《合成氨工艺作业考试复习方案》配套理论冲刺卷

《合成氨工艺作业考试复习方案》配套理论冲刺卷试卷结构：判断题70题（每题1分，共70分）+单选题30题（每题1分，共30分），满分100分，80分及格。一、判断题（共70题，正确打√，错误打×）——合成氨反应原理与工艺——合成氨的反应方程式为N₂+3H₂⇌2NH₃+热量，属于放热反应。（√）合成氨反应是吸热反应，因此需要在高温下进行。（×）解析：合成氨反应是放热反应。高温是为了提高反应速率和催化剂的活性，而非因为吸热。工业合成氨常用的催化剂是铁基催化剂，主要成分为Fe₃O₄。（√）铁基催化剂在开工前需要用氢气还原活化，将Fe₃O₄还原为具有催化活性的α-Fe。（√）催化剂还原过程中，应严格控制升温速率和出水速率，防止催化剂粉碎。（√）合成氨催化剂的活性温度范围一般为450~550℃。（√）合成氨反应压力通常为15~32MPa，属于高压操作。（√）合成氨工业常用的操作压力为15~20MPa，称为中压法。（√）合成氨原料气中的一氧化碳会使催化剂中毒，因此必须在进入合成塔前将其脱除。（√）合成氨原料气中CO₂也需脱除，因为它会与氨反应生成氨基甲酸铵结晶，堵塞管道和设备。（√）合成氨生产的主要原料可以是天然气、煤或石油焦。（√）合成氨工艺流程中，未反应的N₂和H₂经分离后循环返回合成塔，以提高原料利用率。（√）——主要设备与关键工序——一段转化炉的作用是将天然气中的甲烷与水蒸气反应，生成H₂、CO和CO₂。（√）二段转化炉中引入空气，提供合成氨反应所需的氮气。（√）变换工序的反应式为CO+H₂O⇌CO₂+H₂，目的是将CO转化为CO₂并增加氢气产量。（√）脱碳工序的目的是脱除变换气中的二氧化碳。（√）甲烷化工序的目的是将残余的CO和CO₂转化为甲烷，防止它们使合成催化剂中毒。（√）合成塔是合成氨生产的核心设备，内部装有铁基催化剂。（√）合成塔内件包括催化剂筐、换热器和冷激气管等。（√）循环压缩机的作用是将未反应的氢氮气循环回合成塔，提高氨产率。（√）——危险化学品特性——氨（NH₃）是有毒、可燃、有刺激性臭味的气体。（√）氨的爆炸极限为16%~25%。（√）氨比空气轻，泄漏后向上飘散。（√）一氧化碳（CO）是无色、无味、有毒的气体，与血红蛋白的亲和力是氧气的250~300倍。（√）一氧化碳中毒的本质是组织缺氧窒息。（√）氢气（H₂）的爆炸极限为4%~75%，是化学中爆炸极限最宽的气体之一。（√）氢气的最小点火能量仅为0.02mJ，极易被微小火花引爆。（√）氢气在高温高压下渗入钢材，与钢中的碳反应生成甲烷，造成钢材脱碳脆化，称为氢腐蚀。（√）氢腐蚀主要发生在高温高压临氢设备中，如合成塔和高温高压管线。（√）液氨对铜及铜合金有腐蚀作用，因此氨系统严禁使用含铜材料。（√）——安全联锁系统（SIS）——安全仪表系统（SIS）必须独立于分散控制系统（DCS），物理分离。（√）SIS和DCS可以共用传感器和执行器以节省投资。（×）解析：SIS必须独立于DCS，包括独立的传感器、逻辑解算器和执行元件。共用传感器无法保证DCS失效时SIS仍能独立保护。SIS的设计原则是故障安全型，即系统失电时应执行安全动作。（√）合成塔超压联锁触发时，应自动全开放空阀，切断进料阀，停原料气压缩机。（√）合成塔超温联锁触发时（触媒床温度＞600℃），应紧急减负荷，加大冷激气量，联锁切断进料。（√）联锁可以随意摘除，只要操作人员加强监控即可。（×）解析：联锁是最后一道保护屏障，严禁未审批摘除。摘除须经书面审批，注明原因、替代措施和期限，到期立即恢复。联锁摘除期间，必须有替代保护措施，如人工监控、降负荷运行、增加巡检频次。（√）SIS系统每年至少进行一次功能测试，测试记录存档备查。（√）联锁动作记录（SOE事件顺序记录）可以删除以腾出存储空间。（×）解析：SOE记录是事故分析的重要依据，不可删除，必须按规定保存。——安全操作规范——进入合成氨生产装置区，必须佩戴便携式有毒气体检测报警仪。（√）一氧化碳泄漏报警值通常设定为24ppm（一级报警）和40ppm（二级报警）。（√）氨泄漏报警值通常设定为25ppm（一级报警）。（√）在合成氨装置区进行动火作业前，必须办理《动火作业许可证》，检测可燃气体浓度合格，配备灭火器，设专人监护。