2025年合成氨生产工(高级)职业技能《理论知识》真题卷附详细解析

2025年合成氨生产工(高级)职业技能《理论知识》练习题卷(附详细解析）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选项，请将正确选项的字母填在括号内）1.在合成氨装置中，一段转化炉管发生“热斑”现象时，最先应检查的项目是（）。A.炉膛负压B.燃料气热值C.炉管外壁温度分布D.转化催化剂装填高度答案：C解析：热斑多由炉管局部过热引起，外壁温度分布可直接反映热斑位置，是判断故障的首要依据。2.合成塔出口气中NH₃含量突然由14.5%降至11.2%，在操作参数未调整前提下，最可能的原因是（）。A.合成气中CO₂超标B.催化剂活性中心被硫中毒C.循环气量突增D.塔壁散热损失增大答案：B解析：硫对Fe₃O₄基催化剂产生不可逆中毒，活性骤降，导致氨净值快速下滑。3.采用布朗工艺时，低温变换炉入口温度一般控制在（）℃。A.200±5B.230±5C.190±3D.210±3答案：C解析：布朗工艺要求低变入口尽可能低，但需高于露点温度，190℃为经验最优值。4.高压氨分离器液位LI202出现周期性锯齿波，伴随循环机电流波动，应首先判断为（）。A.分离器出口调节阀失气B.氨冷凝器液泛C.高压灰水注入量不稳D.循环机喘振答案：D解析：循环机喘振时，系统压力周期性振荡，导致氨分离器液位锯齿波，电流同步波动。5.根据GB/T5362017《液体无水氨》优级品指标，水分含量应≤（）mg/kg。A.100B.200C.300D.500答案：B解析：优级品液氨水分≤200mg/kg，一级品≤500mg/kg。6.在蒸汽转化反应中，提高水碳比对甲烷平衡转化率的影响是（）。A.提高B.降低C.先升后降D.无影响答案：A解析：水碳比升高，平衡向生成CO₂和H₂方向移动，甲烷转化率提高。7.合成回路惰性气体（CH₄+Ar）含量升高，会导致（）。A.合成塔压降降低B.氨净值升高C.循环机能耗降低D.弛放气量增大答案：D解析：惰性气体累积需通过弛放气排放，否则回路压力升高、氨净值下降。8.某装置采用Casale轴径向塔，催化剂还原阶段，下列操作正确的是（）。A.快速提温至480℃B.控制水汽浓度<1000ppmC.循环气空速>15000h⁻¹D.配入1%O₂加速还原答案：B解析：Casale要求还原期水汽<1000ppm，防止Fe₀再氧化；严禁带氧。9.二段炉空气量突降，首先触发的是（）联锁。A.一段炉燃料气切断B.二段炉出口温度高C.合成气压缩机喘振D.高低变旁路打开答案：B解析：空气量突降，二段炉燃烧不充分，出口温度骤升，触发高温联锁。10.高压灰水泵P101出口压力低低联锁值一般设为（）MPa。A.4.0B.5.5C.6.5D.8.0答案：C解析：灰水泵需克服系统阻力并维持雾化压差，6.5MPa为工程常用值。11.合成催化剂还原终点判断，下列最可靠的是（）。A.塔出口甲烷含量B.塔壁温度恒定12hC.出塔气H₂O含量<200ppm且连续4h下降D.循环机电流不再上升答案：C解析：水汽<200ppm且持续下降，表明Fe₃O₄→Fe₀反应基本结束。12.氨冰机采用R717工质，蒸发温度33℃，对应蒸发压力约为（）kPa。A.103B.190C.236D.410答案：C解析：查氨饱和蒸汽表，33℃对应绝对压力约236kPa。13.某装置废锅产汽10MPa，汽包连续排污率控制在（）%以内，可保证蒸汽SiO₂≤20μg/kg。A.0.5B.1C.2D.3答案：B解析：10MPa等级锅炉，1%连续排污即可抑制SiO₂携带。14.合成气中CO₂进入合成回路，会与氨反应生成（），堵塞换热器。A.NH₄HCO₃B.NH₂COONH₄C.