2025年高级甲醇合成操作工《理论知识》考试真题试卷(含答案)

2025年高级甲醇合成操作工《理论知识》考试练习题试卷(含答案)一、单项选择题（每题1分，共30分。每题只有一个正确答案，错选、多选均不得分）1.在低压甲醇合成工艺中，合成塔入口循环气中CO₂的适宜体积分数为A.1%～2% B.3%～5% C.6%～8% D.9%～12%答案：B解析：CO₂体积分数3%～5%可抑制二甲醚副产，同时保持催化剂高活性；过高会加剧水气变换副反应，过低则降低催化剂选择性。2.某装置采用Cu/Zn/Al催化剂，运行12000h后热点温度上移15℃，最先应排查A.汽包压力设定 B.循环机入口过滤器 C.催化剂硫中毒 D.合成塔出口冷凝器结垢答案：C解析：Cu/Zn/Al对硫极敏感，微量H₂S即可使活性中心不可逆中毒，表现为热点上移；其余选项不会导致如此迅速的热点漂移。3.甲醇合成反应器床层“飞温”时，最先动作的联锁是A.汽包液位低低 B.循环气量低低 C.合成塔出口温度高高 D.新鲜气氢碳比低低答案：C解析：出口温度高高直接反映床层超温，触发联锁切断新鲜气，避免催化剂熔结。4.当循环气中惰性气（CH₄+N₂）含量升高时，维持相同转化率应A.降低循环量 B.提高入口温度 C.降低系统压力 D.提高汽包压力答案：B解析：惰性气分压升高降低反应物分压，需提高入口温度补偿动力学速率；降压会降低单程转化率，与目标矛盾。5.甲醇合成塔壳程介质通常选用A.锅炉给水 B.循环冷却水 C.导热油 D.冷冻盐水答案：A解析：壳程产生中压饱和蒸汽，锅炉给水既冷却床层又回收反应热，实现能量耦合。6.新鲜气氢碳比（H₂CO₂）/（CO+CO₂）低于1.85时，最易引发的异常是A.催化剂积碳 B.粗甲醇水含量超标 C.循环机喘振 D.汽包干锅答案：B解析：氢碳比低，CO歧化及水气变换加剧，生成水增多，导致粗甲醇水含量升高；积碳需更低氢碳比（<1.0）且高温。7.合成回路排放气位置通常设在A.合成塔入口 B.高压分离器后 C.循环机入口 D.低压闪蒸槽后答案：C解析：循环机入口惰性气浓度最高，此处排放可最小化有效气损失；高压分离器后排放会损失更多H₂、CO。8.某装置汽包蒸汽突然含大量SiO₂，最可能原因是A.磷酸盐加药过量 B.汽包液位过高 C.合成塔内件泄漏 D.锅炉给水换热器内漏答案：D解析：换热器内漏使工艺气（含SiO₂携带物）窜入壳程锅炉给水，随蒸汽带出；催化剂粉尘不含可溶性硅。9.甲醇合成催化剂还原时，通常控制H₂浓度阶梯升高的目的是A.防止铜晶粒烧结 B.降低还原水生成速率 C.避免床层超温 D.减少ZnO被还原答案：C解析：CuO→Cu放热剧烈，阶梯升温可控制热点；ZnO在此温度区间不被还原。10.粗甲醇闪蒸槽压力从0.8MPa降至0.3MPa，溶解气释放量增加约A.15% B.35% C.55% D.75%答案：D解析：根据亨利定律，压力降幅大，溶解气（H₂、CO、CO₂）释放量呈指数上升，实测约75%。11.合成塔压差由0.35MPa升至0.55MPa，最先考虑的机械原因是A.催化剂粉化 B.塔板脱落 C.入口扩散器堵塞 D.出口丝网破损答案：C解析：入口扩散器堵塞导致气流分布不均，局部高速冲刷造成压差突升；催化剂粉化为渐变过程。12.采用“水冷+空冷”双段冷凝时，空冷器放在A.水冷器上游 B.水冷器下游 C.高压分离器后 D.循环机后答案：B解析：先水冷回收高品位热，再空冷将温度降至40℃以下，减少循环水消耗；若顺序相反，空冷负荷大、效率低。