2025年合成氨工藝考試題庫附答案1.單項選擇題（每題1分，共30分）1.1工業(yè)上最早實現(xiàn)合成氨工業(yè)化的催化劑活性組分為A.Fe?O??B.Fe-Al?O?-K?O?C.Ru/MgO?D.Co-Mo/Al?O?答案：B1.2在凱洛格型合成塔中，采用“三床層兩換熱”結構的主要目的是A.降低循環(huán)氣量?B.提高單程轉化率?C.減小催化劑粉化?D.降低塔壁厚度答案：B1.3合成回路中設置“冷激閥”位置通常位于A.合成塔出口?B.合成塔入口?C.鍋爐給水預熱器后?D.氨分離器后答案：B1.4下列哪項不是造成合成塔“熱點”下移的常見原因A.催化劑還原過度?B.循環(huán)氣氫氮比偏低?C.惰性氣累積?D.塔壁散熱增大答案：D1.5根據勒沙特列原理，提高合成氨平衡轉化率最有效的措施是A.升高溫度?B.降低壓力?C.提高壓力?D.提高空速答案：C1.6在釕基催化劑上，合成氨反應速率控制步驟為A.N?解離吸附?B.NH?脫附?C.NH?加氫?D.NH?擴散答案：A1.7合成氨裝置中，設置“合成氣干燥器”最主要的目的是防止A.催化劑積碳?B.催化劑中毒?C.氨冷器結冰?D.透平結垢答案：C1.8采用分子篩干燥時，其再生尾氣通常排至A.火炬?B.燃料氣系統(tǒng)?C.轉化爐鼓風機入口?D.合成壓縮機一段入口答案：D1.9在蒸汽轉化制氫流程中，水碳比由3.5降至2.8，最直接的影響是A.轉化爐管壽命延長?B.甲烷泄漏量升高?C.變換反應器溫升增大?D.燃料氣消耗降低答案：B1.10合成回路惰性氣主要來源不包括A.甲烷化后殘余CH??B.補充氮氣中Ar?C.合成壓縮機密封氮?D.氨分離器溶解氣答案：D1.11氨合成催化劑還原后期，水汽濃度需控制在A.<100ppm?B.<50ppm?C.<10ppm?D.<500ppm答案：C1.12合成塔出口氨含量由12%提至14%，在相同冷凝溫度下，冷凍負荷A.增加約8%?B.降低約8%?C.增加約15%?D.基本不變答案：A1.13采用“渦流管”分離液氨時，其分離效率主要受A.入口壓力?B.入口溫度?C.管長?D.管壁粗糙度答案：A1.14在低壓法合成氨（≤100bar）中，為彌補轉化率下降，通常A.提高空速?B.降低惰性氣?C.增加催化劑體積?D.提高H?/N?比答案：C1.15合成壓縮機采用“干氣密封”后，循環(huán)段密封氣常用A.氮氣?B.合成氣?C.氨氣?D.儀表空氣答案：B1.16氨冷器傳熱系數(shù)下降30%，最先出現(xiàn)的工藝現(xiàn)象是A.合成塔入口溫度升高?B.氨分離器液位下降?C.壓縮機循環(huán)量下降?D.冷凍功耗上升答案：D1.17在副產蒸汽轉化爐中，提高出口溫度10℃，輻射段熱負荷A.增加約2%?B.增加約5%?C.降低約2%?D.基本不變答案：B1.18合成氨裝置CO?脫除采用MDEA，其再生能耗與A.溶液濃度呈線性?B.貧液溫度呈指數(shù)?C.循環(huán)量呈平方?D.塔板數(shù)呈對數(shù)答案：B1.19采用“深冷凈化”工藝時，為防止CO凍結，需先A.甲烷化?B.變溫吸附?C.分子篩干燥?D.加氫轉化答案：C1.20合成塔催化劑運行末期，其活性下降20%，為維持產量，應A.提高入口溫度3-5℃?B.降低循環(huán)量?C.提高冷凝溫度?D.降低惰性氣答案：A1.21在氨合成反應器建模中，采用“擬均相二維模型”時，忽略A.軸向返混?B.徑向溫差?C.顆粒內擴散?D.催化劑失活答案：C1.22合成回路設置“噴射器”回收高壓氨，其動力氣源來自A.高壓氨本身?B.中壓蒸汽?C.高壓氮氣?D.循環(huán)氣答案：A1.23合成氨裝置中，透平冷凝器真空度下降10kPa，汽耗A.增加約1%?B.增加約3%?C.降低約1%?D.基本不變答案：B1.24采用“磁懸浮循環(huán)機”后，年節(jié)電量主要來自A.無級調速?B.無潤滑油系統(tǒng)?C.無機械密封泄漏?D.無級間冷卻答案：C1.25氨合成催化劑硫中毒后，活性恢復可采用A.熱氫吹掃?B.蒸汽再生?C.氧化還原?D.