(NH₄)₂CO₃D.NH₄NO₃答案：B解析：CO₂+2NH₃⇌NH₂COONH₄，氨基甲酸铵在低温区结晶。15.采用分子筛干燥工艺，再生气体最佳露点应低于（）℃。A.40B.50C.60D.70答案：C解析：再生气露点60℃以下，可保证分子筛完全再生。16.高压法兰泄漏着火，下列灭火剂首选（）。A.直流水B.泡沫C.干粉D.二氧化碳答案：C解析：干粉可快速切断气相火焰，且对高压气体火灾最有效。17.合成塔催化剂床层热点温度超过（）℃时，必须紧急泄压停车。A.520B.530C.540D.550答案：D解析：Fe基催化剂允许短时540℃，550℃以上晶相转变，活性永久丧失。18.某厂采用磁氧分析仪，其测量原理基于（）。A.顺磁氧的磁风效应B.红外吸收C.热导差异D.电化学池答案：A解析：磁氧仪利用O₂顺磁性产生的磁风，推动检测元件。19.高压系统气密试验，通常采用（）介质。A.氮气B.仪表空气C.工厂空气D.蒸汽答案：A解析：氮气惰性、干燥，安全且易获得，为气密首选。20.合成回路停车置换，要求系统O₂含量<（）%方可引入合成气。A.0.1B.0.2C.0.5D.1.0答案：B解析：O₂<0.2%可防止催化剂氧化及爆炸风险。21.转化炉管材质HP40Nb，最高允许壁温为（）℃。A.950B.1000C.1050D.1100答案：C解析：HP40Nb含Nb提高抗蠕变，1050℃为工程上限。22.氨合成反应器内件采用双套筒结构，主要目的是（）。A.降低塔压降B.提高催化剂装量C.便于温度调节D.减少冷管应力答案：C解析：双套筒使冷激气分布均匀，床层温度易控。23.合成气压缩机高压缸干气密封一级排放流量突增，说明（）。A.密封氮压力高B.迷宫密封磨损C.干气密封面损坏D.参考气带液答案：C解析：密封面损坏，工艺气大量泄漏至一级排放，流量突增。24.液氨储罐T101压力升高，首先应（）。A.启动冰机B.打开驰放气阀C.喷淋降温D.倒罐答案：C解析：夏季首选喷淋降温，快速有效，避免冰机负荷骤增。25.合成催化剂硫化物中毒后，活性恢复措施为（）。A.提高温度B.蒸汽再生C.还原气热洗D.无法恢复答案：D解析：硫与Fe形成FeS，稳定性高，工业上无法再生，只能更换。26.高压系统水压试验压力为设计压力的（）倍。A.1.05B.1.15C.1.25D.1.50答案：C解析：按《固容规》，水压试验1.25倍设计压力。27.转化炉负压突然消失，首先检查（）。A.引风机皮带B.燃料气热值C.炉膛氧含量D.烟道挡板答案：D解析：烟道挡板卡涩导致抽力消失，负压无法建立。28.合成塔出口气氨含量测定采用（）法，可实现在线快速分析。A.滴定B.红外C.化学发光D.激光TDLAS答案：D解析：TDLAS激光光谱响应快、精度高，已广泛用于合成氨在线分析。29.氨火炬头出现“火雨”现象，原因是（）。A.排放气带液氨B.火炬气热值低C.蒸汽消烟过量D.火炬头堵塞答案：A解析：液氨未完全气化，燃烧时形成火雨，需增设分液罐。30.装置冷态开车，合成催化剂升温速率控制在（）℃·h⁻¹。A.5B.10C.15D.20答案：B解析：Fe基催化剂热应力敏感，升温速率≤10℃·h⁻¹。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.下列属于合成氨装置重大危险源的有（）。A.液氨储罐B.合成气压缩机C.一段转化炉D.氨冰机答案：A、B、C解析：依据GB18218，液氨>10t、合成气（H₂+CO）>1t即构成重大危险源，冰机工质氨在线量一般<10t。32.导致合成塔压降增大的原因有（）。A.催化剂粉化B.换热器内漏C.循环气量增大D.催化剂结蜡答案：A、C、D解析：催化剂粉化、结蜡堵塞通道；循环气量增大，压降与流速平方成正比；换热器内漏不影响塔压降。