2025煤化工考试题及答案

2025煤化工考试题及答案一、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.纯氧＋水蒸气B.空气＋水蒸气C.二氧化碳＋水蒸气D.纯氧＋二氧化碳答案：A解析：纯氧与水蒸气共同气化时，水煤气变换反应（CO+H₂O⇌CO₂+H₂）向右移动，H₂产量显著增加，H₂/CO比可达2以上，满足后续甲醇或费托合成需求。2.Shell粉煤气化炉采用下列哪种排渣方式？A.固态干法排渣B.液态熔渣＋水淬C.固态湿法排渣D.气流输送排渣答案：B解析：Shell炉属高温气流床，操作温度1400～1600℃，灰渣以熔融态沿炉壁流入水淬槽，形成玻璃质颗粒，既保证炉内流畅，又固化重金属。3.煤直接液化循环溶剂的主要作用是：A.提供活性氢源并分散煤粉B.降低反应温度C.抑制催化剂失活D.吸收CO₂答案：A解析：循环溶剂富含部分加氢的芳烃，可在400～450℃、15～30MPa条件下提供活性氢，使煤大分子裂解并稳定自由基，防止缩合结焦。4.低温甲醇洗（Rectisol）脱除酸性气的关键操作条件是：A.−30～−60℃，2.8～8.0MPaB.0～10℃，0.1～0.5MPaC.30～50℃，0.5～1.0MPaD.100～120℃，0.1MPa答案：A解析：低温高压下甲醇对CO₂、H₂S的溶解度呈数量级增加，且再生能耗低，是煤化工深冷净化的首选。5.费托合成铁基催化剂在250℃下运行，随反应时间延长，其CO₂选择性升高的主要原因是：A.水煤气变换活性增强B.孔道堵塞C.表面碳化铁减少D.活性相烧结答案：A解析：铁基催化剂同时具有FT与WGS双功能，随反应进行，表面Fe₃O₄相增多，WGS反应加剧，CO₂选择性升高。6.煤制天然气（SNG）甲烷化反应器通常采用的多段绝热固定床，段间设置蒸汽发生器的主要目的是：A.回收反应热并控制温升B.提高CH₄选择性C.降低系统压降D.抑制羰基镍生成答案：A解析：甲烷化为强放热反应（ΔH=−206kJ/mol），段间取热可将每段温升控制在30℃以内，防止催化剂烧结。7.下列哪种煤质指标对气流床气化炉的成浆性影响最大？A.哈氏可磨性指数（HGI）B.灰熔融性温度（ST）C.内水含量（Mad）D.固定碳含量答案：C解析：内水高会降低煤浆浓度，使表观黏度呈指数上升，泵送与雾化困难；一般要求水煤浆浓度≥58%。8.煤间接液化油品中，烯烃含量最高的馏分段是：A.石脑油（C₅–C₁₂）B.柴油（C₁₃–C₂₀）C.软蜡（C₂₁–C₃₀）D.硬蜡（C₃₁⁺）答案：A解析：铁基FT合成α烯烃在低温下易裂解为轻质烯烃，石脑油段烯烃体积分数可达60%以上，而重质段烯烃二次加氢显著。9.在煤焦油加氢裂化过程中，抑制床层压降上升的首选措施是：A.原料预加氢脱金属B.提高反应温度C.降低氢油比D.减小催化剂粒径答案：A解析：焦油中Ni、V、Fe等金属易沉积在催化剂颗粒外表面，形成“蛋壳”式堵塞；预加氢保护剂可截留90%以上金属。10.采用Phenosolvan工艺回收煤气水中氨时，选用的萃取剂是：A.二异丙醚B.甲基异丁基酮C.磷酸三丁酯D.乙酸乙酯答案：B解析：MIBK对酚和氨均有高分配系数，且与水互溶度低，萃取后氨以富盐水形式回收，酚以溶剂相返回。11.