2025合成氨工藝操上崗證考試題庫(+答案解析)一、選擇題（每題2分，共20分）1.合成氨反應(yīng)的主反應(yīng)式為（）。A.N?+3H?→2NH?（高溫高壓催化劑，放熱）B.N?+2H?→2NH?（低溫低壓，吸熱）C.N?+4H?→2NH?+H?（常溫常壓，放熱）D.N?+3H?→2NH?（高溫低壓催化劑，吸熱）答案：A解析：合成氨反應(yīng)為可逆放熱反應(yīng)，需在高溫（400500℃）、高壓（1530MPa）及鐵基催化劑作用下進(jìn)行，主反應(yīng)式為N?+3H??2NH?（放熱）。2.合成氨工藝中，理論氫氮比（H?:N?）應(yīng)為（）。A.1:1B.2:1C.3:1D.4:1答案：C解析：根據(jù)反應(yīng)式N?+3H?→2NH?，氫氮摩爾比為3:1時符合化學(xué)計量比，此時反應(yīng)平衡轉(zhuǎn)化率最高。3.合成塔內(nèi)催化劑層溫度過高的主要危害是（）。A.反應(yīng)速率降低B.催化劑燒結(jié)失活C.氨分離效率下降D.循環(huán)氣流量增大答案：B解析：合成塔催化劑（如鐵基催化劑）在超溫（>550℃）下會發(fā)生燒結(jié)，導(dǎo)致活性表面減少，催化劑永久失活。4.合成氨裝置緊急停車時，首先應(yīng)采取的措施是（）。A.切斷合成氣進(jìn)料B.開啟弛放氣閥泄壓C.停止循環(huán)壓縮機(jī)D.啟動氨冷器答案：A解析：緊急停車需快速切斷原料供應(yīng)，防止反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行導(dǎo)致超溫超壓，因此優(yōu)先切斷合成氣進(jìn)料。5.氨分離器的主要作用是（）。A.分離循環(huán)氣中的水分B.分離合成氣中的氮?dú)釩.分離反應(yīng)提供的液氨D.分離催化劑粉塵答案：C解析：合成塔出口氣體經(jīng)冷卻后，氨冷凝為液體，氨分離器通過重力或離心作用分離氣液兩相，液氨送儲罐，氣體循環(huán)使用。6.合成氨工藝中，脫硫工序的主要目的是（）。A.提高氫氣純度B.防止催化劑中毒C.降低系統(tǒng)壓力D.減少氨損失答案：B解析：硫（如H?S）會與鐵基催化劑反應(yīng)提供硫化物，覆蓋活性位點(diǎn)，導(dǎo)致催化劑永久中毒，因此需在原料氣進(jìn)入合成塔前徹底脫硫（通常要求硫含量<0.1ppm）。7.循環(huán)壓縮機(jī)軸瓦溫度過高的可能原因是（）。A.潤滑油壓力過高B.潤滑油溫度過低C.潤滑油量不足D.壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速過低答案：C解析：潤滑油量不足會導(dǎo)致軸瓦潤滑不良，摩擦生熱加劇，溫度升高；潤滑油壓力過高或溫度過低（黏度大）一般不會直接導(dǎo)致溫度過高，轉(zhuǎn)速過低則摩擦減少。8.合成氨弛放氣的主要成分是（）。A.NH?、H?OB.H?、N?、CH?C.CO、CO?D.O?、Ar答案：B解析：弛放氣是循環(huán)系統(tǒng)中未反應(yīng)的H?、N?，以及惰性氣體（如CH?、Ar）的混合物，其中CH?來自造氣工序（如煤制氣），Ar來自空氣分離。9.水冷器的主要作用是（）。A.提高氣體壓力B.