（√）设备内检修前，必须进行吹扫置换，检测合格标准为CO＜24ppm，O₂在19.5%~23.5%之间。（√）设备内检修时，外部必须有专人监护，每30秒联络一次。（√）检修用火时，氧气瓶与乙炔瓶间距不应小于5米，与动火点间距不应小于10米。（√）合成氨装置高处作业≥2米，必须系挂安全带，并高挂低用。（√）暴风雨、大雪等恶劣天气过后，高处作业前应检查结构和防护设施是否完好。（√）6级及以上大风天气，严禁露天高处作业。（√）——应急处置——氨泄漏时，应首先按下紧急停机按钮，切断供料，启动事故喷淋系统。（√）氨泄漏时，人员应向上风方向和较高处疏散。（√）一氧化碳泄漏时，人员应向上风方向疏散。（√）处理氨或一氧化碳泄漏事故时，应急人员必须佩戴正压式空气呼吸器和全密闭防化服。（√）过滤式防毒面具可以在高浓度有毒气体环境中长时间使用。（×）解析：过滤式防毒面具在高浓度环境下防护时间极短且滤毒罐会穿透失效，必须使用隔绝式正压空呼。氨溅入眼睛，应立即用大量清水或洗眼器冲洗至少15分钟，然后送医。（√）液氨接触皮肤会造成深度冻伤，应脱去污染衣物，用大量流动清水冲洗至少15分钟。（√）一氧化碳中毒者脱离污染区后，如呼吸心跳停止，应立即进行心肺复苏。（√）一氧化碳中毒者抢救清醒后即可恢复正常工作，无需继续观察。（×）解析：CO中毒者清醒后仍需留院观察至少24小时，防止迟发性脑病。心肺复苏的按压与通气比例为30:2，按压深度56cm，频率100120次/分。（√）心肺复苏应持续进行，直到专业急救人员到达或伤员恢复自主呼吸心跳。（√）——氢腐蚀与材料安全——氢腐蚀是指氢气在高温高压下渗入钢材，与钢中的碳反应生成甲烷，导致钢材脱碳脆化。（√）氢腐蚀一旦发生，钢材的机械强度会显著下降，产生微裂纹，最终可能导致设备破裂。（√）合成塔内件和高温高压管线是氢腐蚀的高风险部位。（√）防止氢腐蚀的措施包括选用抗氢钢（如铬钼钢）、控制操作温度、定期进行设备检测。（√）碳钢在200℃以下和氢分压低于0.7MPa时，一般不会发生氢腐蚀。（√）——变换、脱碳与甲烷化——变换反应CO+H₂O⇌CO₂+H₂是放热反应。（√）变换工序通常分为高温变换和低温变换两级，以尽可能降低出口CO含量。（√）脱碳方法有物理吸收法（如低温甲醇洗）和化学吸收法（如热钾碱法）。（√）甲烷化工序的反应是CO+3H₂→CH₄+H₂O和CO₂+4H₂→CH₄+2H₂O。（√）甲烷化反应是强放热反应，需严格控制入口CO+CO₂含量，防止反应器飞温。（√）二、单选题（共30题，每题1分，从四个选项中选择一个最符合题意的答案）合成氨反应使用的催化剂主要成分是（）。A.氧化铜B.铁基催化剂（Fe₃O₄）C.铂金D.镍答案：B解析：工业合成氨使用铁基催化剂，开工前用氢气还原活化。合成氨催化剂的活性温度范围一般为（）。A.200~300℃B.350~450℃C.450~550℃D.600~700℃答案：C解析：铁基催化剂活性温度窗口为450~550℃，低于此范围反应速率极低，高于则催化剂烧结失活。合成氨工业常用的操作压力为（）。A.1~5MPaB.5~10MPaC.15~20MPaD.50~100MPa答案：C解析：工业常用中压法15~20MPa，部分大型装置可达32MPa。氨的爆炸极限是（）。A.4%~75%B.16%~25%C.2%~8%D.5%~15%答案：B解析：氨的爆炸极限为16%25%。4%75%是氢气的爆炸极限。一氧化碳与血红蛋白的亲和力是氧气的（）。A.10~20倍B.50~100倍C.250~300倍D.1000倍答案：C解析：CO与Hb亲和力是O₂的250~300倍，形成碳氧血红蛋白，造成组织缺氧窒息。氢气的爆炸极限是（）。A.4%~75%B.16%~25%C.5%~15%D.1%~10%答案：A解析：氢气爆炸极限4%~75%，是化学中爆炸极限最宽的气体之一。在合成氨装置中，最容易发生氢腐蚀的设备是（）。A.脱碳塔B.合成塔内件与高温高压管线C.氨储罐D.冷却塔答案：B解析：氢腐蚀需要高温高压条件（≥200℃、氢分压≥0.7MPa），合成塔及出口管线满足此条件。安全仪表系统（SIS）与过程控制系统（DCS）的关系是（）。