2025年合成氨生產(chǎn)工(中級)職業(yè)技能《理論知識》練習題卷(附完整解析）一、單項選擇題（每題1分，共30分。每題只有一個正確答案，請將正確選項的字母填在括號內(nèi)）1.合成氨反應(yīng)N?(g)+3H?(g)?2NH?(g)ΔH=92.4kJ·mol?1，下列措施中既能提高平衡氨含量又能加快反應(yīng)速率的是（）。A.升高溫度B.增大壓強C.加入惰性氣體D.降低壓強答案：B解析：增大壓強使平衡向氣體分子數(shù)減小的方向移動，同時提高碰撞頻率，速率加快；升溫雖提速但使平衡左移，惰性氣體與降壓均不利于平衡右移。2.某合成氨裝置采用二段轉(zhuǎn)化，二段爐加入工藝空氣的主要目的是（）。A.提高甲烷轉(zhuǎn)化率B.降低床層溫度C.補充氮氣D.燃燒部分H?答案：C解析：二段爐加入空氣利用O?與一段爐殘余CH?反應(yīng)放熱升溫，同時引入N?，使H?:N?≈3:1，滿足合成回路需求。3.鐵基催化劑還原時，通常控制H?O/H?體積比低于（）以防反復(fù)氧化。A.0.1B.0.2C.0.3D.0.4答案：B解析：水氫比>0.2時，F(xiàn)e?O?表面反復(fù)氧化還原，導(dǎo)致活性相燒結(jié)，強度下降。4.氨合成塔內(nèi)件采用三套管結(jié)構(gòu)，其中心管走（）。A.冷氣B.熱合成氣C.鍋爐給水D.未反應(yīng)循環(huán)氣答案：A解析：中心管通入未升溫的冷氣，與外層熱合成氣換熱，既回收熱量又保護殼體。5.合成回路惰性氣體累積會導(dǎo)致（）。A.催化劑中毒B.合成塔壓差升高C.冷凍系統(tǒng)功耗降低D.氨凈值升高答案：B解析：惰氣（CH?+Ar）增加，循環(huán)量不變時，惰氣分壓升高，系統(tǒng)總壓升高，合成塔壓差增大，壓縮機功耗上升，氨凈值下降。6.氨冷器液位過高時，最先出現(xiàn)的異常是（）。A.冰機帶液B.合成塔溫度飛升C.高壓竄低壓D.氨泵汽蝕答案：A解析：液位高致氣氨帶液，冰機壓縮濕氣體，出現(xiàn)液擊聲，電流波動。7.下列關(guān)于甲烷化反應(yīng)的描述正確的是（）。A.反應(yīng)為吸熱可逆B.入口CO+CO?應(yīng)<10ppmC.床層熱點溫度約500℃D.催化劑為銅鋅系答案：B解析：甲烷化為強放熱反應(yīng)，鎳基催化劑，熱點≤350℃，入口碳氧化物需<10ppm防超溫。8.高壓氨分離器出口液氨中溶解氣體最多的組分是（）。A.H?B.N?C.CH?D.Ar答案：A答案：H?在液氨中溶解度最高，約15m3(STP)·t?1，遠高于N?、CH?。9.合成塔殼體材質(zhì)通常選用（）。A.16MnRB.15CrMoRC.0Cr18Ni9D.SA387Gr11Cl2答案：D解析：SA387Gr11Cl2（1.25Cr0.5Mo）抗氫腐蝕、高溫強度好，為氨合成塔主流用鋼。10.冰機采用閃蒸經(jīng)濟器節(jié)能，其閃蒸氣體返回（）。A.一段吸入B.二段吸入C.油分后D.冷凝器答案：B解析：閃蒸氣體壓力介于一段與二段之間，引入二段吸入可降低二段排氣溫度，提高輸氣系數(shù)。11.氨合成催化劑還原時，升溫速率一般控制為（）℃·h?1。A.5B.10C.20D.30答案：B解析：過快升溫導(dǎo)致水氣大量逸出，活性相燒結(jié)；10℃·h?1兼顧還原時間與活性。12.合成塔出口氣體氨含量15%，循環(huán)機入口氨含量3%，則單程轉(zhuǎn)化率為（）。A.10%B.12%C.14%D.16%答案：C解析：單程轉(zhuǎn)化率=(153)/(1003)×100%≈12.4%，最接近14%。13.氨冷器傳熱系數(shù)下降，最先考慮的原因是（）。A.液氨純度低B.管壁油膜C.不凝氣積聚D.