2025年煤化工考试试题及答案

2025年煤化工考试试题及答案一、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.在煤气化过程中，下列哪种气化剂最适合制备高H₂/CO比的合成气？A.空气B.氧气+水蒸气C.二氧化碳D.氮气答案：B解析：氧气+水蒸气气化时，水蒸气变换反应（CO+H₂O⇌CO₂+H₂）向右移动，显著提高H₂/CO比，适合后续合成氨或甲醇。2.鲁奇加压气化炉排渣形态通常为：A.干粉B.熔融液态渣C.灰渣球D.飞灰答案：B解析：鲁奇炉操作温度高于灰熔点，灰渣呈熔融态，经激冷破碎后排出，可降低灰渣含碳量。3.煤直接液化循环溶剂的主要作用是：A.提供氢源B.分散煤粉并溶解自由基碎片C.降低系统黏度D.抑制催化剂失活答案：B解析：循环溶剂（供氢溶剂）通过氢穿梭机制稳定煤热解产生的自由基，防止缩合生焦。4.下列哪种煤气净化工艺对羰基硫（COS）水解效率最高？A.低温甲醇洗B.聚乙二醇二甲醚法C.氧化铁干法D.钴钼加氢+水解答案：D解析：钴钼加氢先将COS加氢转化为H₂S，再经水解塔彻底脱除，总转化率>99%。5.煤制烯烃（MTO）反应中，导致催化剂积碳失活的最主要中间体是：A.乙烯B.二甲醚C.芳烃D.甲烷答案：C解析：芳烃在SAPO34孔道内强吸附，进一步氢转移生成稠环芳烃，堵塞孔道。6.壳牌气化炉与Texaco气化炉最关键的结构差异在于：A.喷嘴数量B.是否采用水冷壁C.是否采用废锅流程D.进煤方式答案：C解析：壳牌采用上行式废锅回收高温合成气显热，Texaco采用激冷流程，影响后续蒸汽平衡。7.煤间接液化费托合成中，链增长概率α值增大，产品分布将：A.向轻烃移动B.向重质蜡移动C.不变D.甲烷选择性升高答案：B解析：α增大表示表面碳链终止概率降低，产物向长链烃（蜡）方向移动。8.下列哪种煤质指标对Shell气化炉氧耗影响最显著？A.水分B.灰分C.固定碳D.哈氏可磨指数答案：B解析：灰分升高需额外显热熔融，氧耗线性增加，每增加1%灰分氧耗约增0.8%。9.煤制天然气（SNG）甲烷化反应器通常采用的多段绝热固定床，段间设置的是：A.冷激气B.蒸汽注入C.急冷油D.循环水答案：A解析：段间喷入冷合成气或循环产品气，控制温升<30℃，防止催化剂烧结。10.低温甲醇洗再生塔顶酸性气中H₂S浓度偏低，最可能原因是：A.甲醇流量过大B.热再生塔底温度低C.甲醇中水含量偏高D.吸收塔温度低答案：C解析：水含量高会降低H₂S溶解度，导致解析气浓度下降，需通过甲醇精馏脱水。11.煤焦油加氢裂化过程中，抑制结焦的核心操作变量是：A.提高反应压力B.降低空速C.提高氢油比D.降低反应温度答案：C解析：高氢油比可快速饱和多环芳烃，减少自由基缩合，工业装置氢油比常>1000:1。12.下列哪种催化剂最适合煤制乙二醇草酸酯路线加氢段？A.CuZnAlB.Pd/Al₂O₃C.NiMoWD.Ag/SiO₂答案：B解析：草酸二甲酯加氢制乙二醇需高选择性Pd基催化剂，抑制过度加氢生成乙醇。13.煤气化细灰经熔融气化炉再循环，主要目的是：A.降低灰渣含碳B.提高冷煤气效率C.回收钠钾催化剂D.减少飞灰排放答案：A解析：细灰含碳20~40%，熔融炉高温区碳转化>98%，可降至<2%。14.煤直接液化装置中，设置高压高温分离器的核心目的是：A.回收氢气B.防止轻油二次裂解C.降低系统压降D.减少沥青烯沉积答案：D解析：高温分离使重质油保持溶解状态，避免沥青烯在冷却器壁面析出堵塞。15.下列关于煤制芳烃（MTA）的说法正确的是：A.采用ZSM5分子筛，产物以苯为主B.反应压力越高，芳烃选择性越高C.甲醇空速升高，PX选择性升高D.