煤液化复习题.doc

1、 填空题1.煤是古代植物残骸经地下高温、高压作用，经过复杂的物理变化和化学变化而形成的有机生物岩。2.煤炭直接液化对原料煤的一般要求是转化率和油产率要高；煤转化为低分子产物的速度快；氢耗量要少。3.在煤间接液化过程中，合成气富含氢时，有利于形成烷烃。4.煤的液化包括直接液化、间接液化和煤的部分液化。5.FT合成除了能获得汽油主要产品之外，还能合成一些重要的基本有机化学原料。6.在煤间接液化工艺中，反应器主要有固定床反应器、气流床反应器和浆态床反应器三种。7.煤的间接液化制取的合成原料气中有效成分是氢气和二氧化碳。8.煤的直接液化是在溶剂油存在下，通过高压加氢使煤液化的方法.9.从煤液化机理可知，在煤液化大致可分为热解抽提和加氢裂解两个过程。10.改良ADA法属于湿法脱硫；活性炭吸附属于干法脱硫。11.直接液化反应器是一种气、液、固三相浆态鼓泡床反应器；F-T合成所用的催化反应器有多种，其中目前较为先进是气流床反应器。12.煤液化时，为了提高H/C原子比，必须向煤中加入足够的氢。二、判断题1.根据成煤过程中煤化程度的不同，腐植煤可分为泥炭、褐煤、烟煤、无烟煤。2.在FT合成中，含氧化合物虽然是作为副产物，但其含量必须控制在一定的程度。3.在合成甲醇反应中，接触时间越短，单程转化率越高。4.甲醇本身可用作发动机燃料，或作为混掺汽油的燃料。5.甲醇转化成汽油最理想的催化剂是钴钼催化剂。6.氢与一般气体不同，其溶解度随着温度升高而增加。7.煤的间接液化是以人工煤气为原料合成液化燃料或化学产品的过程。8.煤加氢液化中主要是氢分子攻击煤分子而使其裂解。9.在煤直接液化工艺中，气态产物产率越大，说明反应越完全。10.煤的间接液化工艺与直接液化工艺的主要区别是有无加氢过程。11.煤的液化其实指的就是把煤变成煤浆的过程。12.粗合成气净化时，旋风除尘往往都安排在水洗除尘之后。3、 概念题1.费托合成将以合成气为原料，生产各种烃类以及含氧化合物的基本过程称为费托合成，是煤液化的主要方法之一。2.煤的间接液化煤气化产生的合成气（CO+H2）,再以合成气为原料合成液体燃料或化学产品，此过程称为煤的间接液化。3.煤的直接液化是将煤在较高和压力下与氢反应使其降解和加氢，从而转化为液体油类的工艺，故又称加氢液化。4. CO变换反应的化学方程式为： CO+H2OCO2+H2+Q 该反应是一个可逆、催化的放热反应。5.液化油的提质：对煤液化粗油采用加氢精制或进行重整加工获得合格的汽油、柴油等产品的过程。四、简答题1.在煤加氢液化中为防止发生焦化反应应采取哪些措施？（1）提高系统的氢分压（2）提高供氢溶剂的浓度（3）反应温度不要太高（4）降低循环油中沥青烯含量（5）缩短反应时间2.氢耗量对煤液化的影响有哪些？氢耗量大小与煤的转化率和产品分布密切相关，氢耗量低时煤的转化率低，产物主要是沥青，各种油的产率随着氢耗量增加而提高，同时气体的产率也有所增加。3. 合成甲醇的化学反应由CO催化加H2合成甲醇，是工业化生产甲醇的主要方法，主要化学反应如下： CO+2H2CH3OH(g) +100.4 kJ/mol当有二氧化碳存在时，二氧化碳按下列反应生成甲醇： CO2+3H2CH3OH(g) +H2O +58.6 kJ/mol目前，工业上重要的合成甲醇生产方法有低压法、中压法和高压法。低、中、高压法。4. 煤炭直接液化对煤质的基本要求：煤炭直接液化对原料煤的品种有一定要求，选择加氢液化原料煤时，主要考察以下指标：以原料煤有机质为基准的转化率和油产率要高；煤转化为低分子产物的速度快；氢耗量要少。5.煤炭直接液化必须具备以下4大功能： (1) 将煤炭的大分子结构分解成小分子； (2) 提高煤炭的H/C原子比，以达到石油的H/C原子比水平； (3) 脱除煤炭中氧、氮、硫等杂原子，使液化油的质量达到石油产品的标准； (4) 脱除煤炭中无机矿物质。6.煤在加氢液化过程中主要发生的四类化学反应： （1）煤热裂解反应 （2）加氢反应 （3）脱氧、硫、氮杂原子反应 （4）缩合反应5、 论述题1. 煤直接液化加氢液化过程基本分为哪三大步骤：煤在一定温度、压力下的加氢液化过程基本分为三大步骤。