2025年煤化工油品试题及答案

2025年煤化工油品试题及答案一、选择题（每题1分，共20分）1.煤直接液化过程中，决定油品产率最关键的步骤是A.煤浆制备 B.加氢裂化 C.溶剂脱灰 D.残渣气化答案：B解析：加氢裂化段在450℃、15–20MPa条件下将煤大分子断裂并加氢饱和，直接决定液体收率；其余步骤主要影响装置稳定与固废排放。2.下列哪项不是煤间接液化FT合成的典型催化剂毒物A.H₂S B.COS C.NH₃ D.HCl答案：C解析：NH₃虽可吸附酸性中心，但对Fe/Co基FT活性位毒性远低于硫、氯；H₂S、COS、HCl均会不可逆占据金属位。3.煤焦油加氢精制装置设置预加氢反应器的主要目的是A.脱金属 B.烯烃饱和 C.脱氧 D.脱氮答案：B解析：煤焦油含30–40%不饱和烃，预加氢在较低温度下先饱和烯烃，防止主反应器结焦，保护后段催化剂。4.在Shell煤气化激冷流程中，合成气出气化炉后首先经过A.文丘里洗涤器 B.废热锅炉 C.干法过滤器 D.水冷壁答案：A解析：高温合成气（约1500℃）经文丘里快速洗涤降温至200℃以下，同时除去90%以上粉尘，防止后续设备堵塞。5.煤制油项目全生命周期碳排放强度（gCO₂e/MJ）排序正确的是A.直接液化＞间接液化＞石油炼制 B.间接液化＞直接液化＞石油炼制C.石油炼制＞直接液化＞间接液化 D.直接液化＞石油炼制＞间接液化答案：A解析：直接液化氢耗高、工艺CO₂排放集中；间接液化多一步气化，碳损失叠加，二者均高于常规炼制。6.下列哪种溶剂对煤萃取最高，但对后续加氢活性提升最小A.四氢萘 B.N甲基吡咯烷酮 C.甲苯 D.离子液体[BMIM]Cl答案：C解析：甲苯溶解度参数与煤相近，萃取率高，但供氢能力弱；四氢萘、离子液体兼具溶解与供氢/催化作用。7.煤液化残渣的软化点通常用哪种方法测定A.环球法 B.针入度法 C.毛细管法 D.氧弹法答案：A解析：残渣属固态沥青质，环球法（GB/T4507）测软化点最为常用。8.在Co基FT合成中，链增长概率α与下列哪项无关A.温度 B.H₂/CO比 C.反应压力 D.催化剂孔径答案：D解析：α主要受热力学（温度）、吸附平衡（H₂/CO）、气相分压（压力）影响；孔径影响扩散但不改本征α。9.煤制油装置酸性水汽提塔顶气最常用的处理方式是A.直接焚烧 B.克劳斯回收 C.生物脱硫 D.胺液吸收答案：B解析：汽提塔顶气含H₂S20–40%，克劳斯+SCOT组合可回收硫磺，满足GB31570排放限值。10.下列关于煤基航空煤油（SPK）指标描述错误的是A.芳烃≤0.5v% B.冰点≤47℃ C.烟点≥25mm D.硫含量≤0.1mg/kg答案：D解析：ASTMD7566要求煤基SPK硫≤0.001mg/kg（10ppb），不是0.1mg/kg。11.在煤直接液化循环溶剂中，控制2环己基萘含量＜1wt%的主要目的是A.降低粘度 B.防止结晶堵塞 C.减少腐蚀 D.提高供氢量答案：B解析：2环己基萘熔点>80℃，高含量会在换热器中析出，造成堵塞。12.煤间接液化柴油馏分十六烷值典型范围A.40–45 B.50–55 C.70–80 D.90–100答案：C解析：FT柴油直链烷烃为主，十六烷值高达70–80，远优于国Ⅵ柴油（≥51）。13.下列哪项不是煤制油项目环评中“三废”重点A.高盐水 B.灰渣 C.VOCs无组织 D.放射性废渣答案：D解析：煤本身放射性核素含量低，工艺不产生放射性废渣；高盐水、灰渣、VOCs均需专项评价。14.在煤液化反应器中，氢分压下降0.5MPa，油品产率下降约A.1% B.3% C.8% D.15%答案：C解析：工业数据回归表明，氢分压每降0.1MPa，液体收率降1.5%；0.5MPa对应约8%。15.煤焦油加氢裂化装置循环氢压缩机设置干气密封，密封气源通常选A.净化后燃料气 B.高压氮气 C.循环氢本身 D.装置空气答案：C解析：循环氢纯度>90%，无油、无硫，可避免密封气污染润滑油系统。16.下列哪种助剂可提高FT催化剂机械强度A.SiO₂ B.K₂O C.CuO D.ZnO答案：A解析：SiO₂作为结构助剂，提高Co/SiO₂催化剂压碎强度；K、Cu、Zn主要调电子性质。17.煤制油项目取水指标（t水/t油）先进值应≤A.6 B.10 C.15 D.20答案：A解析：工信部2025年取水定额要求新建煤直接液化项目取水≤6t/t油，间接液化≤7t/t油。18.