2025年合成氨工藝證考試題庫及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共30題）1.合成氨反應(yīng)的主反應(yīng)方程式為（）。A.N?+3H??2NH?+QB.N?+H??NH?+QC.2N?+3H??2NH?+QD.N?+2H??2NH?+Q答案：A解析：合成氨反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量比為1:3（N?:H?），生成2molNH?并釋放熱量，故正確選項(xiàng)為A。2.工業(yè)合成氨常用的鐵基催化劑中，活性組分是（）。A.Fe?O?B.Fe?O?C.FeOD.Fe答案：D解析：鐵基催化劑的主要活性組分為金屬鐵（Fe），制備時(shí)以Fe?O?為前驅(qū)體，經(jīng)還原后轉(zhuǎn)化為活性Fe。3.合成氨工藝中，新鮮氣中甲烷（CH?）含量過高的主要危害是（）。A.增加壓縮功耗B.降低氫氮比C.導(dǎo)致催化劑中毒D.提高反應(yīng)溫度答案：A解析：甲烷為惰性氣體，不參與反應(yīng)，含量過高會(huì)增大循環(huán)氣總量，增加壓縮機(jī)能耗，同時(shí)稀釋有效氣體濃度。4.合成塔入口氣體中，氫氮比（H?:N?）的最佳控制范圍是（）。A.1.5~2.0B.2.5~3.0C.3.5~4.0D.4.5~5.0答案：B解析：根據(jù)合成氨反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，氫氮比控制在2.5~3.0時(shí)，反應(yīng)速率和平衡轉(zhuǎn)化率綜合最優(yōu)。5.合成氨裝置中，液氨分離器的主要作用是（）。A.分離未反應(yīng)的H?、N?B.分離反應(yīng)生成的NH?液體C.降低循環(huán)氣溫度D.提高系統(tǒng)壓力答案：B解析：液氨分離器通過降溫或降壓使氣態(tài)NH?冷凝為液體，實(shí)現(xiàn)氨與循環(huán)氣的分離。6.下列哪種物質(zhì)會(huì)導(dǎo)致合成氨催化劑永久性中毒（）。A.H?OB.O?C.S化合物D.CO?答案：C解析：硫（S）化合物會(huì)與催化劑活性組分Fe反應(yīng)生成穩(wěn)定的硫化物，無法通過再生恢復(fù)活性，屬于永久性中毒。7.合成氨系統(tǒng)緊急停車時(shí)，首先應(yīng)采取的操作是（）。A.關(guān)閉合成塔進(jìn)口閥B.切斷原料氣供應(yīng)C.開啟系統(tǒng)放空D.啟動(dòng)氨泵排液答案：B解析：緊急停車的核心是切斷危險(xiǎn)源，因此首先應(yīng)停止原料氣輸入，避免系統(tǒng)超壓或反應(yīng)失控。8.合成氨工藝中，壓縮機(jī)級(jí)間冷卻器的作用是（）。A.提高氣體壓力B.降低氣體溫度，減少壓縮功耗C.分離氣體中的水分D.提高氣體純度答案：B解析：氣體壓縮后溫度升高，級(jí)間冷卻可降低后續(xù)壓縮的能耗，同時(shí)防止高溫?fù)p壞設(shè)備。9.合成塔床層溫度突然下降的可能原因是（）。A.氫氮比過高B.循環(huán)氣量減少C.入口氣中惰性氣體含量降低D.催化劑活性下降答案：D解析：催化劑活性下降會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)放熱減少，床層溫度降低；氫氮比過高或循環(huán)量減少通常會(huì)導(dǎo)致溫度上升。10.合成氨裝置中，弛放氣的主要成分是（）。A.NH?、H?、N?B.H?、N?、CH?、ArC.CO、CO?、H?OD.O?、H?、N?答案：B解析：弛放氣是為維持系統(tǒng)惰性氣體（CH?