2025年甲醇合成工高级工考试题库(带答案)

2025年甲醇合成工高级工考试题库(带答案)一、单项选择题（每题2分，共40分）1.甲醇合成反应中，主反应的化学方程式是（）。A.CO+2H₂→CH₃OH（放热）B.CO₂+3H₂→CH₃OH+H₂O（吸热）C.2CO+4H₂→CH₃OCH₃+H₂O（放热）D.CO+H₂O→CO₂+H₂（吸热）答案：A2.铜基甲醇合成催化剂的主要活性组分是（）。A.ZnOB.Al₂O₃C.CuOD.MgO答案：C3.甲醇合成塔采用水冷式结构时，反应热的主要移除方式是（）。A.反应气自身循环带走热量B.壳程锅炉水蒸发产生蒸汽C.管间通入冷激气降温D.外部夹套循环冷却水答案：B4.甲醇合成系统中，循环气的H/C比（氢碳比）应控制在（）。A.0.5~1.0B.1.5~2.0C.2.05~2.15D.3.0~3.5答案：C5.催化剂还原过程中，若氢浓度过高会导致（）。A.还原速度过慢B.催化剂烧结失活C.床层温度下降D.甲醇选择性降低答案：B6.甲醇合成系统压力突然下降，最可能的原因是（）。A.循环机转速提高B.合成塔进料量增加C.驰放气阀门开度增大D.水冷器换热效率提升答案：C7.甲醇产品的水溶性试验不合格，主要原因是（）。A.产品中乙醇含量过高B.产品中水分含量过高C.产品中高级醇（如异丁醇）含量过高D.产品中甲酸含量过高答案：C8.甲醇合成塔热点温度偏移至下段，应采取的调整措施是（）。A.提高循环气量B.降低汽包压力（减少副产蒸汽量）C.增加新鲜气中CO₂含量D.减少冷激气流量答案：A9.下列关于甲醇合成催化剂装填的说法，错误的是（）。A.装填前需检查催化剂筐内无杂物B.应分层装填并逐层耙平C.装填高度需严格符合设计要求D.为提高装填密度，可用铁棒夯实催化剂答案：D10.甲醇合成系统紧急停车时，首先应（）。A.关闭驰放气阀门B.切断新鲜气进料C.开启系统卸压阀D.停止循环机运行答案：B11.甲醇合成反应中，CO₂的作用是（）。A.抑制催化剂结碳B.降低反应热效应C.提高单程转化率D.减少副反应生成答案：A12.膜分离回收驰放气中的氢气时，氢气的渗透速率（）。A.大于甲烷、氮气B.小于甲烷、氮气C.等于甲烷、氮气D.与组分分子量无关答案：A13.甲醇合成塔出口气体中，甲醇含量的主要影响因素是（）。A.循环气中惰性气体含量B.催化剂床层温度C.水冷器循环水压力D.粗甲醇储罐液位答案：B14.铜基催化剂失活的主要原因不包括（）。A.硫中毒B.高温烧结C.水热失活D.铁离子污染答案：D15.甲醇合成系统的空速是指（）。A.单位时间内通过催化剂的气体体积与催化剂体积之比B.单位时间内新鲜气进料量与循环气量之比C.合成塔出口气体体积与入口气体体积之比D.催化剂床层截面积与气体流速之比答案：A16.粗甲醇精馏时，预塔的主要作用是脱除（）。A.水B.重组分（如异丁醇）C.轻组分（如二甲醚、甲醛）D.甲酸甲酯答案：C17.甲醇合成系统中，循环机的作用是（）。A.提高系统压力B.增加新鲜气进料量C.维持催化剂床层气体流速D.降低反应温度答案：C18.催化剂还原结束的标志是（）。A.床层出口气体中H₂浓度≥70%B.累计耗氢量达到理论值的90%C.连续4小时出水速率≤0.1kg/(h·m³催化剂)D.床层温度达到400℃答案：C19.甲醇合成反应的最佳温度范围是（）。A.150~200℃B.210~270℃C.300~350℃D.380~420℃答案：B20.下列关于甲醇安全特性的描述，错误的是（）。A.甲醇蒸汽与空气混合爆炸极限为6%~36.5%（体积）B.甲醇经皮肤接触不会引起中毒C.甲醇的闪点为11℃（闭杯）D.甲醇中毒可导致视神经损伤答案：B二、判断题（每题1分，共10分）1.甲醇合成反应是体积增大的可逆反应，提高压力有利于平衡向生成甲醇的方向移动。（）答案：×（体积缩小）2.铜基催化剂还原时，应严格控制升温速率，避免床层温度剧烈波动。（）答案：√3.合成塔入口气体中，H₂S含量超过0.1ppm会导致催化剂永久中毒。（）答案：√4.甲醇合成系统中，惰性气体（如N₂、CH₄）含量过高会降低有效气体分压，需通过驰放气排出。（）答案：√5.水冷器出口气体温度升高，会导致粗甲醇中水分含量降低。（）答案：×（温度升高，甲醇冷凝量减少，水分含量可能增加）6.催化剂装填时，为避免架桥，应从催化剂筐中心均匀倒入。（）答案：×（应从四周均匀倒入）7.甲醇合成反应中，CO₂的转化率通常高于CO的转化率。（）答案：×（CO转化率更高）8.循环气流量增大，会导致催化剂床层空速增加，单程转化率降低。