降低氣體溫度C.增加氣體濕度D.分離氣體雜質(zhì)答案：B解析：合成塔出口氣體（約200300℃）需經(jīng)水冷器（用循環(huán)水冷卻）降溫至5080℃，使部分氨冷凝，便于后續(xù)氨分離。10.液氨儲罐的安全設(shè)計中，必須設(shè)置的裝置是（）。A.加熱蒸汽盤管B.緊急泄壓閥C.壓縮空氣管道D.氮?dú)庵脫Q管線答案：B解析：液氨儲罐需設(shè)置緊急泄壓閥（如安全閥），防止因溫度升高（如火災(zāi)）導(dǎo)致罐內(nèi)壓力超設(shè)計值，避免爆炸事故。二、判斷題（每題1分，共10分）1.合成氨反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，因此需要持續(xù)加熱。（）答案：×解析：合成氨反應(yīng)為放熱反應(yīng)，初始需加熱至反應(yīng)溫度，反應(yīng)啟動后可通過余熱回收維持溫度。2.氫氮比高于3:1時，氨合成轉(zhuǎn)化率一定提高。（）答案：×解析：氫氮比偏離3:1（過高或過低）均會降低平衡轉(zhuǎn)化率，因反應(yīng)速率受限于不足的反應(yīng)物濃度。3.催化劑活性降低時，可通過提高反應(yīng)溫度補(bǔ)償。（）答案：√解析：催化劑活性下降會降低反應(yīng)速率，適當(dāng)提高溫度（在催化劑耐受范圍內(nèi)）可加快反應(yīng)速率，維持產(chǎn)量。4.液氨泄漏時，可用大量水稀釋，降低氨氣濃度。（）答案：√解析：氨氣易溶于水（1體積水可溶700體積氨），噴水稀釋可減少氨氣擴(kuò)散，降低中毒風(fēng)險。5.緊急停車后，應(yīng)立即對合成塔進(jìn)行泄壓。（）答案：×解析：緊急停車后需按程序緩慢泄壓，防止溫度驟降導(dǎo)致催化劑收縮開裂，或系統(tǒng)負(fù)壓吸入空氣引發(fā)爆炸。6.循環(huán)氣中惰性氣體（如CH?）含量過高會降低氨合成效率。（）答案：√解析：惰性氣體不參與反應(yīng)，會稀釋H?、N?濃度，降低反應(yīng)速率和平衡轉(zhuǎn)化率，需通過弛放氣排出部分循環(huán)氣。7.壓縮機(jī)潤滑油的作用僅為潤滑，無需冷卻。（）答案：×解析：潤滑油除潤滑外，還需通過油冷卻器帶走摩擦產(chǎn)生的熱量，防止軸瓦超溫。8.合成塔入口溫度越高，越有利于氨合成反應(yīng)。（）答案：×解析：入口溫度過高會導(dǎo)致催化劑層頂部溫度驟升，可能超溫?zé)Y(jié)；過低則反應(yīng)啟動慢，需控制在催化劑活性溫度范圍內(nèi)（如380420℃）。9.氨冷器的作用是利用液氨汽化吸熱，進(jìn)一步冷卻循環(huán)氣。（）答案：√解析：氨冷器中液氨在低壓下汽化（沸點(diǎn)33℃），吸收循環(huán)氣熱量，使其溫度降至10~5℃，提高氨冷凝效率。10.長期停車時，合成塔需用氮?dú)庵脫Q，防止催化劑氧化。（）答案：√解析：催化劑（還原態(tài)鐵）在空氣中易氧化失活，長期停車需用氮?dú)猓ǘ栊詺怏w）置換，保持系統(tǒng)無氧環(huán)境。三、簡答題（每題5分，共30分）1.簡述合成氨工藝流程的主要步驟。答案：主要步驟包括：①造氣：通過煤/天然氣/重油等原料制備含H?、N?的原料氣；②凈化：脫除原料氣中的硫、CO、CO?