13.循环气在线分析仪显示CO₂读数漂移，最先校准的是A.零点气（高纯N₂） B.量程气（5%CO₂/N₂） C.载气压力 D.检测器温度答案：A解析：红外分析仪零点漂移最常见，先用零点气确认基线；量程漂移概率低。14.汽包磷酸根控制指标为A.2～5mg/L B.5～10mg/L C.10～20mg/L D.20～40mg/L答案：B解析：磷酸根5～10mg/L可维持pH9.0～9.7，防止酸性腐蚀；过高易生成二次水垢。15.甲醇合成催化剂运行末期，选择性下降表现为A.副产乙醇升高 B.副产二甲醚升高 C.副产甲烷升高 D.副产甲酸甲酯升高答案：B解析：Cu晶粒长大导致酸位增多，甲醇脱水生成二甲醚；甲烷化需Ni基催化剂。16.高压分离器液位低低联锁动作是A.关LV阀 B.停循环机 C.关合成塔入口切断阀 D.关汽包排污答案：A解析：液位低低关LV阀，防止高压气窜入低压系统造成闪蒸槽超压；循环机无需停。17.合成塔出口甲醇摩尔分数每提高1%，反应热约增加A.5kJ/mol B.15kJ/mol C.25kJ/mol D.35kJ/mol答案：C解析：ΔH=90.7kJ/molMeOH，提高1%≈0.25%CO转化率，对应25kJ/mol放热增量。18.循环机采用干气密封，一级密封气源来自A.高压氮气 B.循环气出口 C.新鲜气 D.仪表风答案：B解析：干气密封以循环气自身为密封气，既节能又避免氮气污染工艺气。19.粗甲醇中溶解的Cl⁻对下游铜基精馏催化剂影响主要是A.孔道堵塞 B.活性中心中毒 C.载体酸化 D.热崩答案：B解析：Cl⁻与Cu形成CuCl₂，破坏活性相，属不可逆化学中毒。20.合成系统氮气置换合格标准为A.O₂<0.5% B.O₂<0.2% C.O₂<0.1% D.O₂<0.05%答案：D解析：Cu催化剂对氧敏感，O₂>0.05%即可导致升温还原时超温。21.汽包连续排污量一般按蒸发量的A.0.5%～1% B.1%～2% C.3%～5% D.6%～8%答案：B解析：1%～2%可维持炉水杂质平衡，过低易结垢，过高浪费能量。22.合成塔入口温度控制阀失灵全开，最可能出现A.催化剂积碳 B.汽包干锅 C.循环机喘振 D.高压分离器液位暴涨答案：A解析：入口温度高，副反应加剧，甲烷化+CO歧化导致积碳；汽包干锅需长时间超温。23.粗甲醇闪蒸气回收至A.转化炉燃料 B.循环机入口 C.氢回收膜 D.火炬答案：C解析：闪蒸气H₂含量50%以上，经膜回收H₂后返回合成系统，提高有效气利用率。24.合成催化剂硫中毒后，再生方法是A.蒸汽+空气烧焦 B.氢气还原 C.无法再生 D.氨水洗涤答案：C解析：Cu₂S形成后稳定性高，常规再生温度下无法分解，需更换催化剂。25.高压分离器液位计采用A.双法兰差压 B.雷达 C.磁浮子 D.核辐射答案：A解析：高压差压变送器耐压等级高，不受甲醇极性影响，雷达在高压下易失真。26.合成塔压差升高0.1MPa，循环机功耗约增加A.1% B.3% C.6% D.10%答案：C解析：离心压缩机能耗与压差近似平方关系，ΔP↑0.1MPa≈功耗↑6%。27.汽包蒸汽并入管网前需检测A.二氧化硅 B.电导率 C.溶解氧 D.以上全部答案：D解析：硅携带会污染下游透平，电导高说明含盐，溶解氧腐蚀管网。28.甲醇合成反应器内件采用A.轴向绝热 B.径向绝热 C.轴向冷激 D.管壳等温答案：D解析：管壳式可副产蒸汽，床层温差<10℃，利于长周期运行；绝热式温升大、副产高。