、Ar）濃度穩(wěn)定而排出的循環(huán)氣，主要含未反應(yīng)的H?、N?及惰性氣體。11.合成氨工藝中，脫硫工序的主要目的是（）。A.防止設(shè)備腐蝕B.保護(hù)變換催化劑和合成催化劑C.提高氣體熱值D.減少氨損失答案：B解析：硫會(huì)使變換催化劑（如鐵鉻系）和合成催化劑中毒，因此脫硫是關(guān)鍵凈化步驟。12.合成塔操作中，控制塔壁溫度的主要目的是（）。A.防止塔壁材料因高溫失效B.提高反應(yīng)速率C.降低能耗D.增加氨產(chǎn)量答案：A解析：合成塔壁承受高壓，溫度過高會(huì)導(dǎo)致材料強(qiáng)度下降，甚至發(fā)生蠕變，需控制在安全范圍內(nèi)。13.合成氨系統(tǒng)中，循環(huán)氣的作用是（）。A.提高反應(yīng)壓力B.回收未反應(yīng)的H?、N?C.降低系統(tǒng)溫度D.減少弛放氣排放量答案：B解析：循環(huán)氣將未反應(yīng)的H?、N?送回合成塔，提高原料利用率，降低能耗。14.合成氨催化劑還原時(shí)，控制出水速率的主要原因是（）。A.防止催化劑床層超溫B.避免催化劑破碎C.保證還原徹底D.減少還原時(shí)間答案：A解析：還原反應(yīng)（Fe?O?+4H?=3Fe+4H?O）放熱，出水過快會(huì)導(dǎo)致床層溫度失控，甚至燒毀催化劑。15.合成氨裝置中，氨冷器的工作介質(zhì)是（）。A.液氨B.水C.冷凍鹽水D.空氣答案：A解析：液氨蒸發(fā)時(shí)吸收大量熱量，用于冷卻合成塔出口氣，促進(jìn)氨的冷凝分離。16.合成氨工藝中，原料氣中的CO?含量過高會(huì)導(dǎo)致（）。A.合成塔壓力下降B.脫碳工序負(fù)荷增加C.催化劑活性提高D.氨產(chǎn)量上升答案：B解析：CO?需通過脫碳工序（如MEA法）去除，含量過高會(huì)增加脫碳劑消耗和設(shè)備負(fù)荷。17.合成塔入口壓力控制的主要依據(jù)是（）。A.催化劑活性B.循環(huán)機(jī)能力C.反應(yīng)平衡和能耗D.原料氣組成答案：C解析：提高壓力有利于反應(yīng)平衡，但會(huì)增加壓縮能耗，需綜合平衡兩者選擇最佳操作壓力。18.合成氨裝置開車時(shí)，催化劑升溫還原的氣源應(yīng)選擇（）。A.新鮮原料氣B.純H?C.循環(huán)氣D.氮?dú)獯鸢福築解析：還原需H?作為還原劑，純H?可避免其他氣體（如N?）參與副反應(yīng)或影響還原進(jìn)度。19.合成氨系統(tǒng)中，氨的冷凝分離效率主要取決于（）。A.分離溫度B.系統(tǒng)壓力C.循環(huán)氣量D.催化劑活性答案：A解析：氨的冷凝溫度越低，分離效率越高（氨的冷凝溫度隨壓力升高而升高）。20.合成塔床層溫差過大的可能原因是（）。A.催化劑裝填均勻B.氣體分布器堵塞C.循環(huán)氣流量穩(wěn)定D.入口氣溫度均勻答案：B解析：氣體分布器堵塞會(huì)導(dǎo)致部分床層氣體流量不足，反應(yīng)放熱不均，溫差增大。21.合成氨工藝中，氫氮比失調(diào)的主要判斷依據(jù)是（）。A.合成塔壓力B.床層溫度C.循環(huán)氣流量D.弛放氣成分分析答案：D解析：通過分析弛放氣中H?、N?的比例可判斷氫氮比是否偏離最佳值。22.合成氨裝置中，緊急泄壓閥的作用是（）。A.調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力B.防止系統(tǒng)超壓C.控制反應(yīng)速率D.提高氨產(chǎn)量答案：B解析：緊急泄壓閥在系統(tǒng)壓力超過安全閾值時(shí)自動(dòng)開啟，避免設(shè)備因超壓損壞。