2025年(煤化工工程师)煤化工工程试题及答案

2025年(煤化工工程师)煤化工工程试题及答案一、单项选择题（每题1分，共20分。每题只有一个正确答案，错选、多选均不得分）1.在Shell煤气化工艺中，下列哪一项不是影响气化炉耐火砖寿命的主要因素？A.熔渣的化学组成B.炉膛操作温度波动幅度C.煤浆浓度高低D.熔渣的黏度与渗透性答案：C解析：Shell炉为干煤粉气流床，无煤浆，故煤浆浓度与耐火砖寿命无关；其余三项均直接决定渣对砖的侵蚀速率。2.对于固定床鲁奇炉，下列操作参数中最能直接反映炉内“风洞”形成倾向的是：A.炉顶煤气出口温度B.夹套锅炉产汽量C.炉箅转速D.灰锁温度答案：A解析：风洞导致短路，煤气未经高温区即逸出，炉顶温度骤升，是最敏感指标。3.煤直接液化装置中，溶剂加氢的主要目的是：A.提高溶剂闪点B.补充活性氢，抑制自由基缩聚C.降低溶剂密度D.脱除有机氯答案：B解析：煤热解自由基需活性氢封端，否则缩聚成焦；加氢溶剂为“氢载体”。4.在低温甲醇洗（Rectisol）脱除CO₂过程中，若系统水含量超标，最先出现的异常现象是：A.甲醇再生塔顶温度下降B.吸收塔压差升高C.循环甲醇pH值升高D.产品CO₂中总硫含量升高答案：B解析：水使甲醇极性增大，对CO₂吸收能力下降，塔内发泡，压差最先升高。5.煤制烯烃（MTO）装置中，反应器催化剂碳池活性快速下降，最可能关联的原料杂质是：A.有机硅B.有机铁C.有机钙D.有机钠答案：A解析：硅沉积堵塞SAPO34孔道，不可逆失活；铁、钙、钠主要影响热平衡或生焦速率。6.对于水煤浆气流床气化，当煤浆粒度D50从50μm降至30μm时，冷煤气效率的变化趋势及主因是：A.下降，因磨煤电耗增加B.上升，因碳转化率提高C.下降，因浆体黏度升高喷嘴雾化恶化D.基本不变，因停留时间已足够答案：B解析：粒度减小，碳转化率显著提高，冷煤气效率上升；磨煤电耗增加属厂用电，不影响效率定义式。7.在煤制天然气（SNG）甲烷化流程中，通常采用“多段绝热+级间回收”工艺，其主要目的是：A.降低催化剂床层压降B.抑制镍基催化剂高温烧结C.减少循环比，降低电耗D.提高CO单程转化率答案：B解析：甲烷化为强放热反应，级间冷却可控制温升，防止镍晶粒长大失活。8.下列关于煤热解与气化活性关系的描述，正确的是：A.热解焦油产率越高，半焦气化活性越低B.碱金属K的负载可同步提高热解半焦的气化活性C.提高热解终温至1000℃，半焦反应性一定增加D.热解速率与气化活性无耦合关系答案：B解析：碱金属为气化催化剂，可嵌入碳晶格，降低活化能；A项相反，高焦油往往对应高活性半焦。9.在煤制乙二醇（CTEG）草酸酯路线中，亚硝酸甲酯（MN）再生塔尾气NO浓度超标，最直接有效的调节手段是：A.提高酯化反应器CO/O₂比B.降低MN进料温度C.提高再生塔顶压力D.增大尾气循环量答案：A解析：CO/O₂比偏低，MN分解为NO与甲醇，提高该比例可将NO重新酯化为MN，降低排放。10.对于粉煤气化飞灰的“微珠”形态，其最主要影响的是：A.比电阻B.磨蚀性C.堆积角D.真密度答案：C解析：微珠球形度高，堆积角小，易流化，对气力输送有利；磨蚀性主要由硬度决定。11.在煤液化减压塔底泵选型时，必须优先考虑：A.NPSHa与泵必需汽蚀余量差值B.介质固体含量对密封冲刷C.高温下沥青质黏度指数D.泵材质抗H₂S应力腐蚀开裂答案：C解析：塔底液为高温高黏沥青质，黏度指数直接决定泵型（齿轮泵/螺杆泵）及功率。12.采用PengRobinson方程计算煤气化合成气露点时，若忽略CH₄含量，计算露点将：A.偏高B.偏低C.不变D.先高后低答案：A解析：CH₄为轻组分，忽略后气相重组分摩尔分数增大，计算露点温度偏高。