2025年合成氨生产工(中级)职业技能《理论知识》真题卷(附完整解析)

2025年合成氨生产工(中级)职业技能《理论知识》练习题卷(附完整解析)一、单项选择题（每题1分，共30分。每题只有一个最符合题意的答案，请将正确选项字母填在括号内）1.合成氨反应N₂(g)+3H₂(g)⇌2NH₃(g)的ΔH°=92.4kJ·mol⁻¹，若将反应温度从400℃提高到500℃，平衡常数Kp的变化趋势是（）A.增大B.减小C.不变D.先增后减答案：B解析：该反应为放热反应，温度升高平衡向左移动，Kp随温度升高而减小。2.在凯洛格（Kellogg）型合成塔中，采用多层冷激式内件的主要目的是（）A.提高催化剂活性B.降低系统压降C.控制床层温度D.减少循环气量答案：C解析：冷激气直接注入催化剂床层间，吸收反应热，避免热点超温，保护催化剂。3.铁基催化剂还原时，通常采用“三低一高”原则，其中“一高”指（）A.高空速B.高氢纯度C.高水氢比D.高升温速率答案：B解析：高氢纯度可抑制水蒸气反复氧化金属铁，降低还原时间。4.合成回路中设置热交换器E101，其管程介质为（）A.锅炉给水B.新鲜合成气C.循环气D.液氨答案：C解析：循环气出塔温度高，通过E101预热进塔气体，回收热量。5.氨分离器液位突涨，最先采取的操作是（）A.关小放氨阀B.提高塔压C.减循环量D.开大放氨阀答案：D解析：液位上涨过快易造成带液，立即开大放氨阀降低液位，防止液击。6.高压氨泵P102切换备泵时，必须确认的项目不包括（）A.备泵预热温度B.最小回流线畅通C.泵出口止逆阀内漏D.电机绝缘答案：C解析：止逆阀内漏属检修项目，切换时无法在线确认。7.合成塔压差由0.8MPa涨至1.5MPa，最可能的原因是（）A.催化剂粉化B.循环量突减C.入口温度低D.惰气含量下降答案：A解析：催化剂粉化堵塞床层空隙，导致压差升高。8.液氨储罐T301压力升高，首先应检查（）A.罐顶安全阀B.保冷层厚度C.罐体焊缝D.罐底加热盘管答案：A解析：安全阀起跳失效将造成储罐超压，需优先确认。9.合成氨装置中，采用分子筛干燥器的主要目的是脱除（）A.COB.CO₂C.H₂OD.CH₄答案：C解析：分子筛对极性水分子吸附容量大，可深度干燥合成气。10.新鲜气中CO+CO₂含量超标，对合成系统最直接的危害是（）A.催化剂积碳B.生成氨基甲酸铵结晶C.催化剂中毒D.氨产率下降答案：C解析：CO、CO₂与铁表面作用生成Fe₃C或Fe₃O₄，造成暂时性中毒。11.氨合成反应速率方程r=kP_N₂^α·P_H₂^β·P_NH₃^γ，实验测得α≈1，β≈1.5，γ≈1，则总反应级数为（）A.1B.1.5C.2.5D.3.5答案：C解析：总级数=1+1.5+(1)=2.5。12.高压系统气密试验压力应为设计压力的（）A.1.0倍B.1.15倍C.1.25倍D.1.5倍答案：B解析：按《固容规》规定，气压试验压力为1.15倍设计压力。13.合成塔出口氨含量偏低，可优先调节（）A.降低入口温度B.提高惰气含量C.提高循环量D.降低系统压力答案：A解析：入口温度低，催化剂活性不足，适当提高温度可增加转化率。14.氨压缩机C201一段入口带液，应立刻（）A.降转速B.开入口分液罐排液C.关出口阀D.注甲醇答案：B解析：及时排液防止液击损坏叶轮。15.合成氨装置副产蒸汽压力等级通常为（）A.0.3MPaB.1.0MPaC.3.8MPaD.10MPa答案：C解析：3.8MPa中压蒸汽可满足透平驱动及工艺加热需求。16.催化剂还原阶段，水汽浓度超过多少时应暂停提温（）A.100ppmB.500ppmC.1000ppmD.5000ppm答案：C解析：>1000ppm易反复氧化金属铁，导致活性下降。17.合成塔内件材质选用1Cr18Ni9Ti，主要是考虑（）A.耐高温B.耐氢蚀C.耐硝铵腐蚀D.耐硫化氢答案：B解析：奥氏体不锈钢可抵抗高温高压氢脆。