2024年甲醇合成操作工技能競賽理論考試題庫(含答案)一、單項(xiàng)選擇題（共20題，每題1分）1.甲醇合成反應(yīng)的主反應(yīng)方程式是（）。A.CO+2H?→CH?OH（g）△H=90.8kJ/molB.CO?+3H?→CH?OH（g）+H?O（g）△H=49.5kJ/molC.2CO+4H?→(CH?)?O+H?O（g）△H=200kJ/molD.CO+H?O→CO?+H?（g）△H=41.2kJ/mol答案：A2.工業(yè)甲醇合成常用的催化劑活性組分為（）。A.CuZnAl系B.FeCr系C.NiMo系D.PtRh系答案：A3.甲醇合成塔操作溫度通?？刂圃冢ǎ.150200℃B.210270℃C.300350℃D.380420℃答案：B4.合成氣中H?/（CO+0.5CO?）的理想控制范圍是（）。A.1.01.2B.1.82.0C.2.052.15D.2.53.0答案：C5.甲醇合成系統(tǒng)壓力主要由（）決定。A.壓縮機(jī)出口壓力B.催化劑活性C.合成塔空速D.弛放氣排放量答案：A6.合成塔內(nèi)件中，用于移走反應(yīng)熱的關(guān)鍵設(shè)備是（）。A.中心管B.冷管C.分布器D.測溫點(diǎn)答案：B7.甲醇水冷器出口溫度過高會導(dǎo)致（）。A.循環(huán)氣中甲醇含量降低B.粗甲醇產(chǎn)量增加C.水冷器結(jié)垢加劇D.壓縮機(jī)功耗降低答案：A8.催化劑升溫還原時，還原介質(zhì)的H?濃度應(yīng)控制在（）。A.≤0.5%B.1%3%C.5%8%D.≥10%答案：B9.甲醇合成反應(yīng)中，副反應(yīng)生成的主要雜質(zhì)是（）。A.甲烷B.乙醇C.二甲醚D.丙酮答案：C10.合成系統(tǒng)緊急停車時，首先應(yīng)（）。A.切斷新鮮氣進(jìn)料B.關(guān)閉弛放氣閥C.開啟系統(tǒng)卸壓D.停止循環(huán)壓縮機(jī)答案：A11.甲醇合成塔空速的定義是（）。A.單位時間內(nèi)通過催化劑的氣體體積與催化劑體積之比B.單位時間內(nèi)通過催化劑的氣體質(zhì)量與催化劑質(zhì)量之比C.催化劑體積與氣體流量之比D.氣體流量與反應(yīng)器截面積之比答案：A12.粗甲醇中水分含量主要由（）反應(yīng)生成。A.主反應(yīng)B.CO?加氫反應(yīng)C.副反應(yīng)生成二甲醚D.催化劑燒結(jié)答案：B13.合成塔入口氣中惰性氣體（如N?、CH?）含量過高會（）。A.提高反應(yīng)速率B.降低有效氣體分壓C.增加甲醇收率D.減少弛放氣排放量答案：B14.甲醇合成催化劑失活的主要原因不包括（）。A.高溫?zé)Y(jié)B.硫中毒C.水熱失活D.氮?dú)獗Ｗo(hù)答案：D15.循環(huán)氣中甲醇含量過高的主要原因是（）。A.水冷器出口溫度過低B.分離器液位過低C.循環(huán)量過大D.合成塔溫度過高答案：B16.甲醇合成系統(tǒng)的壓力等級通常為（）。A.低壓（510MPa）B.中壓（1520MPa）C.高壓（3035MPa）D.超高壓（≥40MPa）答案：A17.合成氣壓縮機(jī)的主要作用是（）。A.提高氣體溫度B.維持系統(tǒng)壓力并循環(huán)氣體C.分離粗甲醇D.回收余熱答案：B18.催化劑裝填時，底部鋪設(shè)惰性瓷球的主要目的是（）。A.增加催化劑裝填量B.均勻分布?xì)怏wC.防止催化劑漏出D.提高反應(yīng)溫度答案：B19.甲醇合成反應(yīng)的最佳氫碳比計(jì)算公式為（）。A.