2025年合成氨工藝技術(shù)筆試題一、單選題（每題2分，共20題）1.合成氨反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯自由能變ΔG°在298.15K時約為多少？A.-40.7kJ/molB.-33.3kJ/molC.-25.9kJ/molD.-45.2kJ/mol2.在合成氨反應(yīng)中，下列哪種物質(zhì)不屬于反應(yīng)物？A.N?B.H?C.NH?D.CO?3.合成氨反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp與溫度的關(guān)系是？A.隨溫度升高而增大B.隨溫度升高而減小C.與溫度無關(guān)D.先增大后減小4.在合成氨工藝中，鐵基催化劑的活性組分主要是？A.Fe?O?B.Fe?O?C.α-FeD.FeO5.下列哪種方法不屬于合成氨原料氣的制備方法？A.水煤氣變換法B.碳酸氣化法C.直接氨分解法D.天然氣轉(zhuǎn)化法6.合成氨工藝中，循環(huán)氣的脫除主要采用？A.熱力學(xué)分離B.吸附分離C.蒸餾分離D.電解分離7.合成塔的操作壓力通常選擇在？A.0.1MPaB.10MPaC.30MPaD.50MPa8.在合成氨工藝中，水冷器的出口溫度一般控制在？A.20°CB.40°CC.80°CD.120°C9.下列哪種物質(zhì)不屬于合成氨工藝中的腐蝕性介質(zhì)？A.H?SB.CO?C.N?D.NH?10.合成氨工藝中，弛放氣的主要成分是？A.N?B.H?C.NH?D.CH?二、多選題（每題3分，共10題）1.合成氨反應(yīng)的動力學(xué)控制步驟通常是？A.N?的活化B.H?的活化C.NH?的生成D.催化劑表面的脫附2.合成氨工藝中，原料氣凈化主要包括？A.CO?的脫除B.H?S的脫除C.水分的脫除D.N?的脫除3.合成塔的結(jié)構(gòu)特點包括？A.多層催化劑床層B.高溫高壓操作C.內(nèi)置冷卻通道D.等溫操作4.合成氨工藝中，循環(huán)壓縮機(jī)的主要作用是？A.提高原料氣壓力B.增加原料氣流量C.降低原料氣溫度D.增加氨的產(chǎn)率5.合成氨工藝中，冷卻介質(zhì)通常采用？A.蒸汽B.循環(huán)冷卻水C.鹽水D.空氣6.合成氨工藝中，催化劑中毒的主要物質(zhì)包括？A.H?SB.COC.O?D.P?O?7.合成氨工藝中，安全操作措施包括？A.防爆措施B.消防措施C.通風(fēng)措施D.防腐蝕措施8.合成氨工藝中，工藝參數(shù)的優(yōu)化包括？A.溫度控制B.壓力控制C.氣體流量控制D.催化劑用量控制9.合成氨工藝中，能量回收的主要方式包括？A.熱量回收B.電能回收C.機(jī)械能回收D.化學(xué)能回收10.合成氨工藝中，環(huán)保措施包括？A.尾氣處理B.噪聲控制C.固體廢物處理D.水資源循環(huán)利用三、判斷題（每題1分，共15題）1.合成氨反應(yīng)是放熱反應(yīng)。（×）2.合成氨工藝中，原料氣中的CO?需要脫除。（√）3.合成氨工藝中，催化劑的活性隨溫度升高而單調(diào)增加。（×）4.合成氨工藝中，循環(huán)氣的脫除可以提高氨的產(chǎn)率。（√）5.合成氨工藝中，操作壓力越高，氨的產(chǎn)率越高。（×）6.合成氨工藝中，水冷器的出口溫度越高，氨的產(chǎn)率越高。（×）7.合成氨工藝中，弛放氣可以回收利用。（√）8.合成氨工藝中，原料氣凈化主要目的是提高催化劑的活性。（×）9.合成氨工藝中，合成塔的操作溫度一般在500-900°C之間。（√）10.合成氨工藝中，循環(huán)壓縮機(jī)的主要作用是提高原料氣壓力。（√）11.合成氨工藝中，冷卻介質(zhì)通常采用循環(huán)冷卻水。（√）12.合成氨工藝中，催化劑中毒是不可逆的。（√）13.合成氨工藝中，安全操作措施主要包括防爆和消防。（√）14.合成氨工藝中，工藝參數(shù)的優(yōu)化可以提高氨的產(chǎn)率和降低能耗。（√）15.合成氨工藝中，環(huán)保措施主要包括尾氣處理和噪聲控制。（√）四、簡答題（每題5分，共5題）1.簡述合成氨工藝中原料氣的制備方法及其優(yōu)缺點。2.簡述合成氨工藝中催化劑的作用及其主要成分。3.簡述合成氨工藝中循環(huán)氣脫除的目的和方法。4.簡述合成氨工藝中安全操作的主要措施。5.簡述合成氨工藝中環(huán)保措施的主要方式。五、計算題（每題10分，共5題）1.已知在298.15K時，合成氨反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯自由能變ΔG°為-33.3kJ/mol，計算該條件下的平衡常數(shù)Kp。2.已知某合成氨工藝中，原料氣組成為N?：75%，H?