循環(huán)量過大答案：C解析：不凝氣（H?、N?）在冷凝側(cè)形成氣膜，熱阻劇增，需定期排放。14.高壓系統(tǒng)氣密試驗壓力為設(shè)計壓力的（）倍。A.1.05B.1.15C.1.25D.1.50答案：B解析：按GB/T20801規(guī)定，氣壓試驗1.15倍設(shè)計壓力，水壓1.25倍。15.合成氨裝置副產(chǎn)蒸汽壓力等級多為（）MPa。A.0.3B.1.0C.3.8D.10答案：C解析：3.8MPa（中壓）蒸汽既可用于驅(qū)動循環(huán)機，又滿足變換、再生等熱源需求。16.氨合成催化劑硫中毒屬（）中毒。A.暫時B.永久C.可逆D.物理答案：B解析：硫與Fe形成FeS，破壞αFe活性中心，無法通過再生氣恢復(fù)，屬永久中毒。17.合成塔床層溫度飛升，應(yīng)首先（）。A.降低系統(tǒng)壓力B.加大循環(huán)量C.切除新鮮氣D.注入冷激氣答案：C解析：飛升多為空速低、反應(yīng)熱積聚，切除新鮮氣可迅速減少反應(yīng)量，防止超溫。18.液氨儲罐首次充裝量不得大于（）%。A.50B.60C.80D.90答案：C解析：留20%氣相空間，防溫度升高液氨膨脹導(dǎo)致罐體超壓。19.合成氨裝置CO變換反應(yīng)中，汽氣比一般控制為（）。A.0.2B.0.5C.1.0D.1.5答案：C解析：H?O/CO=1.0可抑制甲烷化副反應(yīng)，同時保證CO轉(zhuǎn)化率>90%。20.氨合成催化劑還原終點判斷依據(jù)是（）。A.出水量<0.1kg·h?1B.熱點溫度達500℃C.循環(huán)氣H?>90%D.系統(tǒng)壓降<0.1MPa答案：A解析：出水量<0.1kg·h?1表明Fe?O?→Fe還原基本結(jié)束，可轉(zhuǎn)入輕負荷運行。21.合成塔壓差由0.8MPa升至1.2MPa，最先檢查（）。A.催化劑粉化B.塔壁溫度C.循環(huán)機轉(zhuǎn)速D.冷激閥開度答案：A解析：壓差突升多為催化劑破碎、粉化，床層通道堵塞，需停車篩分。22.氨冰機排氣溫度高，可采?。ǎ?。A.降低蒸發(fā)壓力B.提高過冷度C.關(guān)小吸入閥D.減少噴氨答案：B解析：提高過冷度可降低進入蒸發(fā)器焓值，減少壓縮機功耗，降低排氣溫度。23.高壓系統(tǒng)氮氣置換合格標準為O?<（）%。A.0.1B.0.2C.0.5D.1.0答案：C解析：O?<0.5%可確保系統(tǒng)無爆炸性氣體，滿足動火及開車要求。24.合成氨裝置中，防止氫脆的最有效措施是（）。A.降低氫分壓B.控制溫度<200℃C.選用抗氫鋼D.添加緩蝕劑答案：C解析：抗氫鋼（如CrMo鋼、奧氏體不銹鋼）可抑制氫原子擴散聚集，從源頭防止氫脆。25.氨合成催化劑還原階段，系統(tǒng)水氣濃度升高，應(yīng)（）。A.提高壓力B.提高空速C.降低溫度D.暫停升溫答案：D解析：水氣高會反復(fù)氧化活性Fe，暫停升溫并保溫，待水氣下降后再繼續(xù)。26.液氨泵切換時，應(yīng)先（）。A.開出口閥B.開入口閥C.排氣灌泵D.啟泵答案：C解析：液氨易汽化，泵體需排氣灌泵，防止汽蝕損壞機械密封。27.合成塔出口設(shè)置廢熱鍋爐，主要回收（）熱量。A.反應(yīng)熱B.顯熱C.潛熱D.燃燒熱答案：A解析：氨合成反應(yīng)熱約1.5GJ·t?1，通過廢鍋產(chǎn)汽，實現(xiàn)能量梯級利用。28.氨合成催化劑顆粒徑減小，則（）。A.活性降低B.壓降降低C.內(nèi)擴散影響減小D.機械強度升高答案：C解析：粒徑小，比表面積增大，內(nèi)擴散路徑縮短，有效因子提高，但壓降升高。29.合成氨裝置緊急停車時，首先應(yīng)（）。A.切除新鮮氣B.停循環(huán)機C.卸壓D.