(H?CO?)/(CO+CO?)=2.052.15B.(H?+CO?)/(COCO?)=2.052.15C.(H?CO)/(CO?+CO)=2.052.15D.(H?+CO)/(CO?CO)=2.052.15答案：A20.合成塔出口溫度突然下降，可能的原因是（）。A.新鮮氣中CO含量增加B.循環(huán)量突然增大C.催化劑活性升高D.水冷器泄漏答案：B二、多項(xiàng)選擇題（共10題，每題2分）1.甲醇合成催化劑的組成通常包括（）。A.活性組分（CuO）B.助催化劑（ZnO、Al?O?）C.載體（SiO?）D.抑制劑（K?O）答案：AB2.影響甲醇合成反應(yīng)速率的因素有（）。A.溫度B.壓力C.催化劑活性D.氣體組成答案：ABCD3.合成系統(tǒng)緊急停車的觸發(fā)條件包括（）。A.循環(huán)壓縮機(jī)跳車B.合成塔溫度超溫（>280℃）C.新鮮氣中斷超過5分鐘D.水冷器出口溫度<40℃答案：ABC4.粗甲醇中常見的雜質(zhì)有（）。A.二甲醚B.水C.高級醇D.甲烷答案：ABC5.催化劑升溫還原的操作要點(diǎn)包括（）。A.控制升溫速率（≤10℃/h）B.還原初期H?濃度≤0.5%C.出水速率均勻（避免集中出水）D.還原終點(diǎn)判斷（出口H?濃度與入口基本一致）答案：ABCD6.合成塔內(nèi)件設(shè)計(jì)需滿足的要求有（）。A.良好的熱交換性能B.氣體分布均勻C.催化劑裝填方便D.便于測溫測壓答案：ABCD7.循環(huán)氣中惰性氣體含量過高的危害有（）。A.降低有效氣體分壓B.增加壓縮機(jī)功耗C.減少甲醇產(chǎn)量D.提高反應(yīng)溫度答案：ABC8.甲醇合成系統(tǒng)壓力控制的手段包括（）。A.調(diào)節(jié)新鮮氣流量B.調(diào)整弛放氣排放量C.控制循環(huán)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速D.改變水冷器溫度答案：ABC9.催化劑失活的主要類型有（）。A.化學(xué)失活（中毒）B.物理失活（燒結(jié)）C.水熱失活（晶粒長大）D.機(jī)械失活（破碎）答案：ABCD10.合成塔出口甲醇含量低的可能原因有（）。A.催化劑活性下降B.操作溫度過低C.循環(huán)量過大D.氫碳比偏離設(shè)計(jì)值答案：ABCD三、填空題（共15題，每題1分）1.甲醇合成的主反應(yīng)是（一氧化碳與氫氣在催化劑作用下生成甲醇）。2.工業(yè)甲醇合成催化劑的還原反應(yīng)方程式為（CuO+H?→Cu+H?O）。3.合成塔操作中，“熱點(diǎn)溫度”是指（催化劑床層中溫度最高的點(diǎn)）。4.粗甲醇分離的主要設(shè)備是（甲醇分離器）。5.合成氣中硫含量必須控制在（≤0.1ppm）以下，否則會導(dǎo)致催化劑中毒。6.甲醇合成系統(tǒng)的弛放氣主要成分是（氫氣、甲烷、氮?dú)?、一氧化碳）?.催化劑裝填時，頂部鋪設(shè)惰性瓷球的作用是（防止催化劑被氣流吹翻）。8.水冷器的作用是（將合成塔出口氣體冷卻，使甲醇冷凝分離）。9.甲醇合成反應(yīng)的平衡常數(shù)隨溫度升高而（減?。ㄌ睢霸龃蟆被颉皽p小”）。10.循環(huán)壓縮機(jī)的軸封類型通常為（干氣密封）。11.合成塔空速一般控制在（800012000h?1）。12.粗甲醇的密度約為（0.790.81g/cm3）（20℃）。13.催化劑使用壽命通常為（23年）（視工況而定）。14.合成系統(tǒng)正常運(yùn)行時，循環(huán)氣與新鮮氣的體積比約為（510:1）。