2025年合成氨工艺证考试题(附答案)

2025年合成氨工艺证考试题(附答案)一、单项选择题（共20题，每题2分，共40分）1.合成氨原料气中，氢气与氮气的理论摩尔比为（）。A.1:1B.2:1C.3:1D.4:12.以下哪种脱硫方法属于湿法脱硫？（）A.活性炭吸附法B.氧化锌法C.改良ADA法D.分子筛法3.一氧化碳变换反应（CO+H₂O⇌CO₂+H₂）的反应类型为（）。A.吸热反应B.放热反应C.无热效应D.先吸热后放热4.合成氨催化剂的主要活性成分是（）。A.Fe₃O₄B.FeOC.α-FeD.Fe₂O₃5.合成氨工艺中，甲烷化反应的主要目的是（）。A.提高氢气浓度B.脱除微量CO和CO₂C.降低氮气含量D.回收反应热6.以下哪项不是合成塔内件的主要功能？（）A.均匀分布气体B.维持反应温度C.分离氨和未反应气体D.保护催化剂7.原料气压缩过程中，多级压缩的主要目的是（）。A.降低能耗B.提高压缩比C.减少设备投资D.避免气体温度过高8.合成氨系统中，弛放气的主要成分是（）。A.NH₃、H₂、N₂B.H₂、N₂、CH₄、ArC.CO₂、H₂O、NH₃D.CO、H₂、CH₄9.低温甲醇洗工艺中，甲醇的主要作用是（）。A.吸收H₂S和CO₂B.催化变换反应C.降低气体温度D.分离氢气和氮气10.合成氨催化剂还原时，控制水汽浓度的主要目的是（）。A.防止催化剂氧化B.避免催化剂烧结C.提高还原速率D.减少氢气消耗11.以下哪种情况会导致合成塔压力升高？（）A.循环气流量增大B.氨分离效率提高C.新鲜气流量减少D.催化剂活性下降12.合成氨工艺中，液氨的分离主要利用（）。A.重力沉降B.冷却冷凝C.吸附分离D.膜分离13.以下关于脱硫工艺的描述，错误的是（）。A.干法脱硫适用于低硫含量气体B.湿法脱硫可处理高硫气体C.氧化锌脱硫剂可脱除有机硫D.活性炭脱硫剂不可再生14.变换反应中，使用铁铬系催化剂的适宜温度范围是（）。A.180-260℃B.260-500℃C.500-700℃D.700-900℃15.合成氨系统的惰性气体主要指（）。A.CH₄和ArB.CO和CO₂C.H₂O和NH₃D.O₂和N₂16.以下哪项不是影响合成氨反应平衡氨含量的因素？（）A.反应温度B.反应压力C.催化剂活性D.氢氮比17.氨合成塔采用多层催化剂床层的主要原因是（）。A.降低床层阻力B.控制反应温度C.提高气体流速D.减少催化剂用量18.原料气预处理中，脱除氧气的常用方法是（）。A.活性炭吸附B.催化脱氧（氢气还原）C.膜分离D.低温精馏19.合成氨系统中，循环气的作用是（）。A.提高原料气利用率B.降低反应压力C.减少弛放气排放D.增加催化剂活性20.以下关于合成氨工艺节能措施的描述，错误的是（）。A.提高压缩机组效率B.回收反应余热用于预热原料气C.降低合成压力以减少能耗D.优化氢氮比控制二、填空题（共15题，每空1分，共15分）1.合成氨原料气的制备方法主要有________、________和________（列举三种）。2.湿法脱硫中，常用的脱硫剂包括________（如氨水）和________（如栲胶）。3.一氧化碳变换反应分为________（高温变换）和________（低温变换）两个阶段，分别使用________和________催化剂。4.合成氨反应的最佳温度曲线是指在一定压力和氢氮比下，使________最大的温度分布曲线。5.合成塔内件的结构形式主要有________、________和________（列举三种）。6.液氨分离设备主要包括________和________，其分离效率与________和________有关。7.合成氨催化剂的中毒物质主要有________、________和________（列举三种）。三、判断题（共10题，每题1分，共10分。正确填“√”，错误填“×”）1.合成氨反应是体积增大的放热反应，因此高压和低温有利于平衡向生成氨的方向移动。（）2.原料气中的硫会导致变换催化剂和合成催化剂中毒，因此必须脱除至0.1ppm以下。（）3.甲烷化反应会消耗氢气，因此应尽量避免在净化过程中发生。（）4.合成塔出口氨含量越高，说明催化剂活性越好，与操作条件无关。（）5.弛放气的排放是为了维持系统中惰性气体含量的平衡，防止其累积。