33.下列属于转化催化剂永久失活原因的有（）。A.硫中毒B.氯中毒C.高温烧结D.积碳答案：A、B、C解析：积碳可通过蒸汽烧炭再生；硫、氯、高温烧结不可逆。34.高压系统氮气置换合格标准包括（）。A.O₂<0.5%B.可燃物<0.1%C.连续两次分析合格D.系统压力>0.3MPa答案：B、C、D解析：O₂应<0.2%；可燃物<0.1%；需连续两次合格；正压防止空气倒吸。35.氨合成反应优化目标包括（）。A.最大氨净值B.最低循环比C.最小惰性气含量D.最低冰机能耗答案：A、B、D解析：惰性气含量需适度，过低导致弛放气量大，氢损失增加。36.下列属于合成气压缩机防喘振措施的有（）。A.设置回流阀B.提高转速C.降低吸入温度D.中间抽气答案：A、C、D解析：提高转速远离喘振线，但非防喘振措施本身；回流、降温、抽气均可扩大稳定区。37.液氨储罐安全附件包括（）。A.安全阀B.液位计C.紧急切断阀D.爆破片答案：A、B、C、D解析：按《固容规》必须设置，爆破片可与安全阀串联。38.转化炉燃烧器回火的原因有（）。A.燃料气压力低B.炉膛负压过大C.燃烧器喷头堵塞D.燃料气带液答案：A、C、D解析：负压过大不会回火，反而易脱火；其余均可导致火焰内缩。39.合成催化剂还原期需重点监控的参数有（）。A.水汽浓度B.床层热点C.循环氢纯度D.还原空速答案：A、B、C、D解析：四项均为还原质量关键指标。40.氨合成装置节能技术包括（）。A.塔前预热器B.低位热能发电C.氢回收膜分离D.变频循环机答案：A、B、C、D解析：四项均为成熟节能技术。三、判断题（每题1分，共10分。正确打“√”，错误打“×”）41.合成催化剂还原时，水汽浓度越高，还原越彻底。（×）解析：水汽高会再氧化金属Fe，活性下降。42.液氨储罐必须设置两个安全阀，且分别为全启式与微启式。（×）解析：只需一个即可，但需定期校验，无强制两种型式。43.合成气中CO可使合成催化剂发生羰基化中毒。（√）解析：Fe(CO)₅在低温区形成，堵塞孔道。44.转化炉管出现“猪尾”变形，可继续运行至下次大修。（×）解析：猪尾为蠕变失稳前兆，必须立即更换。45.氨合成反应为放热反应，提高温度会降低平衡氨含量。（√）解析：勒夏特列原理，放热反应升温平衡左移。46.高压系统气密试验可用工厂风代替氮气，只要露点合格。（×）解析：工厂风含氧，易形成爆炸混合气，严禁使用。47.合成塔冷激气量越大，床层温度越易控制，但氨净值下降。（√）解析：冷激降低反应温度，动力学不利，净值下降。48.氨冰机蒸发温度降低1℃，冰机轴功率约增加3%。（√）解析：经验数据，低温区压缩比增大，功耗上升。49.高压灰水泵出口压力波动，只会影响雾化效果，不会导致转化炉管过热。（×）解析：雾化差导致火焰拉长，炉管局部过热。50.合成装置设置氢回收单元，可将弛放气中氢回收率提高到90%以上。（√）解析：膜分离+变压吸附联合，回收率可达92%。四、填空题（每空1分，共20分）51.合成氨反应分子式为N₂+3H₂⇌2NH₃，标准反应热为46.1kJ·mol⁻¹。52.布朗工艺中，低变催化剂主要活性组分为CuOZnOAl₂O₃。53.合成塔催化剂还原时，循环气中H₂/H₂O摩尔比应大于3000:1，防止再氧化。54.液氨储罐T101设计压力一般为2.16MPa，对应50℃饱和蒸汽压。55.转化炉出口甲烷含量设计值≤0.5%（干基）。56.合成气压缩机高压缸轴位移报警值通常设为±0.6mm。57.氨合成反应平衡常数Kp与温度关系式为lnKp=2172.26+4.240×T⁻¹–9.53×10⁻⁴×T+1.17×10⁻⁷×T²（T/K）。58.高压系统水压试验保压时间不少于30min。59.合成催化剂使用寿命一般为10～15年。60.