23.合成氨催化劑鈍化的目的是（）。A.提高活性B.防止催化劑氧化自燃C.增加比表面積D.降低還原難度答案：B解析：還原后的催化劑（金屬Fe）在空氣中易氧化放熱自燃，鈍化（通入少量O?生成氧化膜）可防止此風(fēng)險(xiǎn)。24.合成氨系統(tǒng)中，循環(huán)機(jī)跳車的應(yīng)急處理措施是（）。A.立即關(guān)閉合成塔進(jìn)口閥B.開啟系統(tǒng)放空降壓C.啟動(dòng)備用循環(huán)機(jī)D.增加原料氣流量答案：C解析：循環(huán)機(jī)跳車會(huì)導(dǎo)致合成塔斷氣，應(yīng)優(yōu)先啟動(dòng)備用設(shè)備恢復(fù)循環(huán)，避免床層溫度驟降。25.合成氨工藝中，原料氣壓縮的級(jí)數(shù)主要取決于（）。A.原料氣流量B.最終操作壓力C.氣體溫度D.壓縮機(jī)類型答案：B解析：合成氨操作壓力通常為15~30MPa，需多級(jí)壓縮逐步提升壓力，級(jí)數(shù)由最終壓力決定。26.合成塔出口氨含量的主要影響因素是（）。A.入口氣溫度B.催化劑活性C.系統(tǒng)壓力和溫度D.循環(huán)氣流量答案：C解析：氨含量由反應(yīng)平衡決定，平衡氨濃度隨壓力升高、溫度降低而增加。27.合成氨裝置中，水冷器的作用是（）。A.冷卻循環(huán)氣，分離部分液氨B.加熱原料氣C.提高氣體壓力D.去除氣體中的雜質(zhì)答案：A解析：水冷器通過循環(huán)水冷卻合成塔出口氣，使部分氨冷凝為液體，初步分離。28.合成氨催化劑中毒后，下列哪種情況可通過再生恢復(fù)活性（）。A.硫中毒B.碳中毒（積碳）C.水中毒D.氯中毒答案：C解析：水（H?O）吸附在催化劑表面導(dǎo)致的中毒可通過加熱吹除水分恢復(fù)活性，屬于暫時(shí)性中毒。29.合成氨系統(tǒng)中，弛放氣回收的主要目的是（）。A.減少環(huán)境污染B.回收H?、N?用于再合成C.降低系統(tǒng)壓力D.提高氨純度答案：B解析：弛放氣中含大量H?、N?（約70%~80%），回收后可送回系統(tǒng)或用于其他工序（如制氫），提高資源利用率。30.合成氨工藝中，控制反應(yīng)溫度的主要手段是（）。A.調(diào)節(jié)循環(huán)氣量B.改變催化劑裝填量C.調(diào)整原料氣成分D.開啟塔內(nèi)冷激閥答案：D解析：冷激閥通過引入低溫氣體直接調(diào)節(jié)床層溫度，是最常用的控溫手段；循環(huán)氣量調(diào)節(jié)影響較慢。二、判斷題（每題1分，共20題）1.合成氨反應(yīng)是體積增大的吸熱反應(yīng)。（）答案：×解析：合成氨反應(yīng)（N?+3H??2NH?）是體積減小的放熱反應(yīng)。2.合成氨催化劑的還原過程是吸熱反應(yīng)。（）答案：×解析：Fe?O?還原為Fe的反應(yīng)（Fe?O?+4H?=3Fe+4H?O）是放熱反應(yīng)。3.合成塔入口氣中氧（O?）含量過高會(huì)導(dǎo)致催化劑暫時(shí)中毒。（）答案：√解析：O?與H?反應(yīng)生成H?O，H?O吸附在催化劑表面導(dǎo)致暫時(shí)失活，可通過加熱去除。4.合成氨系統(tǒng)中，提高操作壓力可以提高平衡氨含量，但會(huì)增加能耗。（）答案：√解析：壓力升高有利于反應(yīng)向生成氨的方向移動(dòng)，但壓縮功耗隨壓力升高而增加。5.合成氨裝置開車時(shí)，應(yīng)先通入原料氣再啟動(dòng)循環(huán)機(jī)。（）答案：×解析：應(yīng)先啟動(dòng)循環(huán)機(jī)建立氣體循環(huán)，再通入原料氣，避免系統(tǒng)超壓。