等雜質(zhì)（防止催化劑中毒）；③壓縮：將凈化后的氣體壓縮至合成所需壓力（1530MPa）；④合成：在合成塔內(nèi)，H?與N?在催化劑作用下反應(yīng)提供氨；⑤分離：通過氨分離器分離出液氨，未反應(yīng)的氣體循環(huán)使用。2.合成塔操作溫度控制的關(guān)鍵意義是什么？答案：溫度是影響氨合成的關(guān)鍵參數(shù)：①溫度過低，反應(yīng)速率慢，產(chǎn)量低；②溫度過高，催化劑易燒結(jié)失活，且反應(yīng)平衡向逆方向移動（放熱反應(yīng)），氨含量下降；③需控制在催化劑活性溫度范圍（如400500℃），兼顧反應(yīng)速率與催化劑壽命。3.氫氮比失調(diào)（如H?過多）的主要處理措施有哪些？答案：①檢查造氣工序（如天然氣轉(zhuǎn)化爐），調(diào)整空氣/燃料比，增加氮?dú)夂?；②檢查凈化工序（如變壓吸附），減少氫氣損失或增加氮?dú)庋a(bǔ)充；③適當(dāng)提高弛放氣中H?的排放量，或向系統(tǒng)補(bǔ)入氮?dú)?；④若因儀表故障導(dǎo)致，需校準(zhǔn)氫氮比分析儀，恢復(fù)準(zhǔn)確控制。4.液氨儲罐的安全操作注意事項(xiàng)有哪些？答案：①嚴(yán)格監(jiān)控儲罐溫度（≤50℃）、壓力（≤1.6MPa），防止超溫超壓；②設(shè)置防雷、防靜電接地裝置，避免火花引燃氨氣；③儲罐區(qū)配備消防水系統(tǒng)（用于稀釋泄漏氨氣）和氨氣檢測儀；④定期檢查儲罐焊縫、閥門密封情況，防止泄漏；⑤裝卸液氨時，需使用專用金屬管道，禁止用塑料管（易產(chǎn)生靜電）。5.循環(huán)壓縮機(jī)潤滑油壓力過低的可能原因及處理方法？答案：可能原因：①潤滑油箱油位過低；②油泵故障（如齒輪磨損、電機(jī)跳閘）；③油過濾器堵塞，阻力增大；④油冷卻器泄漏，潤滑油進(jìn)入冷卻水系統(tǒng)；⑤壓力傳感器或儀表故障。處理方法：①補(bǔ)充潤滑油至正常油位；②切換備用油泵，檢修故障泵；③清洗或更換油過濾器濾芯；④檢查油冷卻器，修復(fù)泄漏；⑤校準(zhǔn)或更換壓力傳感器。6.合成氨裝置正常停車的主要步驟有哪些？答案：①逐步降低合成塔操作溫度（通過減少循環(huán)量或增加冷卻），降低反應(yīng)速率；②減少合成氣進(jìn)料量，降低系統(tǒng)壓力；③當(dāng)氨產(chǎn)量降至低限時，切斷合成氣進(jìn)料，停止循環(huán)壓縮機(jī)；④用氮?dú)庵脫Q系統(tǒng)內(nèi)的H?、NH?，直至檢測可燃?xì)怏w濃度<0.5%（體積）；⑤對合成塔催化劑進(jìn)行鈍化（通入少量空氣，提供氧化膜保護(hù)），防止還原態(tài)催化劑氧化；⑥關(guān)閉所有閥門，切斷電源、熱源，做好設(shè)備維護(hù)記錄。四、案例分析題（每題10分，共40分）案例1：某合成氨裝置運(yùn)行中，合成塔出口氨含量由15%降至12%，循環(huán)氣流量增大，系統(tǒng)壓力略有上升。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（長期使用或中毒），反應(yīng)速率降低；②氫氮比偏離3:1（如H?不足或N?