氨火炬头点火方式常用高空点火+地面内传焰双重保障。61.合成回路惰性气体控制指标为CH₄+Ar≤15%。62.液氨装车臂快速接头泄漏，应首先关闭槽车紧急切断阀。63.转化炉负压正常范围为50～100Pa。64.合成塔催化剂装填密度约为2.8～3.0t·m⁻³。65.氨冰机冷凝器冷却水侧污垢系数设计值为0.000086m²·K·W⁻¹。66.高压灰水泵P101额定流量通常为25m³·h⁻¹。67.合成气中总硫要求≤0.1mg·m³（标）。68.氨合成装置综合能耗先进值为28GJ·t⁻¹NH₃。69.液氨储罐安全阀启跳压力为1.1×设计压力。70.合成催化剂还原终点，出塔气H₂O含量连续4h<200ppm。五、简答题（每题5分，共30分）71.简述合成氨装置设置氢回收单元的必要性及常用工艺路线。答案：弛放气含氢60%～70%，直接排放造成资源浪费；氢回收可降低原料气消耗约3%～5%，减少碳排。常用路线：①膜分离，利用聚酰亚胺膜对H₂高渗透性，回收率85%～90%，氢纯度92%～95%；②变压吸附（PSA），氢纯度≥99.9%，回收率75%～80%；③膜+PSA联合，综合回收率可达92%，氢纯度99%，投资回收期<2年。72.说明转化催化剂硫中毒机理及预防措施。答案：硫以H₂S形式吸附在Ni活性中心，形成Ni₃S₂，阻碍CH₄吸附解离；中毒为化学吸附，不可逆。预防措施：①原料天然气总硫<0.1ppm，设置ZnO精脱硫槽，操作温度350～400℃，穿透硫容≥25%；②加氢转化+ZnO组合，有机硫先转化为H₂S再吸收；③定期检测脱硫槽出口硫含量，设置在线分析仪；④建立硫穿透联锁，出口硫>0.1ppm报警，>0.5ppm切断原料气。73.列举合成塔催化剂床层温度“飞温”的三个典型原因及处理要点。答案：原因：①循环机跳车，空速骤降，反应热无法带走；②冷激阀失灵，冷激气中断；③催化剂还原不彻底，活性不均，局部过热。处理：①紧急启动备用循环机，若无法恢复，则按2MPa·min⁻¹速率泄压；②手动打开冷激副线，加大冷激量；③降低入口温度至380℃以下，若热点>550℃，立即停车，充氮保护。74.阐述液氨储罐T101首次投用前的冷却方案及注意事项。答案：冷却方案：①采用液氨小流量顶部喷淋，控制温降<5℃·h⁻¹；②罐内气相经冰机压缩冷凝回流，形成闭路循环；③设置温度监测点，每30min记录一次。注意事项：①防止罐壁产生过大温差应力，冷却速率严格≤5℃·h⁻¹；②罐底排液阀保持微开，避免液封；③冷却至10℃后，静置4h，检查真空阀、安全阀有无内漏；④首次充装量≤80%，留足气相空间。75.分析合成气压缩机高压缸干气密封一级排放流量增大的故障树。答案：顶事件：一级排放流量突增。中间事件：①密封气污染→过滤失效→粉尘进入密封面；②密封面损坏→动环碎裂、静环热裂；③迷宫密封失效→参考气压力低→密封气倒流；④机组振动大→轴位移超标→密封面磨损。底事件：滤芯破损、仪表气带水、密封氮压控阀故障、转子动平衡破坏、轴承磨损。排查顺序：检查滤芯ΔP→测量参考气压力→离线分析排放气组分→拆检密封面。76.说明合成氨装置碳排放主要来源及减排技术。答案：来源：①原料天然气制氢，转化+变换反应CO₂排放约1.6t·t⁻¹NH₃；②燃料气燃烧，转化炉+辅助锅炉约0.4t；③工艺驰放气、火炬燃烧约0.1t。减排技术：①CO₂捕集与封存（CCS），采用MDEA吸收+再生，捕集率>90%，用于尿素装置或封存；②可再生能源制氢，风光电解水，实现绿氨，碳排<0.2t；③提高装置能效，采用稀土促进型催化剂、高效离心压缩机、磁悬浮冰机，能耗降至27GJ，碳排下降0.3t；④优化燃料结构，引入绿氢掺烧，降低天然气用量。六、计算题（每题10分，共20分）77.某合成氨装置合成回路操作参数如下：循环气量280000m³·