13.在煤制氢PSA单元，若产品氢纯度突然从99.99%降至99.5%，最先检查的阀门是：A.产品氢出口调节阀B.废气回收罐入口阀C.吸附塔底部均衡阀内漏D.原料气预热阀答案：C解析：均衡阀内漏导致高压吸附塔向低压塔串气，氢纯度骤降。14.关于德士古气化炉激冷室“黑水管线”结垢，下列措施无效的是：A.添加分散剂B.提高激冷水pH至10C.降低激冷水固含量D.提高管线流速至3m/s答案：B解析：黑水结垢主要为CaCO₃与SiO₂，提高pH会促进CO₃²⁻生成，加速结垢。15.煤制甲醇合成回路中，若循环气中CO₂浓度从3%升至6%，对合成塔热平衡的影响是：A.放热量增加，热点温度上移B.放热量减少，热点温度下移C.放热量增加，热点温度下移D.放热量减少，热点温度上移答案：A解析：CO₂加氢为强放热反应，浓度升高，放热量增加，催化剂床层热点上移。16.在煤液化装置中，采用“溶剂脱灰”工艺，其溶剂与煤浆体积比一般控制在：A.1:1B.2:1C.4:1D.10:1答案：C解析：4:1可保证足够溶解力稀释沥青质，降低黏度，兼顾能耗与设备尺寸。17.对于煤制烯烃急冷塔，若急冷水pH低于6，最易发生的腐蚀类型是：A.均匀腐蚀B.点蚀C.流动加速腐蚀（FAC）D.硫化物应力腐蚀开裂答案：C解析：低pH下碳钢表面氧化膜溶解，水流剪切使膜无法修复，形成FAC。18.在煤气化炉壁面挂渣厚度监测中，最常用的在线无损技术是：A.红外热像+热通量反演B.超声测厚C.射线透照D.电磁超声答案：A解析：红外热像可实时捕捉壁面温度分布，通过热通量模型反演渣厚，无需开孔。19.煤制天然气项目全厂性能考核时，通常以哪一项作为“性能保证值”基准？A.单位产品综合能耗（GJ/kNm³SNG）B.单位投资成本（元/Nm³）C.年运行小时数D.催化剂寿命答案：A解析：能耗为可量化、可重复测试的核心指标，写入EPC合同性能保证条款。20.在煤液化加氢反应器出口，发现NH₄Cl结晶堵塞，最有效的在线处理方法是：A.注水冲洗B.提高反应温度C.降低系统压力D.注入甲醇溶解答案：A解析：NH₄Cl溶于水，短时注水可溶解结晶，恢复流通；升温升压会加剧腐蚀。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.下列因素中，能够显著降低气流床气化炉比氧耗的有：A.提高煤浆浓度B.提高操作温度C.降低煤的灰分D.提高煤反应活性答案：A、C、D解析：提高浓度减少水分蒸发耗热；低灰分减少熔渣热损失；高活性降低氧碳比。温度过高反而增加热损失。22.关于煤液化“溶剂自平衡”描述正确的有：A.溶剂加氢度需与液化残渣性质匹配B.溶剂馏程宜窄，防止轻组分损失C.溶剂中部分重组分可循环至加氢裂化D.溶剂/煤比升高，装置能耗单调下降答案：A、C解析：馏程宜宽，保证供氢与溶解能力；溶剂比过高导致系统热负荷增加，能耗上升。23.在低温甲醇洗装置，造成循环甲醇“发泡”的原因有：A.系统水含量>1%B.甲醇中积累了羰基铁C.吸收塔气速超过液泛点80%D.甲醇中溶解了高分子石蜡答案：A、B、D解析：羰基铁、石蜡、水均降低表面张力，形成稳定泡沫；气速80%液泛点为设计上限，非发泡主因。24.下列属于煤制烯烃（MTO）反应再生系统“碳池”管理指标的有：A.待生剂积碳量B.再生剂含碳量C.再生器密相温度D.催化剂微反活性指数（MA）答案：A、B、D解析：碳池管理核心为控制积碳与再生程度，MA反映分子筛活性；再生器温度为操作参数，非池指标。25.煤气化渣用于建材时，需重点检测的浸出毒性元素有：A.Cr⁶⁺B.AsC.HgD.F⁻答案：A、B、C、D解析：以上均为GB5085.32007规定危险特性鉴别指标，建材利用需满足浸出限值。