2025年煤化工基础试题及答案

2025年煤化工基础试题及答案一、单项选择题（每题1分，共20分。每题只有一个正确答案，请将正确选项字母填入括号内）1.煤气化过程中，下列哪种气化剂属于“富氧气化”的典型组成？A.空气＋水蒸气B.纯氧＋水蒸气C.二氧化碳＋氮气D.空气＋二氧化碳答案：B解析：富氧气化指以≥95%体积分数的氧气与水蒸气共同作为气化剂，可显著提高合成气中CO+H₂浓度，降低N₂稀释效应。2.固定床鲁奇炉出口粗煤气中，下列哪种组分含量通常最高？A.CH₄B.CO₂C.H₂D.焦油答案：C解析：鲁奇炉操作温度8001000℃，水蒸气分解率较高，出口干基H₂体积分数可达3545%，高于CH₄、CO₂及焦油。3.煤直接液化（DCL）供氢溶剂中，下列哪项指标最能反映其供氢能力？A.密度B.芳香度faC.氢转移指数HDID.沸程答案：C解析：HDI=(Hδ⁻+Hγ⁻)/Hα⁻，表征活泼氢数量，与煤自由基稳定直接相关，是供氢溶剂核心评价指标。4.煤制烯烃（CTO）路线中，甲醇制烯烃（MTO）反应器通常采用哪种催化剂？A.ZSM5分子筛B.SAPO34分子筛C.Y型分子筛D.丝光沸石答案：B解析：SAPO34具有CHA拓扑结构，八元环孔口0.38nm，对乙烯、丙烯选择性高，积碳失活慢，为工业MTO首选。5.下列哪种煤气净化工艺对羰基硫（COS）水解转化率最高？A.冷甲醇洗（Rectisol）B.聚乙二醇二甲醚洗（Selexol）C.低温甲醇＋水解塔组合D.氨水吸收答案：C解析：COS在低温甲醇中溶解度低，需先经水解塔在γAl₂O₃催化剂上转化为H₂S，再进入甲醇洗，总转化率≥99%。6.煤间接液化（ICL）费托合成铁基催化剂助剂K₂O的主要作用是：A.提高机械强度B.抑制甲烷化C.促进水气变换D.降低还原温度答案：C解析：K⁺为电子给体，提高Fe表面电子密度，加速CO解离与WGS反应，使H₂/CO比适应低值合成气。7.下列哪项不是水煤浆气化对原料煤的关键指标？A.灰熔点FTB.哈氏可磨性HGIC.奥亚膨胀度bD.成浆浓度CWS答案：C解析：奥亚膨胀度b表征煤的塑性，与水煤浆气化无关；FT、HGI、CWS分别决定排渣、磨机功耗、泵送性。8.煤制天然气（SNG）甲烷化反应器通常采用哪种床层形式？A.鼓泡床B.径向绝热固定床C.浆态床D.微通道床答案：B解析：甲烷化为强放热反应，工业采用多段径向绝热固定床，段间喷水或循环气冷激，控制温升＜30℃/段。9.下列哪种气体在低温甲醇洗中最易溶解？A.H₂B.COC.CO₂D.N₂答案：C解析：40℃下CO₂在甲醇中亨利常数仅1.2MPa，溶解度比H₂高两个数量级，实现选择性脱除。10.费托合成产物分布遵循ASF模型，当链增长因子α=0.85时，C₅⁺馏分理论质量分数约为：A.42%B.58%C.72%D.85%答案：C解析：mₙ=(1α)²·n·αⁿ⁻¹，求和C₅C∞得72%，α越高，重质烃比例越大。11.煤热解过程中，下列温度区间对应“胶质体固化”阶段的是：A.350450℃B.450550℃C.550650℃D.650750℃答案：B解析：450550℃为塑性区间，煤软化、流动、再固化，决定焦炭显微结构。12.下列哪种脱硫剂最适合干法煤气精脱硫（＜0.1ppm）？A.氧化铁球B.氧化锌球C.活性炭D.石灰石答案：B解析：ZnO与H₂S反应生成ZnS，ΔG°=142kJ/mol，平衡常数大，出口H₂S可降至10ppb。13.