6.合成塔床層溫度越高，反應(yīng)速率越快，因此應(yīng)盡量提高溫度。（）答案：×解析：溫度過高會(huì)使平衡氨含量下降，且可能導(dǎo)致催化劑燒結(jié)失活，需選擇最佳溫度（通常450~550℃）。7.合成氨工藝中，脫碳工序的主要目的是防止設(shè)備腐蝕。（）答案：×解析：脫碳的主要目的是去除CO?，避免其與氨反應(yīng)生成氨基甲酸銨（堵塞管道）或影響合成反應(yīng)。8.合成氨系統(tǒng)中，液氨分離器的液位過高會(huì)導(dǎo)致循環(huán)氣帶液，損壞循環(huán)機(jī)。（）答案：√解析：液位過高時(shí)，液體可能被循環(huán)氣夾帶進(jìn)入壓縮機(jī)，造成液擊損壞設(shè)備。9.合成氨催化劑鈍化時(shí)，應(yīng)逐步增加氧氣濃度，避免劇烈反應(yīng)。（）答案：√解析：鈍化初期通入低濃度O?（如0.5%），待溫度穩(wěn)定后逐步提高，防止Fe劇烈氧化放熱。10.合成氨裝置緊急停車后，應(yīng)立即對系統(tǒng)進(jìn)行置換，防止可燃?xì)怏w積聚。（）答案：√解析：停車后系統(tǒng)內(nèi)殘留H?、NH?等可燃?xì)怏w，需用氮?dú)庵脫Q至合格（如H?＜0.5%），避免爆炸風(fēng)險(xiǎn)。11.合成氨工藝中，氫氮比低于2.5時(shí)，反應(yīng)速率會(huì)因N?過量而降低。（）答案：√解析：氫氮比過低（N?過量）會(huì)導(dǎo)致H?濃度不足，反應(yīng)速率下降。12.合成塔出口氨含量越高，說明催化劑活性越好。（）答案：×解析：出口氨含量受壓力、溫度、空速等多因素影響，需綜合判斷催化劑活性。13.合成氨系統(tǒng)中，循環(huán)氣流量增大時(shí)，床層溫度會(huì)升高。（）答案：×解析：循環(huán)氣流量增大，氣體帶走的熱量增加，床層溫度會(huì)下降。14.合成氨催化劑裝填時(shí)，應(yīng)確保各層裝填高度一致，避免氣體偏流。（）答案：√解析：裝填不均會(huì)導(dǎo)致氣體分布不均，部分床層反應(yīng)不充分，影響整體效率。15.合成氨裝置中，氨冷器的液氨液位過低會(huì)導(dǎo)致冷卻效果下降。（）答案：√解析：液位過低時(shí)，蒸發(fā)面積不足，制冷量減少，無法有效冷卻循環(huán)氣。16.合成氨工藝中，原料氣中的CO可通過變換反應(yīng)轉(zhuǎn)化為CO?和H?。（）答案：√解析：變換反應(yīng)（CO+H?O?CO?+H?）是原料氣凈化的關(guān)鍵步驟，可回收H?并降低CO含量。17.合成塔操作中，若床層溫度持續(xù)下降，應(yīng)立即增加循環(huán)氣量。（）答案：×解析：溫度下降可能是催化劑活性不足或反應(yīng)放熱減少，增加循環(huán)氣會(huì)進(jìn)一步帶走熱量，應(yīng)適當(dāng)減少循環(huán)氣或提高入口氣溫度。18.合成氨系統(tǒng)中，弛放氣排放量越大，系統(tǒng)惰性氣體含量越低，越有利于反應(yīng)。（）答案：×解析：弛放氣排放過大雖降低惰性氣體含量，但會(huì)導(dǎo)致H?、N?損失增加，需控制排放量維持惰性氣體在合理范圍（如12%~18%）。19.合成氨催化劑還原完成的標(biāo)志是床層出口水汽濃度持續(xù)低于0.1g/m3。（）答案：√解析：還原完成后，催化劑中的Fe?O?已全部轉(zhuǎn)化為Fe，不再產(chǎn)生H?O，水汽濃度穩(wěn)定且極低。20.合成氨裝置中，壓縮機(jī)潤滑油溫度過高會(huì)導(dǎo)致油膜變薄，加劇設(shè)備磨損。