2025年合成氨生产工(初级)职业技能《理论知识》考试真题试卷及答案

2025年合成氨生产工(初级)职业技能《理论知识》考试练习题试卷及答案一、单项选择题（每题1分，共30分。每题只有一个正确答案，请将正确选项字母填入括号内）1.合成氨反应N₂＋3H₂⇌2NH₃在500℃、30MPa下达到平衡时，若将系统压力突然降至20MPa，则平衡将向（）移动。A.正反应方向B.逆反应方向C.不移动D.先正后逆答案：B解析：根据勒夏特列原理，降低压力会使平衡向气体分子数增加的方向移动，即逆反应方向（4mol→2mol变为2mol→4mol）。2.铁基催化剂中K₂O的主要作用是（）。A.提高比表面积B.抑制甲烷化副反应C.提供电子型助催化效应D.增加机械强度答案：C解析：K₂O为电子型助剂，向Fe表面提供电子，降低N₂吸附活化能，提高本征活性。3.合成塔出口气氨含量（体积分数）设计值一般控制在（）。A.8%～12%B.15%～20%C.22%～28%D.30%～35%答案：A解析：受平衡限制及热力学约束，30MPa、450℃条件下平衡氨浓度约18%，但工业上为抑制副反应、降低循环功耗，出口实际值取8%～12%。4.往复式循环机阀片断裂，最先表现出的工艺参数异常是（）。A.合成塔压差升高B.循环机电流骤降C.系统压力下降D.冷交换器出口温度升高答案：B解析：阀片断裂导致压缩行程失效，循环量骤减，电机负荷瞬间降低，电流表读数突降。5.氨分离器液位突然归零，最可能的原因是（）。A.氨受槽液位高B.氨分离器出口节流阀脱落C.氨冷器内漏D.液氨泵抽空答案：B解析：节流阀阀芯脱落，液氨被高速气流带至下游，分离器无法存液，液位迅速归零。6.新鲜气中CO₂超标，首先危害的设备是（）。A.合成塔B.甲烷化炉C.氨冷器D.循环机答案：B解析：CO₂进入甲烷化炉与H₂反应放热，造成催化剂超温烧结。7.采用“热壁”设计的合成塔，其内件材料通常选用（）。A.15CrMoB.0Cr18Ni9C.SA387Gr11Cl2D.20g答案：B解析：热壁塔无内保温，壳体直接与高温高压工艺气接触，需耐氢腐蚀，故选奥氏体不锈钢0Cr18Ni9。8.液氨储罐首次投用前，置换气体通常选用（）。A.空气B.氮气C.甲烷D.二氧化碳答案：B解析：氮气为惰性气体，可隔绝氧、水，避免储罐内壁应力腐蚀开裂。9.合成回路中，设置“冷激”副线的目的是（）。A.回收反应热B.调节催化剂床层温度C.提高氨净值D.降低系统压降答案：B解析：冷激气为未反应循环气，通过床层间注入，可抑制热点，延长催化剂寿命。10.铁催化剂还原时，水汽浓度过高会导致（）。A.还原速度加快B.晶粒烧结C.析碳D.氮化答案：B解析：水汽促进Fe微晶迁移、长大，比表面积下降，活性中心减少。11.合成氨装置中，测量高温高压氢气流量首选（）。A.孔板B.涡街C.科氏力质量流量计D.热式答案：C解析：科氏力流量计不受流体状态方程影响，可直接测质量流量，精度高，适合高压氢。12.氨合成反应器床层压差每增加0.1MPa，循环机功耗约增加（）。A.1%B.3%C.6%D.10%答案：B解析：由风机定律，功耗与压差成正比，经验数据为3%左右。13.液氨中油含量超标，在后续硝酸装置中最易引发（）。A.催化剂中毒B.爆炸C.结晶堵塞D.腐蚀答案：A解析：油覆盖Pt网表面，阻碍NH₃与O₂接触，使氨氧化率下降。14.合成塔出口设置“废热锅炉”属于（）节能手段。A.热量回收B.热量升级C.热量降级D.热量废弃答案：A解析：利用高温合成气（450℃）产10MPa蒸汽，实现热量回收。15.新鲜气压缩机采用“多段压缩+段间冷却”的主要目的是（）。A.降低排气温度B.减少功耗C.避免润滑油结焦D.以上都是答案：D解析：段间冷却使过程趋近等温压缩，功耗下降，同时抑制温升导致油结焦。16.氨冷器传热管外壁出现针孔泄漏，现场最先闻到（）。A.臭鸡蛋味B.刺激性氨味C.芳香味D.无味答案：B解析：液氨泄漏立即汽化，氨气浓度高，有强烈刺激性气味。17.