26.在煤制氢装置，影响变换炉催化剂“反硫化”失活的因素有：A.汽气比过高B.入口H₂S浓度低于20ppmC.床层温度<280℃D.催化剂K₂O助剂含量过高答案：A、B、C解析：汽气比高、H₂S低、低温均使CoMoS活性相转为氧化态，失活；K₂O高促进水解，非反硫化。27.煤液化装置高压分离器（V1101）液位波动大，可能的原因有：A.反应器转化率突降B.减压阀HV1102阀芯冲蚀C.循环氢压缩机带液D.高压换热器内漏答案：A、B、D解析：转化率降导致液相增多；阀芯冲蚀使液位控制不稳；换热器内漏使高压侧液位虚高；压缩机带液为后果非原因。28.下列措施中，可降低煤制甲醇合成回路“驰放气”量的有：A.提高合成塔单程转化率B.增设膜分离回收氢C.提高循环气中惰性气含量D.降低新鲜气中N₂含量答案：A、B、D解析：提高单程转化率、回收氢、降低N₂均减少驰放；提高惰性气含量需更多驰放维持分压。29.关于煤制天然气甲烷化催化剂，描述正确的有：A.Ni/Al₂O₃催化剂最佳使用温区为250500℃B.硫中毒为不可逆失活C.高空速可提高CO转化率但降低选择性D.添加MgO可提高抗积碳性能答案：A、B、D解析：高空速降低转化率，选择性略升；硫与Ni形成Ni₃S₂，不可逆；MgO为碱性，抑制积碳。30.在煤液化“两相加氢”工艺中，属于“轻相”主要组分有：A.四氢萘B.甲基萘C.沥青质D.酚油馏分答案：A、B、D解析：轻相为供氢溶剂馏分，沥青质属重相，在减压塔底排出。三、判断题（每题1分，共10分。正确打“√”，错误打“×”）31.水煤浆气流床气化时，煤浆粒度越细，喷嘴雾化角一定越大。答案：×解析：粒度过细增加黏度，可能使雾化角减小；雾化角受黏度、表面张力、喷嘴结构耦合影响。32.煤液化“溶剂脱灰”工艺中，脱灰率越高，装置总油收率一定越高。答案：×解析：脱灰率过高导致重质油随灰损失，油收率反而下降，需权衡。33.在低温甲醇洗，降低吸收温度可提高H₂S选择性，但会增加甲醇黏度，导致传质系数下降。答案：√解析：温度降低，H₂S溶解度升高，选择性增强；但黏度指数关系使kL下降，需优化。34.煤制烯烃MTO反应器采用“湍动流化床”而非“快速流化床”，主要目的是降低催化剂磨损。答案：×解析：MTO采用快速流化，气固滑移速度大，传热量大，磨损高但可接受；湍动床用于再生器。35.煤气化渣的“玻璃体”含量越高，其火山灰活性指数越大。答案：√解析：玻璃体为无定形硅铝酸盐，活性高；结晶相活性低。36.煤制氢PSA废气热值通常高于甲醇合成驰放气。答案：√解析：PSA废气含大量CO、CH₄，热值约812MJ/Nm³；甲醇驰放气H₂低、N₂高，热值35MJ/Nm³。37.煤液化加氢反应器出口注入“洗涤水”可溶解NH₄Cl，但会促进CO变换反应，导致氢耗增加。答案：×解析：洗涤水温度<300℃，变换反应速率极低，对氢耗影响可忽略。38.对于Shell气化炉，提高氧煤比可使合成气中CH₄含量降至0.1%以下，但比氧耗单调上升。答案：√解析：氧煤比升高，燃烧区温度升高，CH₄完全裂解；但过量O₂增加，比氧耗上升。39.煤制天然气项目，甲烷化催化剂“水热老化”属于可逆失活。答案：×解析：水热老化导致Ni晶粒烧结、载体相变，为不可逆失活。40.在煤制乙二醇亚硝酸酯再生塔，采用“富氧再生”可提高MN收率，但会加剧N₂O副产。答案：√解析：富氧提高NO氧化率，MN收率升；但高温下N₂O选择性升高，需权衡。四、简答题（每题6分，共30分）41.某煤制氢装置采用水煤浆气流床气化（6.5MPa），运行中发现合成气有效气（CO+H₂）含量由80%降至76%，比氧耗升高5%。请列出三条最可能原因并给出诊断方法。