煤制烯烃（MTO）反应中，SAPO34分子筛的“笼”尺寸约为：A.0.30nmB.0.43nmC.0.67nmD.1.0nm答案：C解析：SAPO34具有CHA结构，八元环孔口0.38nm，内部超笼0.67nm，可限制C₆以上烃类生成，提高乙烯、丙烯选择性。12.下列哪项不是导致粉煤气化炉烧嘴磨损的主要因素？A.煤粉硬度B.煤粉粒径分布C.氧煤比D.烧嘴冷却水pH答案：D解析：冷却水pH影响腐蚀而非磨蚀；磨损主因是高速（120m/s）煤粉冲击，硬度高、粒径大、氧煤比高均加剧冲刷。13.煤直接液化残渣的软化点通常高于：A.80℃B.120℃C.180℃D.250℃答案：C解析：残渣富含缩合芳烃与催化剂粉末，软化点180～220℃，可用作道路沥青改性剂或气化原料。14.鲁奇固定床气化炉出口煤气中，焦油含量（标态）约为：A.1g/m³B.10g/m³C.50g/m³D.100g/m³答案：D解析：鲁奇炉低温干馏区温度400～600℃，焦油产率高达5～8%（干煤），出口煤气焦油约80–120g/m³。15.煤制乙二醇工艺中，草酸酯合成段CO原料气的最大允许O₂含量为：A.0.1%B.0.3%C.1.0%D.3.0%答案：B解析：Pd/Al₂O₃催化剂对氧极敏感，O₂＞0.3%将导致活性中心氧化失活，并生成CO₂副产。16.下列哪种气体在低温甲醇洗中相对甲醇的溶解度最小？A.H₂SB.COSC.CO₂D.H₂答案：D解析：H₂为非极性小分子，−40℃下亨利常数约为CO₂的1/100，损失最小，是有效气。17.煤制氢装置中，变压吸附（PSA）尾气最常用的处理方式是：A.直接放空B.作为燃气轮机燃料C.返回转化炉燃烧D.深冷回收CO答案：C解析：PSA尾气含CO25–30%、H₂15%、CH₄20%，热值约12MJ/m³，返回转化炉可替代部分天然气，节能10%以上。18.煤液化油加氢精制，最难脱除的杂原子是：A.硫B.氮C.氧D.氯答案：B解析：氮杂环（咔唑、喹啉）空间位阻大，C–N键能高，需高温高压（380℃、15MPa）才能深度加氢断裂。19.气流床气化炉采用水冷壁结构，其向火面挂渣层厚度一般控制在：A.1–3mmB.5–10mmC.15–25mmD.30–50mm答案：C解析：稳定挂渣15–25mm可形成“以渣抗渣”保护层，既隔热又抗冲刷；过厚易脱落堵塞排渣口。20.煤基合成气发酵制乙醇，微生物最敏感的抑制物是：A.HCNB.NH₃C.H₂SD.苯酚答案：A解析：HCN浓度＞0.1ppm即可使Clostridiumljungdahlii氢化酶失活，需酸洗＋催化水解至＜10ppb。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.关于德士古（Texaco）气化炉，下列说法正确的是：A.采用水煤浆进料B.气化温度1350～1450℃C.液态排渣D.碳转化率可达99%E.烧嘴为外混式答案：ABCD解析：Texaco烧嘴为内混式三通道（氧—浆—氧），E错误；其余均正确。22.煤制天然气项目环境影响评价中，必须考虑的温室气体包括：A.CO₂B.CH₄C.N₂OD.SF₆E.HFC23答案：ABC解析：煤化工过程CO₂排放强度大，CH₄泄漏源于甲烷化及管线，N₂O产生于燃气锅炉脱硝副反应；SF₆、HFC23不相关。23.下列措施可有效降低煤直接液化油中芳烃含量的有：A.提高反应压力B.延长反应时间C.提高催化剂活性D.增加溶剂循环比E.