合成催化剂还原结束的标志是（）。A.水汽浓度＜100ppmB.床层无温升C.出口H₂/H₂O＞1000D.循环气中NH₃＞5%答案：C解析：H₂/H₂O＞1000表明氧化态Fe₃O₄已几乎完全被还原为αFe。18.装置紧急停车时，首先应（）。A.切断新鲜气B.停循环机C.开塔后放空D.停锅炉给水答案：A解析：切断新鲜气可迅速降低系统负荷，防止超压、超温连锁扩大。19.合成塔“热点”温度持续上升，且压差同步增加，应判断为（）。A.催化剂失活B.催化剂粉碎C.循环量过大D.冷激阀内漏答案：B解析：催化剂粉化导致床层通道堵塞，气体分布不均，局部流速增大，热点上移且压差升高。20.液氨泵采用双端面机械密封，密封液一般选用（）。A.水B.柴油C.乙二醇D.透平油答案：C解析：乙二醇低温流动性好，不结冰，且与氨不相溶，泄漏后无危险反应。21.合成氨装置中，CO变换反应属于（）。A.氧化反应B.还原反应C.水煤气反应D.甲烷化反应答案：C解析：CO+H₂O⇌CO₂+H₂为水煤气变换反应，用于制氢。22.合成回路惰性气体（CH₄+Ar）积累，会导致（）。A.氨净值升高B.循环机功耗降低C.平衡氨浓度下降D.催化剂活性增加答案：C解析：惰性气分压升高，有效氢氮分压降低，平衡氨浓度下降。23.氨合成催化剂还原时，升温速率一般控制为（）。A.5℃/minB.2℃/minC.10℃/hD.30℃/h答案：D解析：防止温升过快造成还原过激、水汽爆发，常用30℃/h。24.液氨储罐液位计冬季失灵，最可能因（）。A.磁浮子卡涩B.差压计引压管结冰C.雷达天线结晶D.超声波衰减答案：B解析：引压管积水结冰，导致差压信号失真，液位指示异常。25.合成塔内件采用“径向流”的优点是（）。A.压降低B.传热系数高C.催化剂装填量大D.制造简单答案：A解析：气体沿半径方向流动，路径短，流速低，压降仅为轴向流的1/3～1/5。26.氨合成反应平衡常数Kp随温度升高而（）。A.增大B.减小C.不变D.先增后减答案：B解析：合成氨为放热反应，升温使平衡左移，Kp减小。27.装置正常生产时，合成塔入口氢氮比偏离3:1且大于3.5，应首先（）。A.增加氮气补充B.减少新鲜气量C.提高压力D.降低温度答案：A解析：氢氮比高意味着氮不足，补充氮气可恢复化学计量比，提高氨净值。28.液氨中水分含量升高，会导致（）。A.结晶温度降低B.储罐应力腐蚀加剧C.闪蒸损失减小D.密度降低答案：B解析：水与氨形成NH₄OH，使罐壁液膜呈碱性，诱发低碳钢应力腐蚀裂纹。29.合成催化剂硫中毒属于（）。A.可逆中毒B.不可逆中毒C.物理堵塞D.热失活答案：B解析：S与Fe形成FeS，稳定性高，再生困难，视为不可逆。30.合成氨装置中，设置“开工加热炉”的目的是（）。A.预热锅炉给水B.催化剂升温还原C.过热蒸汽D.干燥分子筛答案：B解析：开工阶段无反应热，需外加热源将催化剂床层升至还原起始温度（约320℃）。二、判断题（每题1分，共10分。正确打“√”，错误打“×”）31.合成氨反应热随温度升高而增大。（）答案：×解析：反应热为负值，绝对值随温度升高略降，因热容差ΔCp<0。32.液氨储罐必须设置安全阀与爆破片串联组合。（）答案：√解析：防止安全阀泄漏，爆破片作为二次密封，符合《固容规》要求。33.铁催化剂还原时，循环气中NH₃浓度越高越好。（）答案：×解析：NH₃会抑制还原反应，要求控制＜1%。34.合成塔压差与催化剂颗粒大小成反比。（）答案：×解析：颗粒越小，床层空隙率降低，压差反而增大。35.氨冷器壳程走液氨，管程走循环气，可提高传热温差。（）答案：√解析：循环气温度高，液氨蒸发温度低，逆流布置可获得更大ΔT。36.合成氨装置中，甲烷化反应为吸热反应。（）答案：×解析：CO+3H₂→CH₄+H₂O为强放热。37.液氨泵抽空时，出口压力表指示会急剧升高。（）答案：×解析：抽空后无液可压，压力骤降，甚至为负压。38.合成催化剂还原过程必须保持氢分压大于水蒸气分压。（）答案：√解析：防止再氧化，确保还原彻底。