29.循环气中H₂S含量控制指标为A.<0.01ppm B.<0.1ppm C.<1ppm D.<10ppm答案：B解析：Cu催化剂要求H₂S<0.1ppm，超过即快速失活；0.01ppm为理想值，但运行成本高。30.合成系统短期停车保压，首选惰性气为A.氮气 B.二氧化碳 C.甲烷 D.蒸汽答案：A解析：氮气廉价、易得，无硫无氧，对催化剂安全；CO₂会与H₂生成甲醇，造成虚假液位。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.下列哪些操作可降低合成塔热点温度A.提高汽包压力 B.降低新鲜气流量 C.提高循环量 D.降低入口温度 E.提高H₂/CO比答案：ACDE解析：汽包压力↑→饱和温度↑→床层冷却能力↑；循环量↑带走热量；入口温度↓直接降低起点；H₂/CO↑降低反应速率，减少放热；降低新鲜气流量虽减少放热，但非最优，故不选B。32.造成高压分离器液位波动的仪表原因有A.差压变送器引压管积液 B.液位开关误动作 C.LV阀定位器漂移 D.温度补偿失效 E.引压管伴热故障答案：ABCDE解析：甲醇易冷凝，引压管积液、伴热故障导致密度误差；定位器漂移使阀位不稳；温度补偿失效影响密度计算。33.甲醇合成催化剂还原期间必须监控A.床层热点 B.还原水生成量 C.氢纯度 D.循环气露点 E.CO₂含量答案：ABCD解析：还原水及时排出防再氧化；氢纯度低会延长还原；露点高带水入塔；CO₂对还原无直接影响。34.下列属于合成系统能量回收单元的是A.汽包产汽 B.空冷器风机 C.闪蒸气膨胀机 D.循环机透平 E.锅炉给水预热器答案：ACDE解析：空冷器风机为耗能设备；其余均为回收反应热或压力能。35.循环机紧急停车联锁条件有A.轴位移高高 B.润滑油压力低低 C.密封气差压高低 D.入口温度高高 E.汽包液位低低答案：ABC解析：入口温度高高先动作合成塔切断阀；汽包液位低低不直接停循环机；轴位移、油压、密封气差压直接危及设备。36.粗甲醇中杂质对精馏系统影响A.高级醇形成共沸 B.二甲醚增加不凝气 C.水增加蒸汽耗 D.甲酸腐蚀塔盘 E.氯离子stresscorrosioncracking答案：ABCDE解析：高级醇与甲醇共沸需额外萃取；二甲醚在回流罐累积；水增加预塔负荷；甲酸造成点蚀；Cl⁻导致不锈钢SCC。37.合成塔内件检修后需进行A.水压试验 B.气密试验 C.催化剂装填模拟 D.氦检漏 E.热态考核答案：ABD解析：水压测强度，气密查漏，氦检漏查微漏；装填模拟非强制；热态考核属运行阶段。38.提高合成回路单程转化率的措施A.提高压力 B.降低空速 C.提高H₂/CO D.降低入口温度 E.减小循环比答案：ABCE解析：降低入口温度使动力学减慢，转化率下降；其余均可提高平衡或停留时间。39.合成系统开车前需确认A.氧含量<0.05% B.氮气置换合格 C.汽包建立液位 D.循环机试运正常 E.精馏系统接料准备答案：ABCD解析：精馏接料属下游，合成系统可独立开车。40.甲醇合成反应器设计时，轴向温差允许值与哪些因素相关A.催化剂活性温度窗口 B.管材热应力 C.副反应选择性 D.蒸汽参数 E.循环机功耗答案：ABCD解析：轴向温差大→热应力高→管材疲劳；活性窗口窄需严控温差；温差大副反应增；蒸汽参数决定冷却温差；功耗与压降相关，与温差无直接公式。三、判断题（每题1分，共10分。