煤液化油加氢脱氮反应速率常数与温度的关系符合A.Arrhenius方程 B.Langmuir方程 C.Flory方程 D.Antoine方程答案：A解析：脱氮为化学反应，速率常数k=Ae^(−Ea/RT)，服从Arrhenius规律。19.在FT合成水中，有机酸含量最高的是A.甲酸 B.乙酸 C.丙酸 D.丁酸答案：B解析：FT水相中乙酸占有机酸70%以上，来源于CO插入链增长副反应。20.煤直接液化装置紧急泄压阀动作后，最先启动的安全设施是A.火炬分液罐液位联锁 B.氮气注入 C.消防喷淋 D.装置停车答案：B解析：泄压后系统氢浓度高，立即注入氮气稀释至<4%，防止爆炸。二、填空题（每空1分，共20分）21.煤间接液化合成气有效组分（CO+H₂）占比应≥85%，硫含量≤0.1ppm。22.煤液化循环溶剂的最佳供氢指数（Hdonorindex）范围为15–20mgH/g。23.按GB30178，煤制油单位产品综合能耗先进值≤3.6tce/t油。24.FT合成铁基催化剂活化气体通常采用H₂/CO=2，温度280–320℃。25.煤焦油加氢裂化装置热高分气液比（V/L）设计值一般取500–700Nm³/m³。26.煤液化残渣气化采用气流床炉型，氧煤比0.8–1.0Nm³/kg。27.煤基航空煤油掺混比例上限为50v%，需加入芳烃组分以弥补密封膨胀性。28.在Shell气化中，合成气冷却器入口灰颗粒浓度设计保证值≤50mg/Nm³。29.煤制油项目废水“零排放”最后一步多采用蒸发结晶+冷冻分盐工艺。30.煤直接液化第一反应器液时空速（LHSV）一般控制在0.2–0.4h⁻¹。三、判断题（每题1分，共10分）31.煤液化油芳烃含量高于石油基柴油，因此其密度更低。 ×解析：芳烃密度大，煤液化油密度0.86–0.90g/cm³，高于石油柴油0.82–0.84g/cm³。32.FT合成水相经汽提后可直接回用至循环冷却水系统。 ×解析：仍含微量醇、酸，需经生化或高级氧化后才能回用。33.煤间接液化装置副产LPG可作为裂解制乙烯原料。 √解析：FTLPG烯烃含量低、杂质少，是优质乙烯料。34.煤焦油加氢裂化采用NiMo/Al₂O₃催化剂时，MoO₃含量越高，脱氮活性越强。 √解析：Mo为主要活性相，Ni为助剂，提高Mo分散度，增强C–N键断裂。35.煤液化装置循环氢中CO₂浓度升高会促进催化剂积碳。 √解析：CO₂发生逆水煤气反应生成CO，CO裂解析碳。36.煤制油项目碳捕集率≥50%即可申请CCER备案。 ×解析：需≥60%且额外性论证，2025年新规。37.煤直接液化残渣的H/C原子比通常低于原煤。 √解析：残渣富集稠环芳烃与沥青质，H/C<0.8，低于烟煤0.9–1.0。38.FT蜡裂解制α烯烃，裂解温度越高，α烯烃选择性越高。 ×解析：温度过高发生二次裂解和芳构化，α烯烃选择性下降。39.煤制油装置高压换热器采用双相钢2205可有效防止Cl⁻应力腐蚀。 √解析：2205含Mo，耐Cl⁻点蚀当量>32，适用于高盐环境。40.煤液化油加氢脱硫反应级数对H₂S为负一级。 √解析：H₂S竞争吸附活性位，抑制加氢脱硫，表现为负级数。四、简答题（每题6分，共30分）41.简述煤直接液化与间接液化在能量转化效率上的差异及原因。答案：直接液化能量效率58–62%，间接液化42–47%。原因：（1）直接液化省掉气化步骤，减少一次能量损失约8%；（2）间接液化FT合成放热量大，低位热难以完全回收；（3）间接液化多一步变换调整H₂/CO，额外损失5–6%；（4）直接液化氢耗低（6–8wt%），间接液化需外加H₂，制氢能耗高。42.说明煤焦油加氢裂化装置“热高压分离器+冷低压分离器”组合的优点。答案：（1）热高压分离器（温度200℃、压力15MPa）先分离重质组分，减少冷却负荷；（2）热高分气相进冷却器，避免重质蜡凝结堵塞；（3）冷低压分离器（40℃、0.5MPa）进一步回收轻烃，降低压缩机负荷；（4）两段分离减少含硫污水量30%，降低汽提塔规模；（5）提高氢气纯度，循环氢中C₃+≤0.5v%，延长催化剂寿命。43.列举三种降低煤制油项目水耗的技术措施并给出量化效果。答案：（1）空冷替代水冷：循环水蒸发损失由2.5%降至0.6%，年节水120万t（100万t/a规模）；（2）高盐水深度浓缩：采用正渗透+蒸发结晶，回收率由85%提至98%，新鲜水取水量由7.2t/t降至5.1t/t；（3）工艺冷凝液回用：FT合成水经除油、除酸、离子交换后电导≤1μS/cm，回用至锅炉补水，年节水45万t。44.阐述FT合成铁基催化剂失活的三类机理及工业再生方法。