A.SIS功能可集成在DCS中B.SIS必须独立于DCS，独立传感器和执行器C.SIS和DCS可共用传感器D.SIS只在DCS失效时才工作答案：B解析：SIS必须物理独立于DCS，采用独立的传感器和执行器，确保DCS完全失效时仍能独立完成安全保护。SIS系统的设计原则是（）。A.故障安全型（失电执行安全动作）B.故障保持型C.故障开放型D.任意设计答案：A解析：SIS必须是故障安全型，即系统失电或故障时，执行元件自动回到安全位置（如切断阀关闭或全开）。合成塔超温联锁一般设定在（）。A.400℃B.500℃C.600℃D.700℃答案：C解析：合成塔触媒床温度超过600℃时触发超温联锁，紧急减负荷或停车，防止催化剂烧结和设备损坏。联锁摘除必须满足的条件不包括（）。A.书面审批B.注明原因和期限C.有替代保护措施D.口头通知操作班长答案：D解析：联锁摘除必须经书面审批，口头通知无效，属严重违章。设备内检修前，气体检测合格标准为CO＜24ppm，O₂含量应为（）。A.15%~18%B.18%~21%C.19.5%~23.5%D.25%以上答案：C解析：受限空间O₂含量应在19.5%~23.5%。低于19.5%为缺氧环境，高于23.5%有富氧燃烧风险。氨泄漏时，人员应（）。A.向下风方向疏散B.向低洼处疏散C.向上风方向和较高处疏散D.原地不动答案：C解析：氨比空气轻向上飘散，上风方向空气新鲜，是安全疏散方向。处理氨或一氧化碳泄漏事故时，应急人员必须佩戴（）。A.普通口罩B.过滤式防毒面具C.正压式空气呼吸器和全密闭防化服D.纱布口罩答案：C解析：高浓度有毒气体环境下滤毒罐防护时间极短且会穿透失效，必须使用隔绝式正压空呼。一氧化碳中毒的机理是（）。A.腐蚀呼吸道B.与血红蛋白结合使其丧失携氧能力C.破坏神经系统D.刺激眼睛答案：B解析：CO与血红蛋白结合形成碳氧血红蛋白，使血液丧失携氧能力，造成组织缺氧窒息。变换反应的主要目的是（）。A.提高氨产率B.将CO转化为CO₂并增产H₂C.除去原料气中的N₂D.回收热量答案：B解析：变换反应CO+H₂O⇌CO₂+H₂，一方面除去会使合成催化剂中毒的CO，同时生成更多氢气。甲烷化工序的目的是（）。A.生产甲烷作为燃料B.将残余的CO和CO₂转化为CH₄，保护合成催化剂C.提高反应温度D.脱除氨答案：B解析：甲烷化反应将微量CO+CO₂转化为对催化剂无害的CH₄，防止合成催化剂中毒。一段转化炉的主要原料是（）。A.氨B.天然气和水蒸气C.煤D.空气答案：B解析：一段转化炉中天然气（CH₄）与水蒸气反应生成H₂和CO。合成氨原料气中使铁基催化剂中毒的主要物质是（）。A.N₂B.H₂C.CO和CO₂D.CH₄答案：C解析：CO和CO₂会使铁基催化剂中毒失活，必须在进入合成塔前脱除至ppm级。合成塔内冷激气的作用是（）。A.提高反应温度B.控制床层温度，防止飞温C.增加氨产量D.降低压力答案：B解析：冷激气（冷原料气）直接喷入催化剂床层，吸收反应热，控制温度分布，防止飞温。氨溅入眼睛的急救措施是（）。A.用手揉搓B.滴眼药水C.立即用大量清水或洗眼器冲洗至少15分钟，然后送医D.闭眼休息答案：C解析：氨对眼部有强渗透性和腐蚀性，必须立即用大量流动清水持续冲洗15分钟以上并送医。一氧化碳中毒者脱离危险区后，若呼吸心跳停止应（）。A.等待医护人员到来B.立即进行心肺复苏C.灌醋D.掐人中答案：B解析：无呼吸无脉搏即为临床死亡状态，必须立即按30:2标准进行CPR，不可等待。碳钢在什么条件下一般不会发生氢腐蚀？（）A.温度＞200℃，氢分压＞0.7MPaB.温度＜200℃，氢分压＜0.7MPaC.任何条件都会发生D.氢腐蚀与温度压力无关答案：B解析：氢腐蚀需要高温高压条件。温度＜200℃且氢分压＜0.7MPa时，碳钢一般不发生氢腐蚀。合成塔超压联锁触发时，以下哪项不是联锁动作？（）A.全开放空阀B.切断进料阀C.停原料气压缩机D.加大进料量答案：D解析：超压联锁执行安全动作包括放空、切断进料、停压缩机。加大进料会进一步升压，严禁执行。进入合成氨装置区的安全要求不包括（）。A.佩戴便携式有毒气体检测仪B.穿防静电工作服C.携带非防爆手机D.了解疏散路线答案：C解析：装置区存在可燃气体，非防爆电子