酸洗答案：A1.26在合成塔內件設計中，設置“中心管”的主要作用是A.均勻分布氣流?B.支撐催化劑?C.導出熱電偶?D.減小壓降答案：A1.27合成氨裝置中，造成“藍煙”現(xiàn)象的主要成分是A.NH?NO??B.NH??C.NOx?D.尿素答案：A1.28采用“綠氫”路線時，電解水制氫電耗約A.3kWh/Nm3?B.4.5kWh/Nm3?C.5.5kWh/Nm3?D.6.5kWh/Nm3答案：B1.29合成氨裝置碳排放強度最高的單元是A.轉化爐?B.合成塔?C.氨儲罐?D.冷凍站答案：A1.30在數(shù)字孿生系統(tǒng)中，用于預測催化劑壽命的核心算法是A.神經網絡?B.支持向量機?C.卡爾曼濾波?D.粒子群答案：A2.多項選擇題（每題2分，共20分）2.1下列哪些屬于合成氨催化劑助劑的作用A.提高活性相分散度?B.抑制燒結?C.降低還原溫度?D.增強抗毒能力答案：ABD2.2合成塔壓降突然升高的原因可能有A.催化劑粉化?B.塔板變形?C.循環(huán)機帶液?D.冷激閥失靈答案：ABC2.3關于釕基催化劑，下列說法正確的是A.可在低壓下運行?B.對CO敏感?C.需貴金屬回收?D.抗水性能優(yōu)于鐵基答案：ABC2.4合成氨裝置節(jié)能措施包括A.低位熱發(fā)電?B.循環(huán)機變頻?C.深冷回收氫?D.提高水碳比答案：ABC2.5氨分離器液位波動過大，可能引發(fā)A.高壓竄低壓?B.壓縮機帶液?C.冷凍系統(tǒng)結冰?D.合成塔溫度飛升答案：ABC2.6下列哪些屬于“綠氨”認證的必要條件A.綠氫比例≥70%?B.碳排≤0.3tCO?/tNH??C.可再生電力溯源?D.無NOx排放答案：ABC2.7合成塔入口氫氮比失調，可通過調節(jié)A.補充氮氣量?B.放空量?C.轉化爐水碳比?D.甲烷化溫度答案：AB2.8氨合成反應器數(shù)學模型邊界條件包括A.入口組成?B.壁溫?C.催化劑粒徑分布?D.冷卻介質溫度答案：ABD2.9合成氨裝置開停車過程中，需重點監(jiān)控A.催化劑床層溫差?B.冷凍系統(tǒng)液位?C.透平真空?D.火炬高度答案：ABC2.10采用“氨-氫”儲能時，氨分解反應器設計需考慮A.低阻力?B.快速啟動?C.抗積碳?D.高壓運行答案：ABC3.判斷題（每題1分，共10分）3.1合成氨反應為放熱反應，因此溫度越低越好。?×3.2鐵基催化劑還原時，水汽濃度越高越有利于活性相生成。?×3.3合成塔出口氨含量越高，單位產品壓縮功耗越低。?√3.4采用深冷凈化可同時將CO、CO?、CH?脫除至1ppm以下。?√3.5氨合成催化劑對硫中毒不可逆。?×3.6合成回路惰性氣越高，壓縮機功耗越低。?×3.7在相同壓力下，釕基催化劑所需反應溫度比鐵基低約50℃。?√3.8氨冷器傳熱管采用銅鎳合金可防止應力腐蝕。?√3.9合成氨裝置CO?脫除單元胺液發(fā)泡會導致再生塔液泛。?√3.10綠氨成本中，電力成本占比超過60%。?√4.填空題（每空1分，共20分）4.1合成氨反應方程式：N?+3H??2NH?，標準焓變ΔH°???=______kJ/mol。答案：-46.14.2鐵基催化劑還原主反應：Fe?O?+4H?→3Fe+4H?O，理論耗氫______Nm3/t催化劑。答案：約4504.3凱洛格型合成塔設計壓力______bar，設計溫度______℃。答案：150，5104.4合成回路常見惰性氣組成為CH?、Ar、______。答案：He4.5氨分離器液位控制一般采用______式調節(jié)閥。答案：角4.6合成壓縮機循環(huán)段葉輪常用材料為______鋼。答案：Cr-Mo-V4.7氨合成催化劑比表面積新鮮態(tài)約為______m2/g。答案：10-154.8深冷凈化單元，CO凍結溫度在______℃（1bar）。答案：-2054.9綠氫路線中，堿性電解槽效率約為______%（LHV）。答案：63-684.10氨分解制氫反應，每kgNH?可產______Nm3H?。答案：1.764.11合成塔催化劑床層最大允許溫差______℃。答案：304.12合成氨裝置綜合能耗先進值≤______GJ/tNH?。