（）答案：√解析：潤滑油溫度過高會(huì)降低粘度，油膜承載能力下降，導(dǎo)致摩擦副磨損加劇。三、簡答題（每題5分，共10題）1.簡述合成氨工藝中氫氮比控制的重要性及調(diào)節(jié)方法。答案：重要性：氫氮比（H?:N?）直接影響反應(yīng)速率和平衡氨含量。理論最佳比為3:1，偏離此值會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)速率下降（如H?過量時(shí)N?不足，或N?過量時(shí)H?不足），同時(shí)影響催化劑活性和系統(tǒng)能耗。調(diào)節(jié)方法：①通過分析新鮮氣和循環(huán)氣的成分，調(diào)整造氣工序的原料配比（如煤/天然氣與空氣的比例）；②若氫氮比偏高（H?過多），可增加新鮮氣中N?含量（如加大空氣量）或通過弛放氣排放部分H?；③若氫氮比偏低（N?過多），可減少空氣量或補(bǔ)充H?（如通過變壓吸附提氫）。2.合成氨催化劑還原過程中需控制哪些關(guān)鍵參數(shù)？為什么？答案：關(guān)鍵參數(shù)及原因：①溫度：需按還原曲線逐步升溫（初始300℃，最終480~500℃），避免升溫過快導(dǎo)致催化劑燒結(jié)或床層超溫；②H?濃度：保持H?≥75%，確保還原反應(yīng)充分進(jìn)行；③出水速率：控制每小時(shí)出水量≤催化劑質(zhì)量的0.5%，防止反應(yīng)放熱過多導(dǎo)致床層溫度失控；④空速：維持適當(dāng)空速（如3000~5000h?1），及時(shí)帶走反應(yīng)生成的H?O，避免H?O在催化劑表面積累。3.合成塔床層溫度突然升高的可能原因及處理措施。答案：可能原因：①循環(huán)氣量減少（如循環(huán)機(jī)故障），氣體帶走的熱量減少；②氫氮比偏離最佳值（如H?過多），反應(yīng)放熱增加；③入口氣溫度升高；④催化劑活性過高（如新催化劑初期）。處理措施：①檢查循環(huán)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，恢復(fù)正常循環(huán)量；②調(diào)整氫氮比至2.5~3.0；③降低入口氣溫度（如增加冷激氣量）；④若為催化劑活性過高，可適當(dāng)增加循環(huán)量或降低入口氣溫度；⑤若溫度持續(xù)上漲超過安全值（如600℃），應(yīng)緊急停車。4.合成氨裝置中，如何防止液氨帶水？答案：防止措施：①加強(qiáng)原料氣的脫水處理（如在壓縮前設(shè)置干燥塔），降低氣體中的水分含量；②控制水冷器和氨冷器的溫度，確保氣體中的水分充分冷凝分離；③定期排放液氨分離器和各冷卻器的排污閥，排出積聚的水分；④加強(qiáng)液氨質(zhì)量檢測，發(fā)現(xiàn)帶水時(shí)及時(shí)排查上游工序（如脫碳、脫硫）的運(yùn)行狀態(tài)；⑤避免系統(tǒng)壓力大幅波動(dòng)，防止水分因壓力變化重新汽化進(jìn)入液氨。5.簡述合成氨系統(tǒng)緊急停車的操作步驟。答案：操作步驟：①立即切斷原料氣供應(yīng)（關(guān)閉造氣爐或原料氣進(jìn)口閥）；②停止向合成塔供氫（如關(guān)閉氫氣管線閥）；③開啟系統(tǒng)放空閥，緩慢降低系統(tǒng)壓力至常壓（注意控制放空速率，避免設(shè)備負(fù)壓）；④停止循環(huán)機(jī)運(yùn)行，關(guān)閉循環(huán)氣進(jìn)出口閥；⑤啟動(dòng)氨泵將液氨槽車或儲(chǔ)罐，防止系統(tǒng)內(nèi)液氨積聚；⑥對合成塔進(jìn)行氮?dú)庵脫Q（通入N?至O?＜0.5%、H?