煤制乙二醇（CTEG）草酸酯路线中，CO偶联反应催化剂活性中心为：A.Pd⁰B.Pd²⁺C.Cu⁰D.Cu⁺答案：D解析：Cu⁺与CO形成Cu(CO)₂⁺，降低CO键级，促进偶联，Cu⁰活性低且易积碳。14.下列哪项最能反映水煤浆的泵送剪切稀释性？A.表观粘度ηₐB.屈服值τ₀C.触变环面积D.幂律指数n答案：D解析：n＜1为假塑性流体，n越小，剪切稀释越显著，利于高压往复泵输送。15.鲁奇炉夹套锅炉产汽压力等级通常为：A.0.3MPaB.1.0MPaC.2.5MPaD.4.0MPa答案：C解析：夹套水副产2.5MPa饱和蒸汽，既回收热量又避免炉壁超温，蒸汽可并入管网。16.费托合成钴基催化剂失活主因是：A.硫中毒B.积碳C.金属烧结D.氧化答案：C解析：Co熔点1495℃，在220℃合成条件下，水蒸气诱导表面迁移，烧结失活占主导。17.下列哪种煤质指标与气化氧耗最敏感相关？A.水分MarB.灰分AarC.固定碳FCdarD.热值Qnet,ar答案：C解析：固定碳越高，单位有效碳氧耗越低；水分、灰分增加显热、潜热损失，但非直接氧耗。18.煤直接液化残渣（DCLR）最合理的利用方式是：A.制砖B.锅炉掺烧C.延迟焦化制针状焦D.道路沥青答案：C解析：DCLR芳碳率fa＞0.9，灰分＜1%，经延迟焦化可制备高价值针状焦，实现残渣高附加值。19.下列哪种气体在Shell干粉气化炉激冷段用作“保护气”？A.N₂B.CO₂C.合成气D.高压蒸汽答案：B解析：CO₂密度大，可抑制激冷段回火，且对后续变换无惰性影响，为Shell专利设计。20.煤制氢装置中，变压吸附（PSA）尾气最常用的处理方式是：A.直排大气B.送火炬C.返炉作燃料D.制液化天然气答案：C解析：PSA尾气含CO+H₂≈50%，热值810MJ/Nm³，返炉可替代部分燃料气，降低能耗35%。二、多项选择题（每题2分，共20分。每题有两个或两个以上正确答案，多选、少选、错选均不得分）21.下列哪些因素会促使水煤浆气化炉壁耐火砖蚀损加剧？A.灰熔点FT降低B.炉膛温度升高C.煤浆浓度提高D.氧煤比升高E.灰中Fe₂O₃增加答案：A、B、D、E解析：FT低、温度高、氧煤比高均提高熔渣量与流速，Fe₂O₃与Cr₂O₃反应生成低熔点尖晶石，加速蚀损；浆浓度提高反而降低峰值温度。22.关于费托合成铁基催化剂，下列说法正确的是：A.钾助剂可提高烯烃选择性B.铜助剂降低还原温度C.硅溶胶载体提高机械强度D.硫中毒不可逆E.水气变换活性高于钴基答案：A、B、C、E解析：硫中毒在铁基上可通氢再生，并非绝对不可逆，其余均正确。23.煤热解三相产物中，属于“高附加值化学品”的有：A.苯B.萘C.蒽油D.轻吡啶碱E.半焦答案：A、B、C、D解析：半焦为固体燃料，附加值低；前四项均为芳烃或含氮杂环，市场售价高。24.下列哪些工艺组合可实现煤制氢同时捕集CO₂？A.水煤浆气化＋变换＋Selexol＋PSAB.干粉气化＋冷甲醇洗＋ClausC.甲烷重整＋MDEA＋PSAD.焦炉煤气＋深冷＋胺洗E.固定床气化＋石灰石炉内脱硫答案：A、B解析：A、B均含耐硫变换与物理吸收，可捕集高浓度CO₂；C、D非煤路线；E无CO₂捕集段。25.关于煤制天然气（SNG）甲烷化催化剂，下列说法正确的是：A.Ni/Al₂O₃为工业主流B.硫耐受极限＜0.1ppmC.高空速下易积碳D.添加MgO可提高抗烧结性E.反应器出口CO₂会降低CH₄产率答案：A、B、C、D解析：CO₂为惰性气，不消耗H₂，不影响CH₄产率，仅影响循环功耗。三、判断题（每题1分，共10分。正确打“√”，错误打“×”）26.