答案：284.13氨火炬頭設計馬赫數(shù)≤______。答案：0.24.14合成氣中總氧含量要求≤______ppm。答案：104.15氨儲罐呼吸閥設定正壓______kPa。答案：1.84.16合成塔內件中心管開孔率約______%。答案：25-304.17氨合成催化劑還原后，體積收縮約______%。答案：3-54.18合成回路設置噴射器，可回收高壓氨______%。答案：954.19綠氨認證要求可再生電力直連比例≥______%。答案：904.20氨合成反應器數(shù)字孿生更新周期≤______min。答案：55.簡答題（每題5分，共30分）5.1簡述鐵基催化劑還原過程中“水汽峰值”控制策略。答案：還原初期以≤5℃/h升溫，壓力維持30-50bar，H?空速≥2000h?1；當床層出口水汽濃度達2000ppm時，暫停升溫并恒溫，直至降至500ppm以下再繼續(xù)；整個還原過程分3-5個臺階，最終溫度升至480-500℃，總耗時約72h；還原結束以N?保護降溫，避免氧化。5.2說明合成塔“熱點”上移對裝置的影響及處理措施。答案：熱點上移導致出口氨含量下降、床層壓降升高、塔壁超溫；處理：降低入口溫度5-10℃，提高空速，減少惰性氣，若催化劑粉化嚴重則計劃更換頂部催化劑。5.3比較鐵基與釕基催化劑在工業(yè)應用中的優(yōu)缺點。答案：鐵基：成本低、耐毒性強、需高壓高溫；釕基：低壓高活性、成本高、需貴金屬回收、對CO和水敏感，適用于小型分布式綠氨。5.4列舉合成氨裝置5種以上余熱回收方式并給出回收等級。答案：①轉化爐煙氣預熱燃燒空氣（高溫）；②合成塔出口副產蒸汽（中溫）；③變換氣余熱預熱鍋爐給水（中溫）；④氨冷凝器低位熱驅動吸收制冷（低溫）；⑤透平冷凝水預熱脫鹽水（低溫）。5.5解釋“氨-氫”儲能路線中氨分解反應器為何采用“微通道”設計。答案：微通道比表面積大，傳熱系數(shù)高，可實現(xiàn)毫秒級快速啟動，抑制副反應，降低壓降，適合動態(tài)響應可再生能源波動。5.6闡述深冷凈化單元CO凍結的機理及預防措施。答案：CO在-205℃下固化為冰狀，堵塞板式通道；預防：前端分子篩深度干燥至<1ppmH?O，設置CO吸附器，采用循環(huán)氣回流升溫解凍，控制冷卻速率≤2℃/min。6.計算題（每題10分，共40分）6.1已知合成塔入口流量180000Nm3/h，H?/N?=3，入口氨2%，出口氨14%，求每小時氨產量。解：惰性氣忽略，有效氣量=180000×0.98=176400Nm3/h氨增量=176400×(0.14-0.02)/(1+0.14)=176400×0.12/1.14=18568Nm3/h氨產量=18568×17/22.4=14090kg/h=14.1t/h答案：14.1t/h6.2合成回路壓力150bar，循環(huán)機入口溫度40℃，多變壓頭38kJ/kg，效率72%，求循環(huán)1t合成氣電耗。解：W=38/0.72=52.8kJ/kg=0.0147kWh/kg循環(huán)1t=14.7kWh答案：14.7kWh6.3氨分離器操作壓力140bar，冷凝溫度-10℃，求氣相中氨平衡含量（亨利常數(shù)H=1200bar）。解：y=P/H=140/1200=0.1167=11.67%答案：11.7%6.4綠氨裝置年產30萬噸，電解制氫電耗4.5kWh/Nm3，綠氫占比100%，合成氨耗電200kWh/t，求年總耗電。解：氫耗=30×10?×1.76=5.28×10?Nm3氫電耗=5.28×10?×4.5=2.376×10?kWh合成電耗=3×10?×200=6×10?kWh總=2.376×10?+0.6×10?=2.976×10?kWh≈2.98億kWh答案：2.98億kWh7.案例分析題（每題15分，共30分）7.1某裝置合成塔壓降由12bar升至18bar，出口氨由14%降至11%，循環(huán)機電流上升8%，床層溫度分布呈“駝峰”。請診斷原因并給出處理方案。答案：原因：催化劑粉化+頂部燒結，空速分布不均；處理：降負荷30%，降低入口溫度5℃，頂部加裝5m新催