15.甲醇合成反應(yīng)的最佳壓力范圍是（510MPa）（低壓法）。四、簡答題（共8題，第15題每題5分，第68題每題8分）（封閉型）1.簡述低壓法甲醇合成工藝流程的主要步驟。答案：①新鮮合成氣（H?、CO、CO?）與循環(huán)氣混合；②經(jīng)預(yù)熱器加熱至反應(yīng)溫度（210270℃）；③進(jìn)入合成塔，在Cu基催化劑作用下發(fā)生合成反應(yīng)；④塔出口氣體經(jīng)水冷器冷卻至4050℃，甲醇冷凝；⑤氣液混合物進(jìn)入分離器，粗甲醇分離后去精餾工序，未反應(yīng)氣體經(jīng)循環(huán)壓縮機(jī)返回合成塔。2.催化劑升溫還原時為何要控制H?濃度和升溫速率？答案：①還原反應(yīng)（CuO+H?→Cu+H?O）為強(qiáng)放熱反應(yīng)，H?濃度過高會導(dǎo)致床層超溫，損壞催化劑；②升溫速率過快會使催化劑內(nèi)部溫差過大，導(dǎo)致破碎；③控制H?濃度（初期≤0.5%）和升溫速率（≤10℃/h）可確保還原均勻，避免集中出水造成催化劑水熱失活。3.合成塔壓力突然下降的可能原因及處理措施？答案：原因：①弛放氣閥誤開或泄漏；②循環(huán)壓縮機(jī)故障（如跳車）；③系統(tǒng)管線或設(shè)備泄漏。處理：①檢查弛放氣閥開度，關(guān)閉泄漏點(diǎn)；②啟動備用壓縮機(jī)，若無法恢復(fù)則緊急停車；③確認(rèn)泄漏位置，必要時系統(tǒng)卸壓檢修。4.簡述甲醇分離器液位過高的危害及控制方法。答案：危害：液位過高會導(dǎo)致液體進(jìn)入循環(huán)壓縮機(jī)，造成液擊損壞設(shè)備；控制方法：①調(diào)節(jié)分離器出口閥開度；②監(jiān)控粗甲醇流量；③檢查液位計(jì)是否故障；④確保水冷器出口溫度正常（避免甲醇未完全冷凝）。5.合成氣中CO?含量過高對甲醇合成的影響有哪些？答案：①CO?加氫反應(yīng)（CO?+3H?→CH?OH+H?O）會生成水，增加粗甲醇含水量；②水會導(dǎo)致催化劑表面羥基化，加速催化劑失活；③過多CO?會消耗H?，可能導(dǎo)致氫碳比偏低，降低甲醇收率。（開放型）6.如何通過操作調(diào)整提高甲醇合成的收率？（至少列出4項(xiàng)措施）答案：①控制氫碳比在2.052.15的最佳范圍，避免H?或CO過量；②維持合成塔熱點(diǎn)溫度在240260℃（根據(jù)催化劑活性調(diào)整），避免溫度過低（反應(yīng)速率慢）或過高（副反應(yīng)增加、催化劑燒結(jié)）；③優(yōu)化循環(huán)量，確?？账僭?00012000h?1，避免空速過低（催化劑利用率下降）或過高（氣體停留時間短）；④降低循環(huán)氣中惰性氣體（CH?、N?）含量（通過調(diào)節(jié)弛放氣排放量），提高有效氣體分壓；⑤定期檢測合成氣中硫、氯等雜質(zhì)含量，防止催化劑中毒；⑥控制水冷器出口溫度在4050℃，確保甲醇充分冷凝，減少循環(huán)氣中甲醇攜帶量。7.分析催化劑活性下降的可能原因及判斷方法。答案：可能原因：①中毒（硫、氯等雜質(zhì)累積）；②高溫?zé)Y(jié)（長期超溫導(dǎo)致Cu晶粒長大）；③水熱失活（頻繁開停車或還原時出水過快，催化劑吸水粉化）；④機(jī)械失活（催化劑床層壓差過大，顆粒破碎）。