催化剂需周期再生答案：D解析：MTA反应积碳快，需采用循环流化床连续烧焦，ZSM5改性后PX选择性>90%。16.鲁奇炉煤气中苯酚含量高，最佳脱除位置在：A.煤气冷却器前B.低温甲醇洗后C.变换炉前D.酚氨回收装置答案：D解析：酚氨回收设在初冷后，利用剩余氨水萃取酚，塔底酚钠盐送焦油装置。17.费托合成浆态床反应器设置蜡过滤器的目的是：A.控制浆液黏度B.降低催化剂损失C.回收重质蜡产品D.防止气泡聚并答案：A解析：蜡浓度过高导致浆液黏度>30mPa·s，传质恶化，需连续过滤蜡保持催化剂悬浮。18.煤制氢装置PSA尾气的最佳利用方式是：A.直接放空B.送燃气轮机C.送气化炉作喷嘴冷却D.送甲烷化作原料答案：B解析：PSA尾气热值~10MJ/m³，经燃气轮机发电，能量利用率>55%。19.下列哪种助剂可提高草酸酯加氢催化剂抗CO中毒能力？A.ZnOB.La₂O₃C.K₂OD.B₂O₃答案：B解析：La₂O₃提供氧空位，促进CO氧化脱附，减少Pd中心毒化。20.煤焦油蒸馏塔顶油用作加氢裂化原料前，需先进行：A.碱洗脱酚B.酸洗脱氮C.加氢脱金属D.溶剂脱沥青答案：A解析：塔顶油酚含量>5%，碱洗可回收酚钠，避免酚在加氢段耗氢生成水。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.下列哪些措施可降低Shell气化炉飞灰含碳？A.提高炉膛温度B.减小煤粉粒径C.提高氧煤比D.增加炉膛高度答案：A、C解析：高温与高氧煤比延长碳颗粒停留时间，提高燃尽率；粒径过小易随气流逃逸。22.煤制烯烃装置甲醇合成催化剂失活的原因包括：A.硫中毒B.水热烧结C.铜微晶长大D.钾迁移答案：A、B、C解析：CuZnAl系催化剂对硫敏感，水热环境导致ZnO重排，铜晶粒>15nm活性下降。23.关于煤直接液化循环溶剂供氢指数（HDI），下列说法正确的是：A.HDI越高，自由基稳定能力越强B.HDI与芳环数呈正相关C.HDI可通过预加氢提高D.HDI与硫含量无关答案：A、C解析：HDI以四氢萘为基准，预加氢增加环烷结构，提高供氢速率；硫会毒化加氢催化剂。24.费托合成水相副产物处理包括：A.厌氧发酵制沼气B.水气变换制氢C.精馏回收醇酮D.回注气化炉答案：A、C解析：水相含氧有机物5~10%，经精馏得混合醇，残液厌氧产沼气，能量回收>80%。25.低温甲醇洗系统发泡的可能原因：A.甲醇中烃类积聚B.系统氮气泄漏C.甲醇中水含量低D.表面活性剂带入答案：A、D解析：烃类及润滑油形成胶束，降低表面张力，需加入硅酮消泡剂。26.煤制天然气甲烷化催化剂必须具备的性能：A.高温抗烧结B.耐硫酸盐化C.低水热敏感性D.高压抗粉化答案：A、C、D解析：甲烷化放热强，需耐700℃高温；硫已在前工序脱除，无需耐硫。27.下列属于煤焦油加氢裂化轻馏分用途的是：A.高辛烷值汽油组分B.航空煤油C.芳烃抽提原料D.乙烯裂解料答案：A、C解析：加氢裂化石脑油芳潜>70%，是重整制芳烃优质原料；硫氮低，可直接调汽油。28.影响水煤浆气化氧耗的煤质因素：A.灰熔点B.可磨性C.内水D.氧含量答案：A、B、C解析：灰熔点高需提高温度，可磨性差增加粒度，内水高耗蒸发潜热，均增氧耗。29.煤制乙二醇亚硝酸酯再生反应中，下列哪些气体可替代NO循环：A.N₂OB.NO₂C.N₂D.CO₂答案：A、B解析：N₂O、NO₂在Pd催化下与甲醇反应生成亚硝酸甲酯，实现NOx闭环。30.下列关于煤基多联产系统说法正确的是：A.可实现能量梯级利用B.需配套CO₂捕集C.产品方案灵活D.系统能效一定高于单产答案：A、B、C解析：多联产通过品位对口提高能效，但复杂度高，若设计不当反而降低能效。三、判断题（每题1分，共10分。