停鍋爐給水答案：A解析：切除新鮮氣可迅速切斷反應(yīng)源，防止反應(yīng)熱繼續(xù)積聚，為后續(xù)步驟爭取時間。30.氨合成催化劑使用壽命一般為（）年。A.3B.5C.8D.12答案：C解析：在良好工況下，鐵基催化劑壽命可達8～10年，受中毒、超溫、機械磨損影響。二、多項選擇題（每題2分，共20分。每題有兩個或兩個以上正確答案，多選、少選、錯選均不得分）31.下列屬于合成氨原料氣凈化的步驟有（）。A.脫硫B.變換C.脫碳D.甲烷化E.干燥答案：ABCD解析：干燥屬深冷凈化前步驟，但不在常規(guī)“凈化”五步法之列。32.造成合成塔催化劑床層溫度“飛升”的原因有（）。A.循環(huán)機跳車B.冷激閥失靈C.新鮮氣突增D.催化劑粉化E.汽包干鍋答案：ABC解析：粉化導(dǎo)致偏流局部超溫，但非整體飛升；汽包干鍋屬廢熱鍋爐事故，與飛升無直接因果。33.氨合成催化劑還原過程中，需監(jiān)控的參數(shù)有（）。A.出水量B.循環(huán)氣H?/H?OC.熱點溫度D.系統(tǒng)壓降E.氨凈值答案：ABCD解析：還原階段無氨生成，氨凈值無意義。34.高壓氨分離器液位過低，會導(dǎo)致（）。A.高壓竄低壓B.循環(huán)機帶液C.液氨泵抽空D.冷量損失E.氨冷器液擊答案：ACD解析：液位低，氣相高速夾帶液滴，高壓氣體經(jīng)U形管竄入低壓儲罐，液氨泵因吸入氣體抽空，冷量隨氣體帶出系統(tǒng)。35.下列屬于液氨儲罐安全附件的有（）。A.安全閥B.液位計C.壓力表D.冷卻噴淋E.防爆片答案：ABCD解析：常溫儲罐不設(shè)防爆片，采用安全閥+爆破片組合僅在低溫罐可見。36.合成氨裝置節(jié)能措施有（）。A.提高合成壓力B.降低惰氣含量C.采用分子篩干燥D.增設(shè)馳放氣回收氫E.提高入塔氨含量答案：BCD解析：提高壓力雖提高單程轉(zhuǎn)化，但壓縮功大幅增加；入塔氨含量高抑制反應(yīng)，節(jié)能效果相反。37.氨冰機系統(tǒng)設(shè)置經(jīng)濟器的作用有（）。A.提高制冷量B.降低排氣溫度C.減少冰機級數(shù)D.防止帶液E.回收閃蒸氣體答案：ABE解析：經(jīng)濟器為中間閃蒸，降低二級吸氣溫度，提高輸氣系數(shù)，制冷量增加，同時回收閃蒸氣。38.合成塔內(nèi)件采用徑向流的優(yōu)點有（）。A.壓降低B.空速大C.溫度易控D.催化劑利用率高E.結(jié)構(gòu)簡單答案：ABCD解析：徑向流結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但氣流路徑短，壓降僅為軸向流1/5～1/8，適合大裝置。39.下列關(guān)于氫腐蝕的描述正確的有（）。A.屬電化學(xué)腐蝕B.與溫度、氫分壓有關(guān)C.產(chǎn)生微裂紋D.可用超聲波檢測E.僅發(fā)生在焊縫答案：BCD解析：氫腐蝕為高溫氫原子擴散與碳化物反應(yīng)生成CH?，形成脫碳與鼓包，非電化學(xué)；母材與焊縫均可發(fā)生。40.合成氨裝置開停車過程中，需重點監(jiān)控的腐蝕類型有（）。A.露點腐蝕B.應(yīng)力腐蝕C.氫鼓泡D.高溫氧化E.縫隙腐蝕答案：ABC解析：開停車溫度變化大，易形成冷凝液導(dǎo)致露點腐蝕；殘余應(yīng)力+介質(zhì)引發(fā)應(yīng)力腐蝕；停車卸壓氫原子逸出易鼓泡。三、判斷題（每題1分，共10分。正確打“√”，錯誤打“×”）41.合成氨反應(yīng)溫度越高，平衡常數(shù)越大。（）答案：×解析：反應(yīng)放熱，升溫使平衡常數(shù)減小。42.鐵基催化劑還原時，循環(huán)氣中H?S含量必須<0.1ppm。（）答案：√解析：硫?qū)e基催化劑為永久毒物，還原階段要求<0.1ppm。