：25%，反應(yīng)溫度為800°C，壓力為30MPa，計算該條件下的平衡氨含量。3.已知某合成氨工藝中，循環(huán)氣脫除率為95%，原料氣流量為1000m3/h，計算脫除后的循環(huán)氣流量。4.已知某合成氨工藝中，合成塔入口溫度為500°C，出口溫度為800°C，冷卻介質(zhì)進(jìn)出口溫度分別為30°C和80°C，計算合成塔的熱效率。5.已知某合成氨工藝中，原料氣中CO?含量為2%，CO含量為1%，計算脫除CO?和CO后的原料氣凈化工率。六、論述題（每題15分，共2題）1.論述合成氨工藝中工藝參數(shù)優(yōu)化對氨產(chǎn)率和能耗的影響。2.論述合成氨工藝中環(huán)保措施的重要性及其主要方式。#答案一、單選題答案1.B2.C3.B4.C5.C6.B7.B8.C9.C10.C二、多選題答案1.A,B,C2.A,B,C3.A,B,C4.A,B5.B,C6.A,B,C7.A,B,C,D8.A,B,C,D9.A,B,C10.A,B,C,D三、判斷題答案1.×2.√3.×4.√5.×6.×7.√8.×9.√10.√11.√12.√13.√14.√15.√四、簡答題答案1.合成氨工藝中原料氣的制備方法及其優(yōu)缺點-水煤氣變換法：將水蒸氣與CO在高溫高壓下反應(yīng)生成H?和CO?，優(yōu)點是原料來源廣泛，缺點是反應(yīng)條件苛刻，能耗較高。-碳酸氣化法：將CaCO?高溫分解生成CaO和CO?，CO?再與水蒸氣反應(yīng)生成H?，優(yōu)點是原料來源廣泛，缺點是反應(yīng)條件苛刻，能耗較高。-天然氣轉(zhuǎn)化法：將天然氣與水蒸氣在高溫下反應(yīng)生成H?和CO，優(yōu)點是原料來源廣泛，缺點是反應(yīng)條件苛刻，能耗較高。2.合成氨工藝中催化劑的作用及其主要成分-催化劑的作用：提高反應(yīng)速率，降低反應(yīng)活化能，使反應(yīng)在較低溫度下進(jìn)行。-主要成分：鐵基催化劑的主要活性組分是α-Fe，助劑包括K?O、Al?O?、CaO等。3.合成氨工藝中循環(huán)氣脫除的目的和方法-目的：脫除循環(huán)氣中的惰性氣體，提高原料氣的利用率和氨的產(chǎn)率。-方法：采用變壓吸附（PSA）或膜分離技術(shù)脫除循環(huán)氣中的惰性氣體。4.合成氨工藝中安全操作的主要措施-防爆措施：控制反應(yīng)溫度和壓力，防止爆炸事故發(fā)生。-消防措施：配備消防設(shè)施，防止火災(zāi)事故發(fā)生。-通風(fēng)措施：保持操作環(huán)境通風(fēng)良好，防止有毒氣體積聚。-防腐蝕措施：采用耐腐蝕材料，防止設(shè)備腐蝕。5.合成氨工藝中環(huán)保措施的主要方式-尾氣處理：采用CO?捕集技術(shù)，減少溫室氣體排放。-噪聲控制：采用隔音措施，減少噪聲污染。-固體廢物處理：對固體廢物進(jìn)行分類處理，減少環(huán)境污染。-水資源循環(huán)利用：采用水循環(huán)利用技術(shù)，減少水資源消耗。五、計算題答案1.計算平衡常數(shù)Kp根據(jù)公式ΔG°=-RTlnKp，其中R=8.314J/(mol·K)，T=298.15K，ΔG°=-33.3kJ/mol=-33300J/mol，則lnKp=ΔG°/(RT)=-33300/(8.314×298.15)≈-13.46，Kp≈e^(-13.46)≈1.1×10^(-6)。2.計算平衡氨含量根據(jù)反應(yīng)方程N?+3H??2NH?，設(shè)平衡時NH?的摩爾分?jǐn)?shù)為x，則N?的摩爾分?jǐn)?shù)為0.75(1-x)，H?的摩爾分?jǐn)?shù)為0.25(1-x)，平衡常數(shù)Kp=(2x)^2/(0.75(1-x)×(0.25(1-x))^3)，代入800°C(1073.15K)和30MPa，計算得x≈0.18，即平衡氨含量為18%。3.計算脫除后的循環(huán)氣流量脫除率為95%，即脫除的循環(huán)氣流量為1000×0.95=950m3/h，脫除后的循環(huán)氣流量為1000-950=50m3/h。4.計算熱效率熱效率η=(800-500)/(800-30)≈63.2%。5.計算凈化工率CO?含量為2%，CO含量為1%，即總惰性氣體含量為3%，凈化工率=(1-0.03)×100%≈97%。六、論述題答案1.論述合成氨工藝中工藝參數(shù)優(yōu)化對氨產(chǎn)率和能耗的影響-溫度控制：溫度過高會導(dǎo)致催化劑失活，溫度過低則反應(yīng)速率慢，適宜溫度可以提高氨產(chǎn)率和降低能耗。-壓力控制：壓力越高，氨的產(chǎn)率越高，但能耗也越高，需綜合考慮。-氣體流量控制：流量過大或過小都會影響氨的產(chǎn)率和能耗，適宜流量可以提高效率。-催化劑用量控制：