正确打“√”，错误打“×”）41.Cu/Zn/Al催化剂还原时，提高氢分压可缩短还原时间但不会造成铜晶粒长大。答案：×解析：过高H₂分压+高温会加速晶粒长大，需阶梯控温。42.合成塔压差与循环气密度成正比，与温度无关。答案：×解析：压差ΔP∝ρu²/2，温度升高密度下降，压差降低。43.高压分离器液位低低时，应立即关闭合成塔出口切断阀。答案：×解析：应先关LV阀防窜压，出口切断阀动作将造成系统超压。44.汽包连续排污可控制炉水总碱度，防止苛性脆化。答案：√解析：排污降低NaOH浓缩，避免晶间腐蚀。45.甲醇合成反应热力学上低温高压有利，因此入口温度越低越好。答案：×解析：过低温度低于催化剂起活温度，反应停止。46.循环气中甲烷含量升高，需提高系统压力维持分压。答案：√解析：惰性气升高降低反应物分压，提高总压可补偿。47.合成催化剂硫中毒后，床层压差会迅速升高。答案：×解析：硫中毒表现为活性下降，压差无明显变化；压差升高多因粉化或堵塞。48.空冷器出口温度每降低5℃，循环水消耗约减少10%。答案：√解析：空冷分担负荷，减少循环水蒸发量，经验值约10%。49.粗甲醇闪蒸槽顶部设置安全阀，其定压值等于设计压力。答案：×解析：安全阀定压≤设计压力，通常取1.05倍操作压力。50.合成系统短期停车，保压期间可关闭汽包排污阀减少热损。答案：√解析：关闭排污可减少蒸汽损失，维持床层温度，利于热启动。四、填空题（每空1分，共20分）51.甲醇合成主反应方程式：CO+2H₂⇌CH₃OH，ΔH°₂₉₈=______kJ/mol。答案：90.752.低压甲醇合成典型操作压力______MPa，温度______℃。答案：5～10，220～28053.Cu/Zn/Al催化剂还原终点判断：还原水生成速率<______kg/h，且持续______h。答案：10，454.合成塔汽包蒸汽压力1.5MPa，对应饱和温度______℃。答案：198.355.循环气氢碳比（H₂CO₂）/（CO+CO₂）理论最佳值为______。答案：2.0556.高压分离器液位正常范围______%～______%。答案：30，7057.合成催化剂对硫的耐受极限为______ppm。答案：0.158.粗甲醇闪蒸槽压力降至0.3MPa，温度由80℃降至______℃。答案：5459.合成系统氮气置换合格氧含量<______%。答案：0.0560.循环机干气密封一级密封气压差设定______MPa。答案：0.3五、简答题（每题6分，共30分）61.简述合成塔“热点”温度上移的主要原因及处理措施。答案：原因：①催化剂粉化或积碳→床层阻力不均，气流短路；②硫中毒→活性下降，需更高温度维持产量；③循环量下降→传热不足；④汽包压力设定低→冷却温差小。处理：①在线测压差，若>0.5MPa，计划停车筛分；②分析循环气H₂S，>0.1ppm时切新鲜气，投精脱硫；③检查循环机导叶，提高循环量10%；④提高汽包压力0.2MPa，降低饱和温度5℃。62.说明高压分离器液位低低联锁的动作逻辑及风险。答案：逻辑：液位≤15%→延时2s→关LV阀→报警；若液位继续≤10%→关合成塔入口切断阀→循环机保持运行。风险：①LV阀故障未关，高压气窜入闪蒸槽→槽超压爆破；②误动作导致合成塔憋压→安全阀起跳，催化剂床层扰动；③液位假指示造成循环带液→循环机叶轮冲蚀。63.概述催化剂还原阶段“还原水”收集与计量方法。