2025年云南省合成氨工藝操作證理論考試練習題及答案一、選擇題1.合成氨反應是一個（）反應。A.吸熱、體積增大B.放熱、體積增大C.吸熱、體積減小D.放熱、體積減小答案：D解析：合成氨反應(N_{2}+3H_{2}?2NH_{3})是一個放熱反應，從反應方程式可以看出，反應前氣體分子數為(4)，反應后為(2)，所以是體積減小的反應。2.下列哪種氣體不是合成氨的原料氣（）。A.氫氣B.氮氣C.一氧化碳D.水蒸氣答案：C解析：合成氨的原料氣主要是氫氣和氮氣，水蒸氣在制氣過程中會參與反應，但一氧化碳不是合成氨的直接原料氣，且一氧化碳還可能會使合成氨催化劑中毒。3.合成氨生產中，鐵系催化劑的主要活性成分是（）。A.(FeO)B.(Fe_{2}O_{3})C.(Fe_{3}O_{4})D.(Fe)答案：D解析：鐵系催化劑的主要活性成分是金屬鐵。在使用前，催化劑是以(Fe_{3}O_{4})的形式存在，經過還原后才轉化為具有活性的(Fe)。4.合成氨系統(tǒng)中，為了防止設備和管道被腐蝕，通常會控制（）的含量。A.氧氣B.二氧化碳C.硫化氫D.以上都是答案：D解析：氧氣、二氧化碳和硫化氫都會對合成氨系統(tǒng)的設備和管道造成腐蝕。氧氣會使金屬發(fā)生氧化腐蝕；二氧化碳在有水存在的情況下會形成碳酸，加速腐蝕；硫化氫會與金屬反應生成金屬硫化物，破壞金屬表面結構。5.合成氨反應的壓力一般控制在（）MPa。A.10-20B.20-30C.30-40D.40-50答案：B解析：合成氨反應是體積減小的反應，提高壓力有利于反應向生成氨的方向進行。但壓力過高會對設備要求提高，增加成本。一般合成氨反應的壓力控制在20-30MPa。6.合成氨生產中，變換工序的主要目的是（）。A.將一氧化碳轉化為二氧化碳B.將二氧化碳轉化為一氧化碳C.提高氫氣的含量D.A和C答案：D解析：變換工序是利用一氧化碳與水蒸氣反應(CO+H_{2}O?CO_{2}+H_{2})，將一氧化碳轉化為二氧化碳，同時生成氫氣，從而提高氫氣的含量。7.合成氨系統(tǒng)中，循環(huán)氣的作用是（）。A.提高原料氣的利用率B.降低反應溫度C.增加反應壓力D.減少催化劑的損耗答案：A解析：合成氨反應是一個可逆反應，一次反應不能使原料氣完全轉化為氨。循環(huán)氣可以將未反應的原料氣重新送回反應系統(tǒng)，提高原料氣的利用率。8.合成氨生產中，脫硫的主要目的是（）。A.防止催化劑中毒B.提高產品質量C.減少設備腐蝕D.以上都是答案：D解析：硫會使合成氨的催化劑中毒，降低催化劑的活性；脫硫可以減少產品中硫的含量，提高產品質量；同時，硫的存在會加劇設備的腐蝕，脫硫可以減少設備腐蝕。9.合成氨反應中，溫度升高，反應速率（）。A.增大B.減小C.不變D.先增大后減小答案：A解析：根據化學反應速率的影響因素，溫度升高，分子的運動速率加快，有效碰撞的幾率增加，反應速率增大。10.合成氨系統(tǒng)中，氨分離的方法通常是（）。A.冷凝分離B.吸附分離C.膜分離D.以上都是答案：D解析：在合成氨系統(tǒng)中，常用的氨分離方法有冷凝分離，利用氨的沸點較高，將混合氣冷卻使氨液化分離；吸附分離，利用吸附劑對氨的選擇性吸附來分離氨；膜分離，利用具有選擇性透過性的膜來分離氨。11.