正确打“√”，错误打“×”）31.鲁奇炉煤气中NH₃可在变换炉前彻底分解。答案：×解析：变换催化剂对NH₃无分解活性，需在后续低温段酸水汽提塔脱除。32.费托合成铁系催化剂比钴系更适合高CO₂原料气。答案：√解析：Fe催化剂具水气变换活性，可将CO₂转化为CO，维持合成气H₂/CO比。33.煤直接液化反应器出口物料经减压阀直接进常压蒸馏塔。答案：×解析：需先经高温高压分离器回收氢气，再逐级减压，防止轻组分闪蒸带出催化剂。34.低温甲醇洗吸收塔温度越低，CO₂吸收量越大，但温度过低会导致甲醇黏度升高。答案：√解析：60℃以下甲醇黏度>10mPa·s，传质系数下降，需优化温度梯度。35.煤制烯烃装置甲醇合成回路弛放气主要目的是控制惰性气浓度。答案：√解析：弛放气排放CH₄、N₂，维持循环气惰气<8%，保证合成反应速率。36.煤焦油中喹啉不溶物（QI）加氢后会完全转化为饱和烃。答案：×解析：QI为稠环芳烃聚合物，加氢裂化仍生成多环芳烃，需控制转化率防结焦。37.壳牌气化炉废锅流程副产蒸汽可用于驱动空分压缩机。答案：√解析：废锅产13MPa高压蒸汽，经过热后全厂自用率>90%，降低外购电。38.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>0，为放热反应，需移热。39.煤制天然气甲烷化采用绝热固定床时，段间冷激气可用产品气。答案：√解析：循环产品气CH₄含量高，热容大，可有效控制温升，避免催化剂烧结。40.煤液化残渣（CLR）热值低于原煤，不可作为气化原料。答案：×解析：CLR灰分高但热值仍>25MJ/kg，经研磨后可送气流床气化，实现残渣资源化。四、填空题（每空1分，共20分）41.水煤浆气化喷嘴常用三通道结构，中心通道走________，外环通道走________。答案：氧气；水煤浆解析：中心氧提供高速剪切，外环浆液被雾化，提高碳转化率。42.煤直接液化典型操作条件：温度________℃，压力________MPa。答案：440~470；17~19解析：该区间煤大分子键断裂与加氢速率匹配，过高易生焦。43.费托合成铁催化剂助剂K₂O的作用是________，但过量会导致________。答案：促进CO解离吸附；甲烷选择性升高解析：K提供电子，增强CO吸附，但过量使表面碳过度加氢。44.低温甲醇洗热再生塔底温度控制在________℃，防止甲醇________。答案：105~110；热分解解析：甲醇在>120℃显著分解生成二甲醚，需控制再沸器温度。45.煤制烯烃（MTO）反应SAPO34分子筛孔径约________nm，限制C________以上烃生成。答案：0.38；C6解析：八元环孔口限制大分子扩散，提高乙烯丙烯选择性。46.煤焦油加氢裂化装置，一般要求原料氮含量<________ppm，金属<________ppm。答案：2000；50解析：高氮导致酸中心中毒，金属沉积堵塞催化剂孔道。47.煤制乙二醇亚硝酸酯再生反应器常用________材质，防止________腐蚀。答案：316L；硝酸露点解析：NOx遇水生成硝酸，需耐酸不锈钢。48.煤气化炉壁面渣层厚度由________与________速率共同决定。答案：熔渣沉积；熔渣流动解析：动态平衡决定渣层厚度，影响热阻与炉壁温度。49.煤制天然气甲烷化催化剂载体常用________，活性组分为________。答案：γAl₂O₃；Ni解析：高比表面Al₂O₃分散Ni晶粒，提高高温稳定性。50.煤液化循环溶剂供氢指数（HDI）测定采用________为模型化合物，反应温度________℃。答案：四氢萘；400解析：通过测定四氢萘脱氢率评估溶剂供氢能力。五、简答题（每题6分，共30分）51.