。（）答案：√解析：放热反应，范特霍夫方程dlnK/dT<0，升温K减小。42.催化剂还原时，水汽浓度越高，还原速度越快。（）答案：×解析：高水汽会反复氧化金属Fe，反而抑制还原。43.合成塔压降与循环量呈线性关系。（）答案：×解析：湍流区压降与流量平方成正比。44.液氨储罐必须设置喷淋降温系统。（）答案：√解析：夏季防止超压，规范强制要求。45.氢氮比高于3:1时，合成塔出口氨含量一定增加。（）答案：×解析：过高氢氮比偏离化学计量，转化率下降。46.催化剂活性下降后，可通过提高入口温度弥补。（）答案：√解析：提高温度可加快反应速率，但受平衡限制。47.合成氨装置中，设置冷激阀可起到调节床层温度的作用。（）答案：√解析：冷激气直接冷却，是快速调温手段。48.合成塔壳体焊缝需进行100%射线检测。（）答案：√解析：高压容器，Ⅲ类焊缝，100%RT。49.氨分离器液位可采用玻璃板液位计就地监视。（）答案：√解析：低温液氨可用防冻型玻璃板，作为备用就地指示。50.合成氨装置紧急停车后，可立即重新升压开车。（）答案：×解析：需查明原因、置换、气密，防止二次事故。四、简答题（每题5分，共20分）51.简述合成氨催化剂失活的主要原因及对应预防措施。答案：（1）中毒：CO、CO₂、H₂S、O₂等含氧化合物与活性中心结合，造成不可逆失活；预防：精脱硫、甲烷化、分子筛干燥，使毒物<10ppm。（2）烧结：长期高温>520℃，晶粒长大，比表面积下降；预防：控制热点温度，采用分级冷激，避免局部超温。（3）粉化：开停车压差大、冲击气流、机械强度不足；预防：缓慢升降压，采用球型催化剂，装填时自由下落高度<1m。（4）积碳：高级烃或润滑油裂解覆盖表面；预防：加强前段油分离，液氨除油。（5）水氧化：还原期水汽高，反复氧化还原使孔结构坍塌；预防：还原“三低一高”，水汽在线监测<1000ppm。52.画出合成氨回路流程简图，并标注关键控制点。答案：（文字描述）新鲜气→新鲜气压缩机→（与循环气混合）→循环机→合成塔→废热锅炉→热交换器→水冷器→氨分离器→循环机入口；驰放气取自氨分离器后。关键控制点：1.合成塔入口温度TIC1012.合成塔热点温度TIA1023.系统压力PIC1034.循环机入口氢氮比AIC1045.氨分离器液位LIC1056.驰放气流量FIC1067.废锅蒸汽压力PIC107（注：考试现场需手绘，箭头、设备图形、仪表符号符合HG/T20505）53.计算：某装置日产1500tNH₃，吨氨耗新鲜气2800Nm³，新鲜气中CH₄0.7%，Ar0.3%，系统惰性气控制指标CH₄+Ar≤12%，求每小时驰放气量（假设惰性气全部随驰放排出，无其他损失）。答案：新鲜气量=1500÷24×2800=175000Nm³/h惰性气带入=175000×(0.7%+0.3%)=1750Nm³/h设驰放气量为V，则驰放惰性气=V×12%=1750V=1750÷0.12=14583Nm³/h≈1.46万Nm³/h54.说明合成塔“温度飞升”现象的原因及处理步骤。答案：原因：（1）循环机突停，反应热无法带走；（2）冷激阀故障全关；（3）新鲜气氢氮比严重失调，反应速率骤增；（4）仪表假信号，误关冷激。处理：①立即切除新鲜气，防止继续反应；②启动备用循环机，恢复气流；③全开冷激阀，通入冷气体；④打开塔副线，加大空速；⑤若温度>520℃，启动紧急泄压阀，降压至10MPa以下，抑制反应；⑥通知调度，准备停车检查。五、综合分析题（每题10分，共20分）55.某厂合成氨装置运行数据如下：合成塔入口压力30MPa，入口氨4%，出口氨18%，床层热点480℃，循环量40万Nm³/h，新鲜气量1.6万Nm³/h，氢氮比3.1:1，驰放气1.2万Nm³/h，CH₄+Ar11%。问题：（1）计算单程转化率；（2）判断氢氮比是否合适，若偏离如何调整；（3）指出节能潜力点并给出措施。答案：（1）单程转化率反应前NH₃4%，反应后18%，增加14%，则转化率=（184）/（10018）=14/82=17.07%（2）氢氮比3.