判斷方法：①對比相同工況下合成塔出口甲醇含量（若下降10%以上，可能活性下降）；②觀察熱點(diǎn)溫度變化（活性下降時，需提高反應(yīng)溫度維持產(chǎn)量）；③分析催化劑床層壓差（壓差增大可能因催化劑破碎）；④檢測合成氣雜質(zhì)含量（如硫含量超標(biāo)）；⑤取樣分析催化劑成分（如Cu比表面積下降）。8.簡述甲醇合成系統(tǒng)長期停車的步驟（含保護(hù)措施）。答案：步驟：①逐漸減少新鮮氣進(jìn)料，降低系統(tǒng)負(fù)荷至50%；②關(guān)閉弛放氣閥，維持系統(tǒng)壓力；③停止循環(huán)壓縮機(jī)，切斷新鮮氣；④開啟系統(tǒng)卸壓至微正壓（0.10.2MPa）；⑤用氮?dú)庵脫Q系統(tǒng)，直至O?含量≤0.5%、可燃?xì)夂俊?.5%；⑥催化劑保護(hù)：若短期停車（<7天），保持系統(tǒng)微正壓氮?dú)饷芊?；若長期停車（>7天），需對催化劑進(jìn)行鈍化（通入含O?≤0.5%的氮?dú)猓贡砻嫔蒀uO保護(hù)膜，防止空氣進(jìn)入氧化放熱）；⑦關(guān)閉所有閥門，掛牌標(biāo)識，定期檢查系統(tǒng)壓力。五、計(jì)算題（共3題，每題10分）1.已知合成塔入口氣中CO含量為12%（體積分?jǐn)?shù)），出口氣中CO含量為2.5%，計(jì)算CO的單程轉(zhuǎn)化率。解：單程轉(zhuǎn)化率X=(入口CO濃度出口CO濃度)/入口CO濃度×100%=(12%2.5%)/12%×100%=79.17%答案：79.17%2.某甲醇合成系統(tǒng)新鮮氣流量為10000Nm3/h，循環(huán)氣流量為50000Nm3/h，計(jì)算系統(tǒng)空速（催化劑體積為10m3）。解：空速=（新鮮氣流量+循環(huán)氣流量）/催化劑體積=（10000+50000）/10=6000h?1答案：6000h?13.粗甲醇精餾前分析結(jié)果：甲醇含量85%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），水含量12%，二甲醚含量3%。若日處理粗甲醇100噸，計(jì)算每日可得到純甲醇的量（假設(shè)精餾收率為98%）。解：純甲醇量=100噸×85%×98%=83.3噸答案：83.3噸六、分析題（共2題，每題15分）1.某甲醇合成裝置運(yùn)行中，合成塔出口溫度從250℃逐漸升至275℃，同時出口甲醇含量下降，試分析可能原因及處理措施。答案：可能原因：①催化劑活性下降：長期運(yùn)行后，催化劑因中毒或燒結(jié)失活，主反應(yīng)速率降低，副反應(yīng)（如甲烷化反應(yīng)，強(qiáng)放熱）加劇，導(dǎo)致床層超溫；②循環(huán)量過?。貉h(huán)氣流量降低，氣體帶走的熱量減少，床層溫度上升；③新鮮氣中CO含量過高：CO濃度增加，主反應(yīng)放熱增多，若未及時調(diào)整循環(huán)量，導(dǎo)致超溫；④測溫點(diǎn)故障：熱偶損壞，顯示假溫度（需結(jié)合其他點(diǎn)溫度判斷）。處理措施：①檢測合成氣雜質(zhì)（如硫、氯）含量，若超標(biāo)則切除上游脫硫系統(tǒng)；②提高循環(huán)量，增加氣體帶走的熱量；③降低新鮮氣進(jìn)料量，減少反應(yīng)熱；④若催化劑活性嚴(yán)重下降，需計(jì)劃停車更換催化劑；⑤校驗(yàn)熱偶，確認(rèn)溫度顯示準(zhǔn)確性。2.合成系統(tǒng)開車后，甲醇分離器液位持續(xù)上漲，但粗甲醇產(chǎn)量無明顯增加，試分析可能原因及解決方法。答案：可能原因：①水冷器冷卻效果差：循環(huán)水流量不足或溫度過高，導(dǎo)致合成塔出口氣體