＜0.5%），防止可燃?xì)怏w殘留；⑦檢查各設(shè)備（如壓縮機(jī)、合成塔）的狀態(tài)，記錄停車前的工藝參數(shù)，為開車做準(zhǔn)備。6.合成氨催化劑永久性中毒與暫時(shí)性中毒的區(qū)別是什么？常見的中毒物質(zhì)有哪些？答案：區(qū)別：暫時(shí)性中毒是毒物（如H?O、O?）吸附在催化劑表面，通過加熱或吹除可恢復(fù)活性；永久性中毒是毒物（如S、P、As）與催化劑活性組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成穩(wěn)定化合物，無法再生。常見中毒物質(zhì)：暫時(shí)性中毒：H?O、O?、CO?；永久性中毒：H?S、SO?、PH?、AsH?。7.合成氨工藝中，為什么要控制循環(huán)氣中的惰性氣體含量？答案：原因：①惰性氣體（CH?、Ar）不參與反應(yīng)，會(huì)稀釋H?、N?濃度，降低反應(yīng)速率和平衡氨含量；②惰性氣體積累會(huì)增加循環(huán)氣總量，導(dǎo)致壓縮機(jī)功耗上升；③惰性氣體含量過高可能引起系統(tǒng)壓力波動(dòng)，影響操作穩(wěn)定性。因此需通過排放弛放氣控制惰性氣體含量（通常12%~18%），在減少原料損失和保證反應(yīng)效率間取得平衡。8.合成氨裝置中，氨冷器液氨蒸發(fā)壓力對制冷效果的影響是什么？如何調(diào)節(jié)？答案：影響：液氨蒸發(fā)壓力越低，蒸發(fā)溫度越低（如壓力0.2MPa時(shí)，蒸發(fā)溫度約-33℃；壓力1.0MPa時(shí)，蒸發(fā)溫度約25℃），制冷效果越好。但壓力過低會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)功耗增加，且可能引起液氨泵氣蝕。調(diào)節(jié)方法：①通過控制氨冷器的液氨液位（液位越高，蒸發(fā)面積越大，壓力越高）；②調(diào)節(jié)氨壓縮機(jī)的吸氣量（吸氣量增大，蒸發(fā)壓力降低）；③調(diào)整循環(huán)氣流量（流量增大，需更低的蒸發(fā)溫度，可降低蒸發(fā)壓力）。9.合成塔內(nèi)件損壞的常見原因及預(yù)防措施。答案：常見原因：①高溫高壓下材料疲勞（如塔壁、內(nèi)件焊縫開裂）；②氣體偏流導(dǎo)致局部過熱；③催化劑粉化后堵塞內(nèi)件通道，造成壓力波動(dòng)；④開停車過程中溫度、壓力變化過快，產(chǎn)生熱應(yīng)力。預(yù)防措施：①選用耐高溫高壓的材質(zhì)（如15CrMoR），定期進(jìn)行無損檢測（如超聲波探傷）；②確保氣體分布均勻（檢查氣體分布器、篩板）；③控制催化劑還原和使用條件，避免粉化（如還原時(shí)控制空速，避免床層溫差過大）；④嚴(yán)格執(zhí)行開停車規(guī)程，控制升/降溫、升/降壓速率（如升溫速率≤20℃/h，升壓速率≤0.5MPa/min）。10.合成氨工藝中，如何通過工藝指標(biāo)判斷催化劑活性？答案：判斷方法：①合成塔出口氨含量：相同操作條件下，出口氨含量下降（如從15%降至12%），說明活性降低；②床層溫度分布：活性下降時(shí)，反應(yīng)放熱減少，床層熱點(diǎn)溫度下移或整體溫度降低；③循環(huán)氣流量：為維持相同氨產(chǎn)量，需增加循環(huán)氣流量（因反應(yīng)速率下降）；④催化劑層阻力：活性下降常伴隨催化劑粉化，導(dǎo)致床層阻力上升（壓差增大）；⑤原料氣消耗：單位氨產(chǎn)量的H?、N?消耗量增加（因轉(zhuǎn)化率降低）。四、案例分析題（每題10分，共2題）案例1：某合成氨裝置運(yùn)行中，合成塔床層溫度從480℃快速升至550℃，同時(shí)出口氨含量從14%降至10%，