43.氨合成塔殼體采用多層包扎結(jié)構(gòu)可提高抗氫腐蝕能力。（）答案：√解析：多層包扎產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力，抑制氫致裂紋擴展，同時便于檢驗。44.液氨儲罐必須設(shè)置雙安全閥，且分別為全啟式與微啟式。（）答案：×解析：規(guī)范要求雙安全閥即可，無型式強制，實際多用全啟式。45.合成氨裝置馳放氣中氫氣回收采用膜分離時，滲透氣為富氫氣。（）答案：√解析：膜分離利用H?滲透速率遠高于N?、CH?，滲透氣H?>90%，返回合成系統(tǒng)。46.氨合成催化劑顆粒越小，活性越高，因此應(yīng)盡量選用粉末狀。（）答案：×解析：粒度過小導(dǎo)致床層壓降劇增、粉化加劇，工業(yè)采用3～6mm顆粒。47.冰機排氣溫度高，可通過加大噴氨量直接降低。（）答案：×解析：噴氨進入蒸發(fā)器，與排氣溫度無直接關(guān)系；應(yīng)提高過冷度或降低冷凝溫度。48.合成塔廢熱鍋爐液位低聯(lián)鎖動作是切斷鍋爐給水調(diào)節(jié)閥。（）答案：×解析：液位低應(yīng)開大給水閥，切斷會導(dǎo)致干鍋爆炸。49.高壓系統(tǒng)氣密試驗可用空氣作為介質(zhì)。（）答案：×解析：高壓系統(tǒng)氣密需用氮氣，空氣與氫混合形成爆炸氣。50.氨合成催化劑還原終點后，可立即滿負荷生產(chǎn)。（）答案：×解析：需輕負荷運行48h，讓活性相充分穩(wěn)定，再逐步提負荷。四、填空題（每空1分，共20分）51.合成氨反應(yīng)分子數(shù)減小，提高壓力可使平衡向________方向移動，工業(yè)上普遍采用________MPa等級。答案：生成氨，15～3052.鐵基催化劑主要活性相為________，還原反應(yīng)式為________。答案：αFe，F(xiàn)e?O?+4H?→3Fe+4H?O53.二段轉(zhuǎn)化爐出口氣體中CH?體積分數(shù)應(yīng)<________%，以防止合成回路惰氣累積。答案：0.554.氨合成塔熱點溫度一般控制在________℃，超過________℃將造成催化劑不可逆失活。答案：470，52055.高壓氨分離器操作溫度約________℃，對應(yīng)氨的飽和蒸氣壓約________MPa。答案：5，0.356.冰機蒸發(fā)壓力降低1MPa，制冷量約增加________%，但功耗增加________%。答案：15，2557.合成氨裝置CO變換反應(yīng)采用________催化劑，主要成分為________。答案：鈷鉬系，CoOMoO?/Al?O?58.液氨儲罐首次充裝前，需用________置換至O?<________%。答案：氮氣，0.559.合成塔壓降每增加0.1MPa，循環(huán)機功耗約增加________kWh·t?1NH?。答案：860.氨合成催化劑硫中毒后，可用________氣體熱吹，但無法恢復(fù)活性，需________。答案：純凈氮氫，更換催化劑五、簡答題（每題5分，共30分）61.簡述合成氨裝置設(shè)置馳放氣回收系統(tǒng)的目的及常用方法。答案：馳放氣含H?60～70%、N?20%、CH?10%，直接排放造成氫耗與環(huán)境污染?；厥漳康模孩俳档驮蠚庀?，②減少溫室氣體排放，③維持回路惰氣平衡。常用方法：①膜分離，利用聚酰亞胺膜選擇性滲透H?，滲透氣H?>90%返回合成；②變壓吸附（PSA），可得H?>99%，但投資高；③深冷分離，在180℃下分離，回收H?、N?，副產(chǎn)LNG，適合大型裝置；④醇洗法，用甲醇吸收CO?、H?S后，閃蒸回收H?。目前以膜分離+PSA組合最普遍，氫回收率>95%，噸氨節(jié)氫約30m3。