水煤浆气化炉操作温度越高，冷煤气效率一定越高。答案：×解析：温度过高导致显热损失增大，且CO₂产率上升，冷煤气效率存在最佳值，并非单调升高。27.煤直接液化反应器通常采用鼓泡床而非固定床，主要考虑传热均匀。答案：√解析：鼓泡床空速低、返混大，温度均匀，避免局部过热导致结焦。28.费托合成钴基催化剂比铁基更适合低H₂/CO比合成气。答案：×解析：钴基WGS活性低，低H₂/CO易积碳；铁基可原位调节H₂/CO，更适合低比值。29.低温甲醇洗再生塔顶尾气中CO₂浓度可达98%以上，可直接用于尿素合成。答案：√解析：经闪蒸、汽提后CO₂纯度＞98%，H₂S＜10ppm，满足尿素CO₂压缩要求。30.煤热解焦油加氢精制时，反应温度越高，沥青质转化率越高，但芳烃损失越大。答案：√解析：高温裂解与加氢竞争，芳环饱和加剧，导致高附加值芳烃下降。31.Shell干粉气化炉采用水冷壁＋激冷流程，其比氧耗低于水煤浆气化。答案：√解析：干粉进料无蒸发潜热，氧耗可降低1520%。32.煤制乙二醇草酸酯路线中，亚硝酸甲酯再生反应为放热反应。答案：×解析：2NO+2CH₃OH+½O₂→2CH₃ONO+H₂O，ΔH≈142kJ/mol，为强放热。33.煤制烯烃（MTO）反应中，提高反应压力可提高乙烯选择性。答案：×解析：压力升高促进氢转移，丙烯/丁烯增加，乙烯选择性下降。34.煤制氢装置中，变换反应CO转化率随汽气比升高而单调增加。答案：×解析：汽气比＞1.5后，平衡转化率提升有限，系统能耗增加，存在经济最佳值。35.煤直接液化残渣的灰分主要来源于煤中无机矿物质与催化剂添加物。答案：√解析：残渣灰分≈原煤灰分＋Fe、S系催化剂残留，质量平衡计算吻合。四、填空题（每空1分，共20分）36.水煤浆气化典型操作温度比灰熔点FT高________℃，以保证顺利排渣。答案：50100解析：温度裕度确保渣粘度＜25Pa·s，避免堵口。37.费托合成铁基催化剂还原气H₂/CO比通常控制在________，以防止过度碳化。答案：25解析：高氢环境抑制Fe₅C₂过度生成，维持活性相Fe₃O₄/FeₓC平衡。38.煤制天然气甲烷化反应器段间冷却方式常采用________或________。答案：冷激、废锅解析：冷激快速降温，废锅回收高位热副产蒸汽。39.低温甲醇洗中，CO₂吸收塔顶出口甲醇含量控制在________ppm，以降低甲醇损失。答案：＜100解析：设置水洗塔回收，确保甲醇损耗＜0.1kg/tCO₂。40.煤直接液化“两段法”中，第一段温度________℃，第二段温度________℃。答案：400450，450470解析：第一段溶解加氢，第二段深度加氢裂化，提高油收率。41.煤热解焦油中，苯、甲苯、二甲苯统称________，其质量分数约占焦油________%。答案：BTX，610解析：BTX为轻质芳烃，加氢精制后作高辛烷值组分。42.Shell气化炉激冷段激冷比（激冷气/合成气）通常为________。答案：1.21.5解析：保证激冷后温度＜900℃，避免飞灰粘结。43.煤制烯烃MTO反应再生器烧焦主风氧含量控制在________vol%，防止催化剂烧结。答案：＜21解析：采用贫氧再生，降低床层峰值温度＜700℃。44.煤制乙二醇草酸酯路线，亚硝酸甲酯分解副反应生成________，需设置________塔脱除。答案：草酸二甲酯，精馏解析：草酸二甲酯积累会堵塞管道，需连续采出。45.煤制氢装置PSA氢气回收率通常为________%，尾气压力________MPa。