合成氨生產中，造氣階段常用的原料有（）。A.煤炭B.天然氣C.重油D.以上都是答案：D解析：在合成氨生產的造氣階段，煤炭、天然氣和重油都可以作為原料。煤炭通過氣化反應制取原料氣；天然氣可以通過蒸汽轉化等反應制氣；重油也可以通過部分氧化等方法制取原料氣。12.合成氨反應中，催化劑的作用是（）。A.提高反應的平衡轉化率B.降低反應的活化能C.改變反應的熱效應D.增加反應物的濃度答案：B解析：催化劑可以降低反應的活化能，使反應更容易進行，從而加快反應速率，但不能改變反應的平衡轉化率和熱效應，也不會增加反應物的濃度。13.合成氨系統(tǒng)中，為了保證安全生產，通常會設置（）。A.安全閥B.壓力表C.液位計D.以上都是答案：D解析：安全閥可以在系統(tǒng)壓力過高時自動泄壓，保證系統(tǒng)安全；壓力表用于監(jiān)測系統(tǒng)壓力，及時發(fā)現壓力異常；液位計用于監(jiān)測設備內的液位，防止液位過高或過低引發(fā)事故。14.合成氨生產中，變換催化劑的活性組分通常是（）。A.銅B.鐵C.鈷-鉬D.以上都可能答案：D解析：合成氨生產中的變換催化劑有多種類型。低溫變換催化劑常用銅基催化劑；中溫變換催化劑主要是鐵系催化劑；寬溫耐硫變換催化劑的活性組分是鈷-鉬。15.合成氨反應中，當其他條件不變時，增加氮氣的濃度，氫氣的轉化率（）。A.增大B.減小C.不變D.無法確定答案：A解析：根據勒夏特列原理，增加反應物氮氣的濃度，平衡會向正反應方向移動，從而使氫氣的轉化率增大。二、填空題1.合成氨的化學反應方程式為___。答案：(N_{2}+3H_{2}?2NH_{3})2.合成氨生產中，常用的脫硫方法有_和_。答案：干法脫硫；濕法脫硫3.合成氨系統(tǒng)中，壓縮機的作用是___。答案：提高氣體壓力，為反應和輸送提供動力4.合成氨反應的催化劑在使用前需要進行___處理。答案：還原5.合成氨生產中，變換工序分為_變換和_變換。答案：中溫；低溫6.合成氨系統(tǒng)中，氨的冷凝溫度與___有關。答案：壓力7.合成氨生產中，造氣時空氣與燃料的比例會影響___的組成。答案：原料氣8.合成氨反應中，平衡常數只與___有關。答案：溫度9.合成氨系統(tǒng)中，為了防止冰機液擊，需要控制___。答案：氨的含水量10.合成氨生產中，凈化后的原料氣中一氧化碳的含量一般控制在___以下。答案：0.5%三、判斷題1.合成氨反應是一個可逆反應，所以在任何條件下都不能完全進行。（）答案：√解析：可逆反應的特點就是在同一條件下，既能向正反應方向進行，又能向逆反應方向進行，不能進行到底。2.合成氨生產中，提高壓力對反應有利，所以壓力越高越好。（）答案：×解析：雖然提高壓力有利于合成氨反應向正反應方向進行，但壓力過高會對設備的材質、制造和操作要求提高，增加投資和運行成本，并且也存在安全隱患，所以不是壓力越高越好。3.合成氨催化劑的活性只與溫度有關。（）答案：×解析：合成氨催化劑的活性與溫度、壓力、氣體組成、毒物含量等多種因素有關。溫度只是其中一個重要因素。4.合成氨系統(tǒng)中，只要控制好反應溫度和壓力，就可以保證安全生產。（）答案：×解析：合成氨系統(tǒng)的安全生產需要綜合考慮多個因素，除了反應溫度和壓力，還包括氣體成分、設備的密封性、安全裝置的可靠性、操作人員的技能和責任心等。