答案：在合成塔出口设置冷凝分离器，出口温度<40℃，确保水完全冷凝；分离器底部设带保温的磁浮子液位计，连接不锈钢计量罐；每2h记录一次水量，并取样测pH、电导，确认无甲醇夹带；累计水量达理论值90%且生成速率<10kg/h持续4h，判定还原结束；计量罐需氮封，防止氧化。64.给出循环气在线色谱分析峰异常（CO峰拖尾）的排查步骤。答案：①检查载气（He）纯度，若<99.99%，更换载气瓶；②确认色谱柱温度：分子筛柱需60℃，过低拖尾；③检查进样阀定量管：残留甲醇冷凝，用60℃伴热吹扫；④检查检测器（TCD）基线：桥流下降→清洗热丝；⑤标定：用5%CO/N₂量程气，峰面积RSD<1%；⑥若仍拖尾，更换分子筛柱，老化2h。65.阐述合成系统短期（8h）热态保压方案。答案：①停车前1h将汽包压力升至1.6MPa，提高蓄热；②切断新鲜气后，以循环量30%运行，维持床层温度；③关闭汽包连续排污，间断排污改手动，每2h排放1min；④循环气H₂含量保持>50%，防止催化剂氧化；⑤每1h记录床层温度，若热点下降>10℃，启动开工加热器补热；⑥8h内若无法重启，按长期停车降温曲线以25℃/h降至常温。六、计算题（每题10分，共30分）66.某装置新鲜气流量100000Nm³/h，组成：H₂68%，CO28%，CO₂3%，N₂1%。循环气流量400000Nm³/h，组成：H₂60%，CO8%，CO₂4%，CH₄20%，N₂8%。单程CO转化率60%，求：（1）合成塔出口CO流量（kmol/h）；（2）副产蒸汽量（t/h），已知反应热90.7kJ/mol，汽包饱和水焓差1940kJ/kg；（3）循环气排放流量（Nm³/h），使惰性气（CH₄+N₂）≤22%。解：（1）入口CO：新鲜气28000Nm³/h+循环气32000Nm³/h=60000Nm³/h=2678.6kmol/h；出口CO：2678.6×(10.6)=1071.4kmol/h。（2）反应消耗CO：2678.6×0.6=1607.2kmol/h；放热：1607.2×90.7×1000=145.8GJ/h；蒸汽：145.8×1000/1940=75.2t/h。（3）设排放VNm³/h，惰性气总量：新鲜气带入1000Nm³/h，循环气惰性气112000Nm³/h；排放后循环量400000V，惰性气浓度：(1000×1+V×0.28)/(100000+V)≤0.22解得V≥23810Nm³/h，取24000Nm³/h。答案：（1）1071.4kmol/h；（2）75.2t/h；（3）24000Nm³/h。67.合成塔床层压差由0.35MPa升至0.50MPa，循环机入口温度40℃不变，求循环量变化百分比（按不可压缩流体，ΔP∝G²）。解：ΔP₁/ΔP₂=(G₁/G₂)²→0.35/0.50=(G₁/G₂)²→G₂/G₁=√(0.50/0.35)=1.195循环量增加19.5%。答案：增加19.5%。68.粗甲醇流量30t/h，含甲醇92%，水8%。闪蒸槽压力0.3MPa，温度54℃，求闪蒸气量（kg/h）。已知54℃甲醇饱和蒸汽压13.3kPa，水7.7kPa，闪蒸气中甲醇与水分压比等于液相摩尔比，设气相为理想气体。解：液相摩尔比：甲醇/水=(92/32)/(8/18)=6.47气相分压比：P_MeOH/P_H₂O=6.47→P_MeOH=6.47×7.7=49.8kPa总压300kPa，惰性气分压=30049.87.7=242.5kPa甲醇蒸发量：n_MeOH=P_MeOH/P_total×n_total设闪蒸气总量Vkmol/h，则49.8/300=n_MeOH/V液相甲醇减少=气相甲醇→