简述Shell气化炉与Texaco气化炉在激冷方式上的差异及对下游系统的影响。答案：Shell采用废锅流程，高温合成气经辐射+对流锅炉回收显热，产13MPa蒸汽，合成气出口温度~340℃，干气含汽量低，下游需补蒸汽满足变换要求；Texaco采用水激冷，合成气直接饱和含水~55%，变换无需补汽，但显热损失大，整体效率低~3个百分点。废锅流程设备投资高，但蒸汽可驱动空分，适合大型化；激冷流程简单，适合缺水地区。52.说明煤直接液化装置高压高温分离器设置“减压阶梯”的原因及具体措施。答案：高压高温分离器出口物料含氢>80%，若直接减压，轻组分闪蒸导致温度骤降，沥青烯析出堵塞管道。措施：设置3~4级减压阀组，每级压降2~3MPa，级间设加热器补偿温降，控制温降<20℃/级；同时注入循环溶剂稀释，保持重质油溶解状态，最终降至常压进减压塔。53.列举低温甲醇洗系统发泡的三个典型征兆，并给出应急处理步骤。答案：征兆：①吸收塔压差突增>20kPa；②循环泵电流下降>10%；③甲醇流量波动±15%。应急：立即注入消泡剂（硅酮类）200ppm；降低气负荷至70%；切换至备用过滤器；若无效，停循环泵，甲醇静置分层后撇泡，分析发泡源（烃类、润滑油），针对性清洗。54.煤制烯烃MTO反应为何采用流化床而非固定床？答案：MTO反应放热强（~1700kJ/kg甲醇），固定床温升>50℃，导致催化剂烧结与副产芳烃；流化床可实现等温操作（±5℃），催化剂连续再生烧焦，保持活性；同时流化床便于大型化，单套规模可达180万吨/年甲醇进料，而固定床需多列并联，投资高。55.煤焦油加氢裂化装置如何根据原料性质调整催化剂级配？答案：高金属原料首段装填大孔NiMo保护剂（孔径>20nm），体积占比10%，脱金属率>90%；中段装填强加氢脱氮催化剂（NiW/Al₂O₃），温度380℃，脱氮率>85%；尾段装填分子筛型裂化剂（Ni/HY），控制单程转化率~65%，避免过裂化；若高芳烃，则提高中段比例，降低裂化段温度，减少芳烃饱和耗氢。六、计算题（每题10分，共20分）56.某Shell气化炉日投煤量2200t（干基），煤含碳80.5%、灰分12%，操作压力4.0MPa，碳转化率98%，合成气干基产量153kmol/t煤，其中CO58%、H₂30%、CO₂12%。求：（1）合成气总产量（万Nm³/d）；（2）比氧耗（Nm³O₂/1000Nm³合成气）。答案：（1）日合成气量=2200×153×22.4/10000=75.4万Nm³/d（2）碳平衡：入碳=2200×0.805=1771t/d合成气含碳=2200×0.805×0.98=1735.6t/d合成气中CO+CO₂碳摩尔=(0.58+0.12)×153×2200/1000=235.6kmol/t需氧量：每kmolCO需0.5kmolO₂，每kmolCO₂需1kmolO₂总O₂=235.6×(0.58×0.5+0.12×1)×2200=235.6×0.41×2200=212.5kmol/d比氧耗=212.5×22.4/(75.4×10)=252Nm³O₂/1000Nm³解析：通过元素平衡计算，忽略灰渣残碳2%，结果与工业数据偏差<3%。57.某煤制烯烃装置甲醇进料180t/h，MTO反应甲醇转化率99.8%，乙烯+丙烯选择性80%（质量比乙烯:丙烯=1.1:1），求：（1）乙烯产量（t/h）；（2）若配套聚丙烯装置，丙烯利用率92%，聚丙烯产量（t/h）。答案：（1）有效甲醇=180×0.998=179.64t/h烯烃总量=179.64×0.8=143.71t/h设乙烯x，丙烯y，x/y=1.1，x+y=143.71解得x=75.2t/h，y=68.5t/h（2