5.合成氨生產中，變換工序可以將一氧化碳完全轉化為二氧化碳。（）答案：×解析：變換反應是可逆反應，存在化學平衡，所以不能將一氧化碳完全轉化為二氧化碳。6.合成氨系統(tǒng)中，循環(huán)氣的量越大越好。（）答案：×解析：循環(huán)氣的量過大，會增加壓縮機的能耗，同時也可能導致惰性氣體在系統(tǒng)中積累，影響反應效率。所以循環(huán)氣的量需要根據實際情況進行合理控制。7.合成氨生產中，脫硫工序只需要脫除硫化氫。（）答案：×解析：合成氨生產中的脫硫工序不僅要脫除硫化氫，還需要脫除其他含硫化合物，如二硫化碳、硫醇等，以防止這些含硫物質對催化劑和設備造成危害。8.合成氨反應中，增加氫氣的濃度可以提高氮氣的轉化率。（）答案：√解析：根據勒夏特列原理，增加一種反應物的濃度，會使平衡向正反應方向移動，從而提高另一種反應物的轉化率。9.合成氨系統(tǒng)中，氨的分離效率只與冷凝溫度有關。（）答案：×解析：氨的分離效率與冷凝溫度、壓力、氣液接觸情況等多種因素有關，冷凝溫度只是其中一個重要因素。10.合成氨生產中，只要催化劑不中毒，就可以一直使用。（）答案：×解析：催化劑在使用過程中除了會中毒失活外，還會因為高溫、燒結、磨損等原因導致活性下降，所以即使不中毒，也不能一直使用，需要定期更換或再生。四、簡答題1.簡述合成氨生產的主要工藝流程。(1).造氣：利用煤炭、天然氣、重油等原料制取含有氫氣和氮氣的原料氣。(2).脫硫：采用干法或濕法脫除原料氣中的硫，防止催化劑中毒和設備腐蝕。(3).變換：通過變換反應將一氧化碳轉化為二氧化碳和氫氣，提高氫氣含量。(4).脫碳：脫除變換氣中的二氧化碳，得到較純凈的氫氣和氮氣。(5).精制：進一步除去少量的一氧化碳、二氧化碳等雜質，使原料氣達到合成要求。(6).合成：在高溫、高壓和催化劑的作用下，使氫氣和氮氣反應生成氨。(7).氨分離：將合成氣中的氨分離出來，未反應的氣體循環(huán)使用。2.合成氨催化劑中毒的原因有哪些？如何防止催化劑中毒？中毒原因：(1).硫中毒：原料氣中含有的硫化氫等含硫化合物會與催化劑活性組分反應，使催化劑失去活性。(2).磷中毒：原料氣中的磷化氫等含磷物質會與催化劑作用，導致中毒。(3).砷中毒：砷化物會使催化劑中毒。(4).一氧化碳和二氧化碳中毒：在一定條件下，一氧化碳和二氧化碳會在催化劑表面發(fā)生反應，覆蓋活性中心。防止措施：(1).嚴格控制原料氣的質量，采用有效的脫硫、脫磷、脫砷等凈化工藝，降低毒物含量。(2).加強對氣體成分的分析和監(jiān)測，及時發(fā)現毒物含量的變化。(3).在系統(tǒng)中設置保護裝置，如吸附器等，進一步去除可能存在的毒物。(4).操作人員要嚴格遵守操作規(guī)程，避免因操作不當引入毒物。3.合成氨系統(tǒng)中，壓縮機的操作要點有哪些？(1).開車前檢查：檢查壓縮機的潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等是否正常，各連接部位是否緊固，閥門是否處于正確位置。(2).啟動：按照操作規(guī)程緩慢啟動壓縮機，注意觀察壓力、溫度、電流等參數的變化，確保啟動平穩(wěn)。(3).