18.氨冰机系统蒸发温度降低，则制冷系数COP（）A.增大B.减小C.不变D.先增后减答案：B解析：蒸发温度降低，压缩比增大，COP下降。19.合成回路惰气主要来源于（）A.空气中氮气B.甲烷化副产CH₄C.原料气中ArD.二氧化碳答案：C解析：天然气蒸汽转化制氢带入的Ar在回路中累积。20.高压系统氮气置换合格指标为O₂<（）A.0.1%B.0.3%C.0.5%D.1.0%答案：A解析：O₂<0.1%可防止爆炸混合物形成。21.液氨中油含量超标会导致（）A.冰机入口过滤器堵塞B.氨合成催化剂积碳C.储罐应力腐蚀D.产品色度不合格答案：D解析：油带入尿素装置会使尿素色度升高，影响销售。22.合成塔催化剂装填时，要求自由下落高度不超过（）A.0.5mB.1.0mC.1.5mD.2.0m答案：B解析：>1m冲击易碎催化剂，产生粉尘。23.高压锅炉给水泵P104最小流量线返回至（）A.除氧器B.冷凝器C.脱盐水箱D.汽包答案：A解析：防止泵在低流量下过热汽化，返回除氧器回收能量。24.合成氨装置紧急停车联锁中，属于Ⅰ级联锁的是（）A.循环机振动高B.汽包液位低低C.合成塔出口温度高D.冰机轴位移高答案：B解析：汽包液位低低将导致干锅爆炸，属Ⅰ级联锁，立即停车。25.氨合成反应器设计空速为10000h⁻¹，若循环气量不变，催化剂体积增加20%，则新空速为（）A.8333h⁻¹B.10000h⁻¹C.12000h⁻¹D.5000h⁻¹答案：A解析：空速∝1/V，V增20%，空速降至10000/1.2≈8333h⁻¹。26.高压系统采用双截止阀排放时，两阀之间应安装（）A.止逆阀B.节流阀C.盲板D.放空阀答案：D解析：放空阀用于检查内漏，确保上游阀严密。27.氨合成催化剂中添加K₂O的作用是（）A.提高比表面积B.降低活化能C.抑制甲烷化D.增强抗毒能力答案：B解析：K₂O为电子助剂，降低N₂解离吸附活化能。28.合成塔出口气体中NH₃含量为15%（mol），经水冷后降至5%，则氨冷凝率为（）A.50%B.60%C.66.7%D.75%答案：C解析：冷凝率=(155)/15=66.7%。29.高压系统首次开工，需进行（）A.碱洗B.酸洗C.油清洗D.钝化答案：B解析：酸洗可清除轧制氧化皮、焊渣，防止后续堵塞阀门。30.液氨储罐T301液位计采用（）A.玻璃板B.磁翻板C.差压式D.雷达式答案：C解析：高压低温液氨常用差压式液位计，可靠性高。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.下列属于合成氨催化剂还原“三低”原则的有（）A.低温出水B.低压运行C.低氢浓度D.低空速答案：A、B、D解析：低温、低压、低空速可控制出水速率，防止催化剂粉化。32.造成合成塔压差升高的机械因素包括（）A.催化剂破碎B.内件倾斜C.热电偶套管断裂D.入口分布器堵塞答案：A、B、C、D解析：以上因素均会增大床层阻力。33.高压系统设置液击保护的措施有（）A.入口分液罐B.泵出口阻尼器C.压缩机段间排液D.管道止逆阀答案：A、B、C解析：止逆阀防倒流，不直接防液击。34.氨冰机带液运行可能出现的异常有（）A.吸气压力低B.排气温度高C.机体振动大D.电流波动大答案：C、D解析：液滴撞击叶轮导致振动、电流波动。35.合成氨装置节能措施包括（）A.提高合成压力B.回收反应热副产蒸汽C.采用塔前分氨D.降低惰气含量答案：B、C、D解析：提高压力反而增加压缩功，不节能。36.催化剂永久中毒的物质有（）A.硫B.磷C.砷D.水答案：A、B、C解析：水造成暂时中毒，可恢复。37.高压锅炉水质指标需控制（）A.pHB.电导率C.溶解氧D.硅含量答案：A、B、C、D解析：均影响汽包结垢、腐蚀。38.液氨储罐发生翻滚（rollover）的先兆有（）A.顶部温度骤降B.底部温度升高C.压力突升D.