（）6.低温甲醇洗工艺中，甲醇的再生可通过减压闪蒸和加热解析实现。（）7.合成氨系统的压力越高，氨的合成速率越快，因此应尽可能提高操作压力。（）8.催化剂还原时，应先升温后通氢气，避免催化剂被氧化。（）9.原料气中的二氧化碳会与氨反应生成氨基甲酸铵，因此需在合成前脱除。（）10.合成氨工艺中，循环气流量过大可能导致系统压力波动和能耗增加。（）四、简答题（共5题，每题5分，共25分）1.简述合成氨原料气净化的主要步骤及目的。2.说明氢氮比（H₂:N₂）对合成氨反应的影响，并指出最佳氢氮比范围。3.分析合成塔催化剂层温度分布不均的可能原因及调整措施。4.列举三种合成氨工艺中的节能技术，并简述其原理。5.当合成氨系统出现“氨冷器液位过高”故障时，可能的原因及处理措施有哪些？五、综合分析题（共2题，每题10分，共20分）1.某合成氨装置运行中，合成塔出口氨含量由15%降至12%，系统压力由18MPa升至20MPa，循环气中甲烷含量由12%升至15%。试分析可能的原因，并提出解决措施。2.某企业采用天然气为原料生产合成氨，原料气制备过程中需经过脱硫、转化、变换、脱碳和甲烷化步骤。请结合工艺流程图，说明各步骤的作用及关键控制参数。参考答案一、单项选择题1.C2.C3.B4.C5.B6.C7.D8.B9.A10.B11.D12.B13.D14.B15.A16.C17.B18.B19.A20.C二、填空题1.天然气蒸汽转化法；煤（焦炭）气化法；重油部分氧化法2.碱性溶液；氧化还原型溶液3.高温变换；低温变换；铁铬系；铜锌系4.反应速率5.轴向塔；径向塔；轴径向塔6.氨分离器；氨冷器；温度；压力7.硫（H₂S）；磷（PH₃）；氯（Cl₂）（或氧、水等）三、判断题1.×（体积减小的放热反应）2.√3.×（甲烷化是脱除微量CO/CO₂的必要步骤）4.×（与温度、压力、氢氮比等有关）5.√6.√7.×（压力过高会增加能耗和设备负荷）8.×（应先通氢气置换空气，再升温还原）9.√10.√四、简答题1.主要步骤及目的：（1）脱硫：脱除H₂S、有机硫，防止催化剂中毒；（2）变换：将CO转化为H₂和CO₂，提高氢气产率；（3）脱碳：脱除CO₂，避免其与氨反应生成氨基甲酸铵；（4）甲烷化（或深冷分离）：脱除微量CO、CO₂，保证合成气纯度。2.影响：氢氮比偏离3:1时，反应速率下降；H₂过高会导致催化剂表面氮吸附不足，N₂过高会稀释H₂浓度。最佳范围：2.8-3.2（实际操作中通常控制在2.9-3.1）。3.可能原因：催化剂装填不均；气体分布器堵塞；内件泄漏；测温点故障。调整措施：检查并重新装填催化剂；清理或更换气体分布器；检修内件密封；校验测温仪表。4.节能技术举例：（1）余热回收：利用变换反应热、合成反应热预热原料气或产生蒸汽，减少外供能量；（2）高效压缩机组：采用等温压缩或变频调节，降低压缩能耗；（3）低能耗合成工艺：如低压合成（10-15MPa）配合高效催化剂，减少压缩功。5.可能原因：液氨排放量不足；氨冷器换热效果下降（结霜或结垢）；气氨压力过高（蒸发量减少）。处理措施：增大液氨排放阀开度；清理氨冷器换热面；降低气氨压力（如提高冷冻系统负荷）。五、综合分析题1.原因分析：（1）甲烷含量升高：可能是原料气中甲烷未完全转化（如转化炉温度不足），或弛放气排放量减少，导致惰性气体累积；（2）出口氨含量下降：甲烷累积稀释了H₂、N₂浓度，降低反应速率；系统压力升高可能因循环气流量增大或催化剂活性下降（如中毒或老化）。解决措施：（1）增大弛放气排放量，降低循环气中甲烷含量；（2）检查转化炉操作参数（如温度、水碳比），确保甲烷充分转化；（3）分析催化剂活性（如检测入口/出口氨含量差），若中毒需更换或再生催化剂；（4）优化循环气流量，维持系统压力稳定。2.各步骤作用及控制参数：（1）脱硫：脱除天然气中的硫（H₂S、硫醇等），防止转化催化剂中毒。控制参数：脱硫后硫含量＜0.1ppm，脱硫剂温度（如氧化锌脱硫300-400℃）。（2）转化：天然气（CH₄）与水蒸气在催化剂作用下生成H₂、CO、CO₂。控制参数：转化炉出口温度（800-900℃）、水碳比（3-4）、残余甲烷含量＜0.5%。（3）变换：将CO转化为H₂和CO₂，提高氢气产率。控制参数：高温