運行中監(jiān)控：密切監(jiān)控壓縮機的壓力、溫度、流量、振動等參數，及時發(fā)現異常情況并處理。定期檢查潤滑情況，保證潤滑油的質量和油量。(4).壓力調節(jié)：根據系統(tǒng)的需求，合理調節(jié)壓縮機的出口壓力，避免壓力波動過大。(5).停車操作：停車時要按照操作規(guī)程逐步降低負荷，關閉進出口閥門，做好停車后的保養(yǎng)工作。(6).安全保護：確保壓縮機的安全裝置（如安全閥、壓力表等）正常工作，在出現異常情況時能及時起到保護作用。4.合成氨生產中，如何控制反應溫度？(1).調節(jié)進氣溫度：通過調節(jié)進入合成塔的氣體溫度，來控制反應的起始溫度。(2).控制反應熱：利用反應熱的移出和回收來控制溫度。可以采用熱交換器將反應熱傳遞給其他介質，如冷水、空氣等，也可以利用反應熱來預熱原料氣。(3).調整催化劑用量：適當調整催化劑的用量可以影響反應速率和反應熱的釋放，從而間接控制溫度。(4).控制氣體流量：改變原料氣的流量可以影響反應的進行程度和熱效應，進而控制溫度。(5).監(jiān)測和調節(jié)：實時監(jiān)測反應溫度，根據溫度的變化及時調整上述控制手段，確保反應溫度在合適的范圍內。5.合成氨系統(tǒng)中，氨分離的效果對生產有哪些影響？(1).對反應平衡的影響：氨分離效果好，能及時將生成的氨從反應體系中分離出來，使反應向生成氨的方向移動，提高反應的平衡轉化率。(2).對循環(huán)氣的影響：分離效果好，循環(huán)氣中氨的含量降低，減少了氨對催化劑的影響，同時也降低了壓縮機的負荷，提高了壓縮機的效率。(3).對產品產量和質量的影響：高效的氨分離可以提高氨的回收率，增加產品產量。同時，減少了循環(huán)氣中氨的含量，有利于提高產品的純度。(4).對能耗的影響：良好的氨分離效果可以降低循環(huán)氣的流量，減少壓縮機和其他設備的能耗。五、綜合分析題1.某合成氨廠在生產過程中，發(fā)現合成塔出口氨含量下降，試分析可能的原因及解決措施。可能的原因：(1).催化劑活性下降：催化劑使用時間過長、中毒、燒結等原因會導致活性下降，使反應速率減慢，氨的生成量減少。(2).反應溫度異常：溫度過高或過低都會影響反應的平衡和速率。溫度過高，平衡向逆反應方向移動；溫度過低，反應速率減慢。(3).壓力不足：合成氨反應是體積減小的反應，壓力不足會使反應向逆反應方向移動，降低氨的生成量。(4).原料氣組成不合理：氫氣和氮氣的比例不符合反應要求，或者原料氣中含有過多的雜質，如一氧化碳、二氧化碳等，會影響反應的進行。(5).氣體流量過大：氣體在合成塔內停留時間過短，反應不充分，導致氨含量下降。解決措施：(1).對于催化劑活性下降的問題，檢查催化劑是否中毒，如有中毒現象，采取相應的解毒措施；如果催化劑使用時間過長，考慮更換催化劑。(2).調整反應溫度，使其保持在合適的范圍內?？梢酝ㄟ^調節(jié)進氣溫度、控制反應熱的移出等方式來實現。(3).檢查壓縮機的工作情況，確保系統(tǒng)壓力達到要求。如有必要，對壓縮機進行維護和檢修。(4).分析原料氣的組成，調整氫氣和氮氣的比例，同時加強原料氣的凈化，降低雜質含量。(5).適當降低氣體流量，保證氣體在合成塔內有足夠的停留時間，使反應充分進行。2.