液位波动答案：A、B、C解析：分层破坏导致上下层液氨混合，蒸发量突增。39.合成塔出口氨含量偏低的工艺原因有（）A.催化剂活性衰退B.循环量过大C.入口氢氮比低D.系统压力低答案：A、B、D解析：氢氮比低影响反应速率，但非“偏低”主因。40.高压系统气密试验合格标准包括（）A.压降率<1%/hB.无异常声响C.肥皂泡无泄漏D.红外检漏无报警答案：A、B、C解析：红外检漏用于微量泄漏，非强制标准。三、判断题（每题1分，共10分。正确打“√”，错误打“×”）41.合成氨反应器采用径向流可显著降低压降。（√）42.催化剂还原时，氢纯度越高，出水速率越快。（×）43.高压系统氮气置换时，排放口应设置消音器。（√）44.液氨储罐压力升高时，可用水喷淋罐顶降温。（√）45.合成塔出口温度越高，越有利于氨分离。（×）46.氨冰机润滑油温度高会导致轴承巴氏合金熔化。（√）47.合成氨装置副产蒸汽可直接用于驱动循环机透平。（√）48.催化剂装填密度越大，越有利于提高产能。（×）49.高压系统开停车阶段需进行氢脆检测。（√）50.液氨中油含量可通过分光光度法测定。（√）四、简答题（每题5分，共20分）51.简述合成氨催化剂还原结束的判断依据。答案：①累计出水量达到理论值≥95%；②连续4h出水速率<0.2kg·h⁻¹·t⁻¹催化剂；③合成塔出口与入口氢浓度差<0.5%；④床层热点温度稳定并呈下降趋势；⑤取样分析催化剂还原度>90%。解析：以上五点同时满足，可认为还原彻底，避免残余FeO影响活性。52.写出高压系统发生液击后的应急处理步骤。答案：①立即停相关机泵，关闭进出口阀；②打开低点导淋排液，确认管道内无液；③检查压缩机/泵体振动、温度、电流，确认无机械损伤；④若机泵受损，切换备机并隔离检修；⑤重新进行氮气置换、预热，按规程重启。解析：快速排液是防止二次损坏的关键。53.说明合成回路惰气含量升高的原因及危害。答案：原因：①原料气中Ar、CH₄未在净化系统彻底脱除；②补充气量长期大于排放气量；③排放气阀故障开度不足。危害：①降低氢氮分压，转化率下降；②增加循环压缩功耗；③系统压力虚高，影响安全。解析：惰气为惰性组分，不参与反应，累积造成负面影响。54.列举液氨储罐日常巡检的六项重点内容。答案：①罐体壁温、压力是否异常；②液位计指示与DCS比对；③安全阀、爆破片是否完好无泄漏；④保冷层表面结霜情况；⑤罐底加热盘管是否内漏；⑥防雷接地电阻<10Ω。解析：确保储罐处于安全、保冷、防静电状态。五、计算题（每题10分，共20分）55.某合成氨装置循环气流量为180000Nm³·h⁻¹，合成塔出口氨含量16%，经水冷、氨冷后分离出液氨，循环回塔气体氨含量为3%。求：（1）每小时产氨量（t）；（2）若氨分离效率提高5个百分点，增产多少吨氨？答案：（1）分离氨量=180000×(0.160.03)/22.4×17=180000×0.13/22.4×17=17794kg≈17.8t（2）新分离率=(0.160.025)=0.135，增量=180000×(0.1350.13)/22.4×17=684kg≈0.68t解析：注意Nm³与kmol换算系数22.4，氨分子量17。56.合成塔入口气体组成：N₂24%，H₂72%，CH₄3%，Ar1%，压力15MPa，温度400℃，空速8000h⁻¹，催化剂堆密度2.2t·m⁻³，体积10m³。求催化剂质量空速（GHSV，单位h⁻¹）。答案：标准状态循环气量=8000×10=80000Nm³·h⁻¹摩尔流量=80000/22.4=3571.4kmol·h⁻¹平均分子量=0.24×28+0.72×2+0.03×16+0.01×40=8.74kg·kmol⁻¹质量流量=3571.4×8.74=31214kg·h⁻¹催化剂质量=2.2×10=22t=22000kgGHSV=31214/22000=1.42h⁻¹解析：GHSV定义为气体质量