2025年化工工程师化工过程模拟案例：某合成氨装置模拟与优化专题试卷及解析.pdfVIP

2025年化工工程师化工过程模拟案例：某合成氨装置模拟与优化专题试卷及解析1

2025年化工工程师化工过程模拟案例：某合成氨装置模拟

与优化专题试卷及解析

2025年化工工程师化工过程模拟案例：某合成氨装置模拟与优化专题试卷及解析

第一部分：单项选择题（共10题，每题2分）

1、在合成氨装置的模拟中，氢氮比（H/N）对反应平衡的影响最为显著，工业上

通常控制的最佳氢氮比约为多少？

A、1:1

B、2:1

C、3:1

D、4:1

【答案】C

【解析】正确答案是C。合成氨反应（N+3H2NH）的理论氢氮比为3:1，工业实

践中为提高转化率和减少能耗，通常控制在此比例附近。选项A和B比例过低会导致

氮气过量，增加分离成本；选项D比例过高则氢气浪费严重。知识点：化学计量比与

工业优化。易错点：混淆理论值与实际操作值。

2、合成氨装置中，氨合成塔的催化剂通常采用哪种金属？

A、铂

B、铁

C、镍

D、铜

【答案】B

【解析】正确答案是B。铁基催化剂（如铁钾氧化铝体系）是合成氨工业最常用的

催化剂，因其活性高、成本低且稳定性好。铂和镍催化剂活性较低，铜催化剂则不适用

于高压合成氨反应。知识点：催化剂选择。易错点：误将贵金属（如铂）作为首选。

3、在化工过程模拟中，用于描述非理想气体行为的常用状态方程是？

A、理想气体状态方程

B、范德华方程

C、亨利定律

D、拉乌尔定律

【答案】B

【解析】正确答案是B。范德华方程通过引入分子体积和引力修正项，能较好地描

述高压下合成氨气体的非理想行为。理想气体方程仅适用于低压条件，亨利定律和拉乌

尔定律分别用于气体溶解和溶液相平衡。知识点：状态方程选择。易错点：忽略高压条

件对气体行为的影响。

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4、合成氨装置的能耗主要来自哪个单元？

A、原料气压缩

B、氨合成

C、氨分离

D、气体净化

【答案】A

【解析】正确答案是A。原料气压缩（尤其是氢气和氮气的高压压缩）占合成氨装

置总能耗的50%以上，因需克服高压阻力。氨合成虽放热但能耗较低，分离和净化单

元能耗相对较小。知识点：能耗分布。易错点：低估压缩机的能耗占比。

5、在模拟合成氨反应时，若要提高氨的平衡转化率，应优先调整哪个操作参数？

A、降低压力

B、升高温度

C、提高压力

D、减少催化剂

【答案】C

【解析】正确答案是C。合成氨是体积减小的反应，提高压力可推动平衡向生成氨

的方向移动。降低压力和升高温度均不利于平衡转化率，减少催化剂会降低反应速率但

不影响平衡。知识点：勒夏特列原理。易错点：混淆反应速率与平衡转化率的影响因素。

6、化工过程模拟软件中，用于描述反应动力学的模块通常称为？

A、物性估算模块

B、闪蒸计算模块

C、反应器模块

D、换热器模块

【答案】C

【解析】正确答案是C。反应器模块专门用于模拟化学反应动力学和平衡，物性估

算模块计算流体性质，闪蒸模块用于相平衡计算，换热器模块处理热交换过程。知识点：

模拟软件功能模块。易错点：将反应动力学与物性计算混淆。

7、合成氨装置中，氨的分离通常采用哪种方法？

A、精馏

B、吸收

C、冷凝

D、吸附

【答案】C

【解析】正确答案是C。氨在常温下易液化，工业上通过多级冷凝分离氨气。精馏

适用于沸点差异大的混合物，吸收和吸附效率较低且成本高。知识点：分离技术选择。

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易错点：忽略氨的物理性质（高冷凝温度）。

8、在模拟优化中，若发现氨合成塔出口温度过高，可能的原因是？

A、催化剂失活

B、原料气流量过大

C、冷却水流量不足

D、氢氮比过低

【答案】C

【解析】正确答案是C。冷却水流量不足会导致反应热无法及时移出，引起温度升

高。催化剂失活会降低反应放热，原料气流量过大会稀释反应物，氢氮比过低会减少放

热量。知识点：反应器热管理。易错