（）答案：√9.甲醇合成系统长期低负荷运行，会导致催化剂床层温度分布不均，可能引发局部过热。（）答案：√10.甲醇泄漏时，可用大量水冲洗，降低蒸汽浓度。（）答案：√三、简答题（每题5分，共30分）1.简述铜基甲醇合成催化剂的还原原理及关键控制参数。答案：铜基催化剂的活性组分是CuO，还原时CuO与H₂反应生成Cu（活性中心）和H₂O，反应式为CuO+H₂→Cu+H₂O。关键控制参数：①还原温度（初始200℃，最终230~250℃）；②氢浓度（初始<0.5%，逐步提升至5%~10%）；③空速（3000~5000h⁻¹）；④出水速率（<0.5kg/(h·m³催化剂)，避免水热失活）。2.甲醇合成塔温度控制的主要手段有哪些？答案：①调节汽包压力（水冷式合成塔）：降低汽包压力可增加蒸汽产量，增强移热能力；②调节冷激气流量（冷激式合成塔）：通过注入低温循环气降低床层温度；③调整循环气流量：增加循环气流量可提高热量带走速率；④控制新鲜气组成：提高CO₂含量可减少反应放热强度。3.分析甲醇合成系统压力异常升高的可能原因及处理措施。答案：可能原因：①循环机故障（如转速降低）导致气体循环量减少；②驰放气阀门故障（开度减小或关闭）；③新鲜气进料量突然增加；④合成塔催化剂床层阻力增大（如结焦、粉化）。处理措施：①检查循环机运行状态，恢复正常转速；②确认驰放气阀门开度，手动调节至正常；③降低新鲜气进料量；④若催化剂粉化严重，需停车更换催化剂。4.简述粗甲醇中杂质的主要类型及来源。答案：杂质类型及来源：①轻组分（如二甲醚、甲醛、甲酸甲酯）：由副反应（如2CH₃OH→CH₃OCH₃+H₂O）生成；②重组分（如乙醇、异丁醇、高级脂肪酸）：由CO、CO₂与H₂的多步缩合反应生成；③水分：主反应（CO₂+3H₂→CH₃OH+H₂O）生成；④金属离子（如Fe²⁺、Ni²⁺）：来自设备腐蚀；⑤硫化物（如硫醇、噻吩）：原料气脱硫不彻底带入。5.甲醇合成催化剂活性下降的判断依据有哪些？答案：判断依据：①相同操作条件下，合成塔出口甲醇含量降低；②热点温度需要提高（如从240℃升至260℃）才能维持产量；③循环气中CO、H₂含量升高（转化率下降）；④粗甲醇精馏负荷增加（杂质含量上升）；⑤催化剂床层阻力增大（粉化导致）。6.简述甲醇合成系统紧急停车的操作步骤。答案：①立即切断新鲜气进料，关闭入口阀门；②停止循环机运行，防止气体倒流；③开启驰放气阀门，缓慢降低系统压力至0.5~1.0MPa（避免催化剂床层快速降温）；④关闭合成塔汽包蒸汽出口阀，维持汽包水位；⑤开启水冷器出口阀，将系统内气体导入火炬或放空；⑥检测系统内可燃气体浓度，确认无泄漏后进行氮气置换；⑦记录停车时的工艺参数（如温度、压力、催化剂床层状态），为重启提供依据。四、综合分析题（每题10分，共20分）1.某甲醇合成装置运行中，合成塔出口甲醇含量由5.2%降至4.5%（设计值5.0%~5.5%），循环气中CO含量由6.8%升至8.2%，H₂含量由65%降至62%，请分析可能原因及应对措施。答案：可能原因：①催化剂活性下降：长期运行后，催化剂因中毒（如硫、氯）、烧结或水热失活，导致反应速率降低；②合成塔温度偏低：热点温度低于最佳范围（如<210℃），反应动力学条件变差；③循环气空速过高：气体在催化剂床层停留时间缩短，单程转化率下降；④气体组成异常：H/C比偏离2.05~2.15（如H₂不足或CO₂含量过高），影响反应平衡；⑤水冷器效率下降：出口气体温度升高，甲醇冷凝量减少，气相中甲醇含量未真实反映反应效果（需结合粗甲醇产量判断）。应对措施：①检测循环气中硫、氯含量（若H₂S>0.1ppm，需加强脱硫）；②检查合成塔温度分布，逐步提高热点温度至230~250℃（不超催化剂允许上限）；③降低循环气流量（或提高新鲜气进料量），将空速调整至设计值（如8000~10000h⁻¹）；④分析气体组成，调整新鲜气中CO/CO₂比例（如适当增加CO₂含量抑制催化剂结碳）；⑤检查水冷器循环水流量及温度，清理管束结垢，确保出口气体温度≤40℃。2.某甲醇合成装置因仪表故障，合成塔床层温度突然升至300℃（催化剂最高允许温度280℃），请分析可能后果及应急处理步骤。答案：可能后果：①催化剂烧结：高温导致Cu晶粒长大，比表面积下降，活性永久丧失；②副反应加剧：生成更多高级醇、醚类杂质，增加精馏负荷；③设备超温损坏：合成塔内件（如换热管、催化剂筐）因热应力变形；④系统压力波动：反应放热剧增，可能引发超压联锁停车。应急处理步骤：①立即触发紧急停车联锁，切断新鲜气进料，停止循环机；②全开