答案：（1）硫中毒：H₂S与Fe形成FeS，活性下降，采用高温H₂还原再生，温度400℃、时间12h；（2）积碳：CO歧化生成碳纳米管，堵塞孔道，采用含O₂0.5%的氮气烧碳，温度300℃，烧碳速率<0.5wt%/h；（3）相变：Fe₅C₂氧化为Fe₃O₄，活性下降，采用CO/H₂=1/1再碳化，280℃、24h，恢复碳化铁相。工业上设置在线切换反应器，再生周期90–120d。45.煤液化油生产国Ⅵ柴油需重点调整哪些指标？给出技术路径。答案：（1）多环芳烃≤7wt%：采用加氢裂化+异构降凝，温度380℃、氢分压12MPa，空速1.0h⁻¹；（2）十六烷值≥51：通过选择性裂化减少侧链，提高正构烷烃比例；（3）密度820–845kg/m³：引入部分异构化，控制密度；（4）硫≤10ppm：采用NiMoW/Al₂O₃催化剂，体积空速2h⁻¹，反应温度340℃；（5）润滑性：HFRR磨斑直径≤460μm，加入150ppm脂肪酸酯型抗磨剂。五、计算题（共30分）46.（10分）某煤直接液化装置年处理洗精煤300万t（干基），煤样工业分析：Mad3.5%，Aad8.2%，Vad32%，FCad56.3%；元素分析Cdaf83.2%，Hdaf5.6%，Ndaf1.4%，Sdaf0.8%，Odaf9%。假设液化转化率（daf煤）为90%，氢耗7wt%（对daf煤），循环溶剂供氢量折合1.2wt%（对daf煤），剩余氢由新鲜H₂补充。求：（1）年新鲜氢气消耗量（万Nm³）；（2）若制氢装置采用水煤浆气化+变换+PSA，比能耗3.2Gcal/万Nm³H₂，求年制氢能耗（Gcal）。答案：（1）daf煤量=300×(1−0.035−0.082)=264.9万t氢耗=264.9×0.07=18.543万t供氢溶剂提供=264.9×0.012=3.179万t需新鲜H₂=18.543−3.179=15.364万tH₂密度0.0899kg/Nm³→15.364×10⁴×10³/0.0899=17.09×10⁸Nm³=17.09亿Nm³（2）制氢能耗=17.09×3.2=54.69×10⁶Gcal解析：注意扣除溶剂供氢，避免重复计算；单位换算1t=1000kg，1万t=10⁷kg。47.（10分）某FT合成回路进气量30万Nm³/h（干基），组成：CO45%，H₂45%，CO₂5%，CH₄3%，N₂2%；单程转化率CO70%，H₂75%；产物选择性：CH₄8%，C₂–C₄20%，C₅+72%。忽略水气变换。求：（1）出口CO流量（kmol/h）；（2）C₅+产量（t/h）；（3）循环气与新鲜气摩尔比。答案：（1）进口CO=30×0.45=13.5万Nm³/h=13.5×10³/22.4=6027kmol/h反应CO=6027×0.7=4219kmol/h出口CO=6027−4219=1808kmol/h（2）总碳转化=4219kmol/hC₅+选择性72%→碳=4219×0.72=3038kmol/h平均碳数按12计，分子量12×12+26=170kg/kmolC₅+产量=3038×170/1000=516.5t/h（3）出口总气量=进口−反应体积收缩反应消耗H₂+CO=4219+(6027×0.75/0.7)=4219+6468=10687kmol生成CH₄+C₂–C₄=4219×0.08×1+4219×0.2×2=337+1688=2025kmol净减=10687−2025=8662kmol出口气=进口−净减=30×10³/22.4−8662=13393−8662=4731kmol/h循环气=出口气−弛放气，设弛放3%→循环=4731×0.97=4589kmol/h新鲜气=6027kmol/h循环比=4589/6027=0.76解析：注意体积收缩按碳平衡计算；循环比为循环摩尔/新鲜摩尔。48.（10分）某煤制油厂拟建90t/h高盐水蒸发结晶装置，进水TDS45000mg/L，要求结晶产混盐含水率5%，母液回流比2:1，求：（1）蒸发水量（t/h）；（2）混盐产量（t/h）；（3）若采用MVR蒸发，比能耗45kWh/t水，年运行8000h，求年电耗（万kWh）。答案：（1）总盐=90×45/1000=4.05t/h设蒸发Wt/h，母液回流2x，盐平衡：4.05=0.95×(W−x)回流比2:1→x=2(W−x)⇒x=2W/3代入：4.05=0.95×(W−2W/3)=0.95×W/3⇒W=12.79t/h（2）混盐=W−x=12.79−8.53=4