答案：（1）煤浆浓度下降：现场取样用快速水分仪测浓度，若<58%，验证储罐搅拌及给水泵冲程。（2）喷嘴磨损导致雾化恶化：停车内窥检查喷嘴出口椭圆度，>1mm需更换；对比运行前后氧流量压力曲线。（3）煤质变差（灰分升高或活性降低）：取样做灰分、热重分析，若灰分>15%或950℃下CO₂反应性<5%/min，可确认；校核炉温是否下降。42.煤直接液化装置减压塔底泵频繁汽蚀，已知塔底液温度420℃、黏度800cSt、密度950kg/m³，泵NPSHr6m，请提出三条改造措施并说明原理。答案：（1）塔底泵降位安装：将泵吸入口降至地面以下4m，提高NPSHa4m，避开汽蚀区。（2）增设塔底循环冷却器：将液温降至380℃，黏度降至200cSt，饱和蒸气压下降，NPSHa裕量增。（3）采用双吸式螺杆泵：降低单级叶轮入口流速，NPSHr降至3m，同时适应高黏度，减少剪切降黏。43.简述低温甲醇洗系统“水含量升高”的三大来源及对应在线控制策略。答案：（1）变换气饱和水：在变换炉出口设低位冷凝液分离器，液位联锁排水；投用高效除沫器。（2）甲醇再生塔再沸器泄漏：再沸器出口甲醇采样测电导，>50μS/cm判定内漏，切至备用，检修堵管。（3）系统补水阀内漏：补水阀后加装流量计，夜间最小流量>0.5t/h触发DCS报警，安排更换阀芯。44.煤制烯烃MTO装置再生器“尾燃”现象（稀相温度>700℃）的危害及抑制措施。答案：危害：烧毁旋风分离器内衬，催化剂微孔坍塌，细粉增加，收率下降。抑制：（1）降低再生器密相床层高度，缩短催化剂停留，减少焦炭燃烧总量；（2）注入适量CO助燃剂（Pt/Al₂O₃），使CO在密相燃尽，避免稀相二次燃烧；（3）在再生器稀相喷入少量粗甲醇，利用汽化吸热降温，控制<650℃。45.煤制天然气项目，如何计算“单位产品综合能耗”？列出公式并说明边界。答案：公式：E=(ΣQi–ΣQe)/VSNG其中：ΣQi—所有输入能源折一次能源量（煤、电、蒸汽、燃料气、催化剂原料能耗等），单位GJ；ΣQe—外输能源折一次能源量（外送电、蒸汽、硫磺等副产品），单位GJ；VSNG—产量，kNm³（0℃，101.325kPa）。边界：从原料煤入厂开始，到SNG产品进入首站计量站；包括空分、气化、变换、净化、甲烷化、公用工程，不含下游管线。五、计算题（每题10分，共20分）46.某干煤粉气流床气化炉操作压力4.0MPa，温度1500℃，煤工业分析（ar）：FC55%，VM30%，Ash10%，M5%；元素分析（daf）：C80%，H5%，O10%，N1%，S4%。假设：碳转化率98%，灰中碳损失2%，合成气中CH₄0.5%（干基），无焦油。求：（1）每1000kg煤产干基合成气量（Nm³）；（2）比氧耗（Nm³O₂/1000Nm³(CO+H₂)）。答案：（1）碳平衡：入炉碳=1000×(10.050.1)×0.8=680kg转化碳=680×0.98=666.4kg生成CO+CO₂+CH₄中碳：666.4/12=55.53kmol设干合成气总量VNm³，则：CH₄碳=0.005V/22.4=0.000223Vkmol剩余碳为CO+CO₂：55.530.000223V又(CO+CO₂)体积=55.530.000223Vkmol干合成气中CO+CO₂+CH₄+H₂+N₂+S化合物=V/22.4需做氧平衡、氢平衡、氮平衡联立（略），得：V=2270Nm³（干基）（2）氧耗：需氧用于碳部分氧化、氢燃烧，经元素平衡得O₂=480Nm³CO+H₂体积=0.95×(55.530.000223V)×22.4+H₂量=1920Nm³比氧耗=480/1920×1000=250Nm³O₂/1000Nm³(CO+H₂)47.煤制甲醇装置，合成塔出口气组成