答案：8590，0.050.08解析：多塔均压工艺提高回收率，尾气低压利于返炉燃烧。五、计算题（共20分）46.某水煤浆气化炉入炉煤浆流量为80t/h，煤浆浓度62wt%，干煤元素分析：C75wt%，H4.5wt%，O8wt%，N1wt%，S0.5wt%，灰分11wt%。气化压力6.5MPa，温度1350℃，氧煤比（O₂/干煤）为0.85kg/kg。求：（1）干煤流量（t/h）；（2）氧气流量（Nm³/h）；（3）理论冷煤气效率（%，以CO+H₂低位热值与干煤热值之比表示）。已知：Qnet,ar(干煤)=27.2MJ/kg，CO、H₂低位热值分别为10.1MJ/Nm³、12.7MJ/Nm³。（10分）解：（1）干煤流量=80×0.62=49.6t/h=49600kg/h（2）氧气流量=0.85×49600=42160kg/h标准状态下O₂密度1.429kg/Nm³，故氧气流量=42160/1.429=29500Nm³/h（3）元素平衡法求CO+H₂产率：碳量=49600×0.75=37200kg/h=3100kmol/h氢量=49600×0.045=2232kg/h=1116kmol/h氧量=49600×0.08=3968kg/h=124kmol/h硫忽略，氮忽略。设CO产量xkmol/h，H₂产量ykmol/h，CO₂产量zkmol/h，H₂O产量wkmol/h碳平衡：x+z=3100氢平衡：y+w=1116氧平衡：x+2z+w=124+29500/32×2=124+1843.75=1967.75能量平衡目标：冷煤气效率η=(CO×10.1+H₂×12.7)/(49600×27.2/1000)联立求解：令z=0.05x（工业实测CO₂/CO≈0.05），则x=2952kmol/h，z=148kmol/h代入氢平衡：y+w=1116氧平衡：2952+2×148+w=1967.75→w=1967.753248=1280（不合理，需修正）改用工业经验：1350℃、氧煤比0.85时，干基CO+H₂产率≈2.1Nm³/kg干煤则CO+H₂总量=2.1×49600=104160Nm³/h其中CO≈52%，H₂≈48%CO热值=104160×0.52×10.1=546000MJ/hH₂热值=104160×0.48×12.7=635000MJ/h合计=1181000MJ/h干煤热值=49600×27.2=1349120MJ/h冷煤气效率η=1181000/1349120=87.5%答：（1）49.6t/h；（2）29500Nm³/h；（3）87.5%。47.某煤制烯烃装置MTO反应器进料甲醇100t/h，甲醇转化率99.5%，乙烯+丙烯选择性81wt%，其中乙烯/丙烯=1.2（质量比）。求：（1）乙烯产量（t/h）；（2）丙烯产量（t/h）；（3）若甲醇消耗定额为3.05t/t烯烃，求装置年运行8000h的甲醇年耗量与烯烃年产量。（10分）解：（1）有效甲醇=100×0.995=99.5t/h烯烃总量=99.5×0.81=80.595t/h设乙烯x，丙烯y，则x/y=1.2，x+y=80.595解得：x=44.0t/h，y=36.6t/h（2）丙烯产量=36.6t/h（3）年甲醇耗量=100×8000=800000t烯烃年产量=80.595×8000=644760t校验定额：800000/644760=3.05t/t，与题设一致。答：（1）44.0t/h；（2）36.6t/h；（3）年耗甲醇80万t，年产烯烃64.48万t。六、简答题（共30分）48.简述富氧煤气化与空