39.合成塔出口温度升高，一定意味着催化剂活性提高。（）答案：×解析：也可能是空速降低或热点下移，需结合氨产率判断。40.氨合成反应属于气固相催化反应。（）答案：√解析：气体反应物在固体Fe催化剂表面活性中心进行吸附反应。三、填空题（每空1分，共20分）41.合成氨反应分子数变化Δn=2。42.工业铁催化剂主活性相为αFe。43.合成塔入口硫含量要求＜0.1ppm。44.液氨密度（33℃）约为0.682g/cm³。45.氨合成反应平衡常数表达式Kp=P_NH₃²/(P_N₂·P_H₂³)。46.合成催化剂还原时，水汽浓度高峰一般出现在250～300℃区间。47.氨分离器液位控制指标通常为30%～70%。48.合成塔壳体材料需满足抗氢腐蚀与高温强度双重要求。49.循环机每段压缩比一般不大于3.5，避免排气超温。50.液氨储罐首次进氨前，需进行氮气置换+露点检测，确保O₂＜0.5%。51.合成氨装置中，设置“喷射式”开工加热炉的优点是升温速率快、温度均匀。52.氨冷器传热系数K值设计一般取800～1200W/(m²·K)。53.合成催化剂失活三大原因：中毒、烧结、析碳。54.液氨中油含量要求＜5ppm，防止下游催化剂中毒。55.合成塔“二段床”温度梯度一般控制在20～30℃以内。56.氨合成反应器设计空速常取8000～12000h⁻¹。57.合成回路惰性气排放位置设在循环机入口，减少有效气损失。58.液氨泵密封液压力需高于泵腔压力0.2MPa以上。59.合成催化剂还原结束，需将床层温度降至380℃以下，方可导入新鲜气。60.氨合成装置中，设置“塔外副产蒸汽”属于能量回收节能技术。四、简答题（每题6分，共30分）61.简述合成氨催化剂还原阶段“三低一高”原则。答案与解析：（1）低水汽：出口水汽＜1000ppm，防止再氧化与烧结；（2）低氨：入口NH₃＜1%，避免抑制还原；（3）低硫：总硫＜0.1ppm，防止中毒；（4）高氢：H₂≥75%，提高还原势，缩短还原时间。该原则可确保αFe晶粒细小、比表面积大，获得高活性。62.合成塔压差异常升高的原因及处理措施。答案：原因：①催化剂粉化或顶部结皮；②循环量过大；③入口过滤器堵塞；④仪表误显。处理：①降低负荷，切塔检查；②停车筛分或更换催化剂；③清洗过滤器；④校验差压变送器。63.液氨储罐液位计冬季冻堵的应急处理。答案：（1）立即切换备用液位计；（2）用蒸汽或热水对引压管外部伴热，严禁明火；（3）打开排污阀排净积水，确认畅通后投用；（4）检查保温完整性，增设电伴热；（5）加强巡检，建立冬季防冻台账。64.合成氨装置紧急停车步骤（按顺序）。答案：①按下紧急停车按钮，切断新鲜气大阀；②开塔后放空阀，泄压至2MPa；③停循环机；④关闭液氨出口阀，保液位；④停锅炉给水，保液位；⑤系统氮气置换，分析O₂＜0.5%；⑥记录停车参数，汇报调度。65.简述如何根据合成塔出口气体成分判断催化剂活性。答案：在恒定温度、压力、空速下，若出口NH₃浓度下降、惰性气不变，则催化剂活性下降；若同时伴随热点下移、压差升高，则可能是粉化；若出口NH₃下降且N₂/H₂比例异常，则可能是中毒或入口比例失调。需结合历史数据综合判断。五、计算题（共10分）66.某合成氨装置日产液氨1000t，合成塔出口气氨体积分数为10%，循环气量（干基）为180000Nm³/h，求氨净值（体积分数）及单位产品循环气量。答案：（1）氨产率=1000×1000/24=41667kg/h=2451kmol/h；（2）合成塔出口氨量=循环气量×氨分数=180000×10%=18000Nm³/h=803.6kmol/h；（3）入口氨量=803.6－2451=1647.4kmol/h（负值表示入口氨低于出口，需重新核算干基）。修正：设入口干气量为G，入口氨分数x，出口氨分数10%，则：G·x+2451=(G+2451)·0.1→G·x+2451=0.1G+245.1→G(x－0.1)=2205.9又干气量G≈循环机出口干气，忽略惰