62.說明合成氨催化劑還原階段“出水速率”控制的重要性及措施。答案：還原反應(yīng)Fe?O?+4H?→3Fe+4H?O產(chǎn)生大量水氣，若出水速率過快，水氣分壓高，會造成：①活性Fe反復(fù)氧化還原，晶粒長大，比表面積下降；②水氣與催化劑中K?O反應(yīng)生成KOH，遷移流失，助劑損失；③熱量積聚，局部超溫燒結(jié)?？刂拼胧孩匐A梯式升溫，150℃、250℃、350℃、450℃平臺脫水；②控制升溫速率≤10℃·h?1；③保持H?/H?O>100，及時排放冷凝水；④低空速還原，空速1000h?1，減少水氣返混；⑤熱點溫度≤480℃，出現(xiàn)水氣峰值時暫停升溫，恒溫至出水量<0.1kg·h?1方可繼續(xù)。63.分析合成塔床層溫度“徑向溫差”過大的原因及危害。答案：徑向溫差>30℃為異常。原因：①催化劑裝填不均，局部空隙率大，氣流短路；②內(nèi)件分流板變形或堵塞，導(dǎo)致偏流；③熱電偶套管彎曲，指示失真；④入口分布器設(shè)計缺陷，氣流分布不均。危害：①熱點局部超溫，催化劑晶相轉(zhuǎn)變，活性永久下降；②溫差應(yīng)力使內(nèi)件焊縫開裂，殼體變形；③反應(yīng)不均，出口氨含量下降，噸氨能耗升高；④局部過熱可能引發(fā)氫腐蝕鼓包，危及安全。處理：停車檢查催化劑床層，重新裝填；校正分流板；更換熱電偶；優(yōu)化入口擴散器結(jié)構(gòu)，增設(shè)導(dǎo)流片。64.列舉液氨儲罐運行中的三種典型隱患并給出預(yù)防措施。答案：①液位計失靈導(dǎo)致滿罐或空罐：采用雙液位計（雷達+差壓），設(shè)置高高低低聯(lián)鎖，切斷進料或停泵；②溫度升高超壓：設(shè)冷卻噴淋+保溫白漆，夏季自動噴淋降溫，安全閥整定壓力1.25倍設(shè)計壓力；③應(yīng)力腐蝕開裂：罐體采用SA516Gr70正火+焊后熱處理，焊縫100%UT+MT，每年測厚，防止H?S應(yīng)力腐蝕；④液氨泄漏：設(shè)置圍堰≥儲罐容積，氣體檢測器聯(lián)動消防噴淋，配備正壓式呼吸器與快速切斷閥，遠程ESD按鈕；⑤水擊破壞：液氨泵出口設(shè)阻尼器，管道支架防液擊設(shè)計，避免快速關(guān)閥。65.解釋合成氨裝置“蒸汽自給”概念及實現(xiàn)途徑。答案：蒸汽自給指裝置副產(chǎn)蒸汽滿足自身工藝與動力需求，無需外供。實現(xiàn)途徑：①一段轉(zhuǎn)化爐煙氣余熱產(chǎn)高壓蒸汽（10MPa）；②二段轉(zhuǎn)化氣、變換氣、合成塔出口熱氣分別設(shè)廢熱鍋爐，產(chǎn)3.8MPa中壓蒸汽；③中壓蒸汽驅(qū)動循環(huán)機透平，背壓0.3MPa供變換、脫碳再生；④冷凝水回收進除氧器，形成閉路；⑤優(yōu)化爐墻保溫，減少熱損；⑥采用燃氣透平驅(qū)動空壓機，尾氣進一段爐助燃，提高系統(tǒng)熱效率?，F(xiàn)代30萬噸級裝置，蒸汽自給率>110%，可外供電網(wǎng)。66.簡述合成氨裝置緊急停車步驟及注意事項。答案：步驟：①中控按下ESD，切斷新鮮氣、工藝空氣、燃料氣；②開合成塔冷激閥，降床層溫度<350℃；③循環(huán)機繼續(xù)運行，維持空速，帶走反應(yīng)熱；④廢鍋保持液位，防止干鍋；⑤冰機降負荷，維持氨冷器液位；⑥系統(tǒng)保壓，視情況決定是否卸壓；⑦通知鍋爐崗位停給水泵，關(guān)閉界區(qū)閥；⑧記錄停車時間、床層溫度、壓力曲線。注意事項：①嚴禁帶壓緊固法蘭；②防止高壓竄低壓，檢查液位調(diào)節(jié)閥；③冬季防凍，排放冷凝水；④停車后氮氣置換至H?<0.5%，防止空氣進入形成爆炸氣；⑤24h內(nèi)不得重啟，需全面檢查。六、計算題（每題10分，共20分）67.某合成氨裝