過多），影響平衡轉(zhuǎn)化率；③合成塔操作溫度過低，反應(yīng)速率減慢；④循環(huán)氣中惰性氣體（CH?、Ar）含量過高，稀釋了H?、N?濃度；⑤氨分離器效率下降（如液位過高，氣體帶液），導(dǎo)致部分氨未分離，循環(huán)氣中氨含量升高，抑制正反應(yīng)。處理措施：①取樣分析催化劑活性（如檢測出口氨含量與理論值對比），若失活需更換催化劑；②檢測循環(huán)氣成分，調(diào)整氫氮比至3:1（如補(bǔ)充H?或N?）；③適當(dāng)提高合成塔入口溫度（在催化劑允許范圍內(nèi)），提升反應(yīng)速率；④增大弛放氣排放量，降低惰性氣體含量；⑤檢查氨分離器液位，控制在1/32/3，確保分離效果。案例2：某日巡檢時發(fā)現(xiàn)液氨儲罐區(qū)有刺激性氣味，現(xiàn)場氨氣檢測儀顯示濃度80ppm（安全閾值<20ppm）。請簡述應(yīng)急處理步驟。答案：應(yīng)急處理步驟：①立即報告班長和調(diào)度，啟動裝置緊急停車程序（切斷液氨進(jìn)料，停止儲罐進(jìn)出料）；②穿戴正壓式空氣呼吸器、防化服，進(jìn)入現(xiàn)場查找泄漏點(diǎn)（重點(diǎn)檢查閥門、法蘭、管道焊縫）；③若泄漏量小，用防爆工具緊固泄漏點(diǎn)；若泄漏量大，關(guān)閉儲罐進(jìn)出口閥門，啟用備用儲罐；④開啟消防水炮對泄漏區(qū)域噴水稀釋，降低氨氣濃度；⑤疏散現(xiàn)場無關(guān)人員至上風(fēng)方向（氨氣密度小于空氣，向上風(fēng)擴(kuò)散）；⑥設(shè)置警戒區(qū)，禁止無關(guān)人員、車輛進(jìn)入；⑦聯(lián)系消防部門支援，檢測周邊環(huán)境氨氣濃度，直至降至安全范圍；⑧泄漏處理完畢后，對儲罐及管道進(jìn)行全面檢查，確認(rèn)無隱患后方可恢復(fù)生產(chǎn)。案例3：合成氨壓縮機(jī)組運(yùn)行中，軸振動值突然從5μm升至15μm（報警值10μm），同時軸承溫度升至85℃（正?！?0℃）。試分析可能原因及處理措施。答案：可能原因：①轉(zhuǎn)子動平衡破壞（如葉輪結(jié)垢、葉片斷裂）；②軸承磨損或間隙過大；③潤滑油量不足或油質(zhì)惡化（如乳化、雜質(zhì)過多）；④機(jī)組基礎(chǔ)松動或?qū)χ胁涣迹?lián)軸器偏差）；⑤氣體介質(zhì)帶液（液擊損壞葉輪）。處理措施：①立即降低壓縮機(jī)負(fù)荷，密切監(jiān)控振動和溫度變化；②檢查潤滑油壓力、流量、溫度，若油質(zhì)惡化需切換至備用油系統(tǒng)，更換潤滑油；③停機(jī)后，拆卸檢查轉(zhuǎn)子、軸承，清理葉輪結(jié)垢或更換損壞部件；④重新校準(zhǔn)機(jī)組對中，緊固基礎(chǔ)螺栓；⑤檢查前工序（如氨分離器），防止氣體帶液；⑥恢復(fù)運(yùn)行前，進(jìn)行空車試運(yùn)轉(zhuǎn)，確認(rèn)振動、溫度正常后再逐步加載。案例4：合成塔催化劑層出現(xiàn)“熱點(diǎn)”（局部溫度比正常高50℃），試分析原因及處理方法。答案：原因：①催化劑裝填不均勻（局部空隙大，氣體流速快，反應(yīng)集中放熱）；②循環(huán)氣分布器堵塞（氣體偏流，局部反應(yīng)劇烈