合成氨系統(tǒng)中，循環(huán)氣的循環(huán)比（循環(huán)氣流量與新鮮原料氣流量之比）對生產有重要影響。請分析循環(huán)比過大和過小分別會帶來哪些問題。循環(huán)比過大：(1).能耗增加：循環(huán)氣流量增大，壓縮機需要消耗更多的能量來壓縮氣體，增加了電力消耗。(2).惰性氣體積累：循環(huán)氣中可能含有一定量的惰性氣體（如氬氣、甲烷等），循環(huán)比過大，會使惰性氣體在系統(tǒng)中不斷積累，降低氫氣和氮氣的分壓，影響反應的進行。(3).設備負荷增大：循環(huán)氣流量的增加會使合成塔、熱交換器等設備的負荷增大，可能導致設備的磨損加劇，降低設備的使用壽命。循環(huán)比過?。?1).原料氣利用率降低：未反應的原料氣不能充分循環(huán)利用，會有較多的原料氣隨尾氣排出，造成原料的浪費。(2).反應轉化率下降：由于循環(huán)氣流量小，反應體系中反應物的濃度相對較低，反應的平衡轉化率會下降，氨的產量減少。(3).產品成本增加：原料氣利用率降低和反應轉化率下降會導致產品的生產成本增加。3.合成氨生產中，造氣工序是關鍵環(huán)節(jié)之一。請說明造氣過程中可能出現的安全問題及預防措施。安全問題：(1).煤氣爆炸：造氣過程中會產生大量的煤氣（主要成分是氫氣、一氧化碳等），如果煤氣與空氣混合達到爆炸極限，遇到火源就會發(fā)生爆炸。(2).中毒事故：煤氣中的一氧化碳是有毒氣體，一旦泄漏，會導致人員中毒。(3).火災：造氣設備中的燃料（如煤炭、天然氣等）如果泄漏或操作不當，可能引發(fā)火災。(4).設備損壞：造氣過程中涉及高溫、高壓等條件，如果設備質量不合格或維護不當，可能會發(fā)生設備損壞，甚至引發(fā)安全事故。預防措施：(1).防止煤氣泄漏：定期檢查設備和管道的密封性，及時發(fā)現和修復泄漏點。在有煤氣的區(qū)域設置煤氣泄漏檢測裝置，一旦檢測到泄漏，及時采取措施。(2).控制氣體成分：嚴格控制煤氣與空氣的混合比例，避免形成爆炸混合物。在造氣過程中，要對氣體成分進行實時監(jiān)測。(3).防火防爆：在造氣區(qū)域設置防火防爆設施，如防火墻、防爆電器等。嚴禁在該區(qū)域吸煙和使用明火，如需動火作業(yè)，必須辦理動火審批手續(xù)，并采取相應的防火措施。(4).人員防護：為操作人員配備必要的防護用品，如防毒面具、空氣呼吸器等。加強操作人員的安全培訓，提高他們的安全意識和應急處理能力。(5).設備維護：定期對造氣設備進行維護和檢修，確保設備的正常運行。對設備的關鍵部位進行定期檢測，及時發(fā)現和處理潛在的安全隱患。4.合成氨系統(tǒng)中，如何保證產品氨的質量？(1).原料氣的凈化：嚴格控制原料氣的質量，通過脫硫、脫碳、精制等工序，去除其中的雜質，如硫、磷、砷、一氧化碳、二氧化碳等，防止這些雜質進入合成系統(tǒng)影響氨的質量。(2).反應條件的控制：精確控制合成反應的溫度、壓力、氣體流量等條件，使反應在最佳狀態(tài)下進行，提高氨的生成率和純度。(3).氨分離的優(yōu)化：采用高效的氨分離方法，如冷凝分離、吸附分離等，確保將合成氣中的氨充分分離出來，減少循環(huán)氣中氨的含量，提高氨的回收率和純度。(4