首先，当温度升至300以上时，煤受热分解，即煤的大分子结构中较弱的桥键开始断裂，打碎了煤的分子结构，从而产生大量的以结构单元分子为基体的自由基碎片，自由基的相对分子质量在数百范围；第二步，在具有供氢能力的溶剂环境和较高氢气压力的条件下，自由基被加氢得到稳定，成为沥青烯及液化油的分子。能与自由基结合的氢并非是分子氢(H2)，而应是氢自由基，即氢原子，或者是活化氢分子；第三步，沥青烯及液化油分子被继续加氢裂化生成更小的分子。所以，煤液化过程中，溶剂及催化剂起着非常重要的作用。2. 画出FT合成（即煤间接液化技术）基本工艺方框流程：煤间接液化技术具有下述特点： （1）适用煤种广泛，由于使用一氧化碳和氢气合成，故可以利用任何廉价的碳资源(如高硫、高灰劣质煤，也可利用钢铁厂中转炉、电炉的放空气体)，如南非SASOL-、SASOL-工厂所用煤中灰分含量高达2731； （2）可以在现有化肥厂已有气化炉的基础上实现合成汽油； （3）可根据油品市场的需要调整产品结构,生产灵活性较强； （4）可以独立解决某一特定地区（无石油炼厂地区）各种油品（轻质燃料油、润滑油等）的要求，如费托合成油工厂； （5）工艺过程中的各单元与石油炼制工业相似，有丰富的操作运行经验可借鉴。 （6）油收率低于直接液化，需5-7t煤出1t油，所以产品油成本比直接液化高出较多。3. 完整画出 MFT合成工艺流程简图。图6-15 MFT合成工艺流程简图1-加热炉对流段;2-导热油冷却器;3-一段反应器;4-分蜡罐;5-一段换热器;6-加热炉辐射段;7-二段反应器;8-水冷器;9-气液分离器;10-循环压缩机MFT合成工艺流程如图6-15所示。水煤气经压缩、常温甲醇洗、水洗、预热至250，经ZnO脱硫和脱氧成为合格原料气，与循环气以1：3的比例混合后进入加热炉对流段，预热至240255送入一段反应器，反应器内温度250270、压力2.5MPa，在铁催化剂存在下主要发生COH2合成烃类的反应。由于生成的烃分子量分布较宽(C1C40)，需进行改质，故一段反应生成物进入一段换热器与二段尾气(330)换热，从245升至295，再进加热炉辐射段进一步升温至350，然后送至二段反应器(两台切换操作)进行烃类改质反应，生成汽油。二段反应温度为350，压力2.45MPa。为了从气相产物中回收汽油和热量，二段反应产物首先进一段换热器，与一段产物换热后降温至280，再进入循环气换热器，与循环气(25，2.5MPa)换热至110后，入水冷器冷却至40。至此，绝大多数烃类产品和水均被冷凝下来，经气液分离器分离，冷凝液靠静压送入油水分离器，将粗汽油与水分开。水计量后送水处理系统，粗汽油计量后送精制工段蒸馏切割。分离粗汽油和水后，尾气中仍有少量汽油馏分，故进入换冷器与冷尾气(5)换冷至20，入氨冷器进而冷至1，经气液分离器分出汽油馏分。该馏分直接送精制二段汽油贮槽。分离后的冷尾气(5)进换冷器与气液分离器来的尾气(40)换冷到27，回收冷量。此尾气的大部分作为循环气送压缩二段，由循环压缩机增压，小部分供作加热炉的燃料气，其余作为城市煤气送出界区。增压后的尾气进入循环气换热器，与二段尾气(280)换热至240，再与净化、压缩后的合成原料气混合，重新进入反应系统。4. 完整画出中国神华煤直接液化工艺示意图：图4-31中国神华煤直接液化工艺示意图该工艺的主要特点：采用两段反应，反应温度455、压力19MPa，提高了煤浆空速；采用人工合成超细铁基催化剂，催化剂用量相对较少，1.0%(质量)(Fe/干煤)，同时避免了HTI的胶体催化剂加入煤浆的难题；取消溶剂脱灰工序，固液分离采用成熟的减压蒸馏；循环溶剂全部加氢，提高溶剂的供氢能力；液化粗油精制采用离线加氢方案。 5.超临界萃取：超临界萃取工艺流程图如图4-30所示。将破碎至粒度小于1.6mm的干燥煤与溶剂甲苯分别加热，逆向进入萃取器进行超临界萃取，萃取温度为455，萃取压力10MPa，含萃取的蒸气（甲苯、萃取物、水和气态烃等）从萃取器顶部导出，经冷却、减压，使溶剂萃取物冷凝，送入脱气塔脱出的气态烃作燃料。塔底排出溶剂和萃取物，以加热（高溶剂沸点）、减压后送入常压蒸馏塔，大部分溶剂和水以蒸汽形式从顶部逸出，经冷却分离，甲苯加热后循环使用，闪蒸塔底部排出的萃取物，其中尚未含有相当数量的