提高反应温度答案：ABC解析：高压、长停留时间、高活性催化剂促进芳环加氢饱和；高温反而促进缩合，溶剂循环比对芳烃影响小。24.低温甲醇洗系统发泡的可能原因有：A.甲醇中水含量升高B.灰分带入C.表面活性剂杂质D.气速过高E.甲醇温度过低答案：ABCD解析：水↑降低表面张力，灰分与酚类作固相成核剂，气速高剪切起泡；温度过低黏度↑反而不易发泡，E不选。25.煤基聚甲醛（POM）装置中，甲醛浓缩塔真空度不足会导致：A.塔釜温度升高B.甲醛聚合C.塔顶甲醛损失增加D.副产甲酸增加E.催化剂碱耗降低答案：ABCD解析：真空度↓→沸点↑→釜温↑→甲醛自聚→塔顶携出↑；高温亦促进Cannizzaro反应生成甲酸；碱耗因酸度↑而增加，E相反。26.下列属于煤气化细渣资源化利用途径的有：A.水泥混合材B.橡塑填料C.土壤改良剂D.铝硅合金原料E.燃料电池电极答案：ABCD解析：细渣富SiO₂、Al₂O₃，活性高，可替代部分水泥或作填料；经碱熔—酸浸可制铝硅合金；E尚未工业化。27.煤制氢装置中，水气变换（WGS）反应器段间冷却方式可采用：A.原料气换热B.蒸汽过热C.锅炉给水预热D.脱盐水加热E.空气冷却答案：ABCD解析：WGS出口气280～420℃，热量可用于预热原料、产蒸汽、加热锅炉水；空气冷却效率低且占地大，工业上不采用。28.关于SAPO34催化剂失活，下列说法正确的是：A.高温水热导致骨架脱铝B.积炭堵塞孔道C.铁杂质促进副反应D.再生温度超过700℃将不可逆失活E.磷流失降低酸性答案：ABCDE解析：SAPO34热稳定性低于ZSM5，700℃以上骨架塌陷；Fe杂质催化烯烃裂化为烷烃；P流失削弱B酸中心，均导致选择性下降。29.煤液化循环溶剂加氢反应器采用滴流床时，需重点监控的参数有：A.液时空速（LHSV）B.氢油比C.床层压降D.轴向温差E.溶剂水含量答案：ABCD解析：滴流床为气液固三相，LHSV过高反应深度不足，氢油比低则供氢不足；压降↑预示堵塞，温差大出现热点；水含量对滴流床影响较小。30.下列属于煤制烯烃项目碳足迹核算边界的有：A.煤炭开采甲烷泄漏B.合成气制备C.甲醇合成D.MTO反应E.烯烃聚合答案：ABCD解析：烯烃聚合属下游石化，不在煤化工边界；其余均需计入。三、判断题（每题1分，共10分。正确打“√”，错误打“×”）31.鲁奇炉气化层温度越高，出口煤气中CH₄含量越低。答案：√解析：高温利于CO、H₂生成，甲烷化反应逆向移动，CH₄＜2%。32.煤直接液化催化剂添加量越多，油收率一定越高。答案：×解析：催化剂过量导致设备磨损、固液分离困难，且增加灰分，油收率反而下降。33.低温甲醇洗中，H₂S吸收塔通常位于CO₂吸收塔下游。答案：×解析：H₂S在CO₂之前吸收，避免CO₂竞争吸收导致H₂S超标。34.费托合成钴基催化剂比铁基更适合高CO₂含量的合成气。答案：×解析：Co基几乎无WGS活性，CO₂为惰性组分，导致碳效率低；铁基可利用CO₂通过WGS补氢。35.煤制天然气项目，甲烷化催化剂对S、Cl、As均敏感，需精脱硫至＜0.1ppm。答案：√解析：Ni基甲烷化催化剂遇S、Cl、As形成稳定化合物，永久失活。36.水煤浆浓度每提高1%，气化氧耗下降约0.8%。答案：√解析：浓度↑减少蒸发水耗热，氧耗近似线性下降，经验值0.7–1.0%。37.煤焦油加氢裂化采用NiMo/Al₂O₃催化剂时，Mo主要提供加氢活性，Ni提供裂化活性。答案：×解析：Ni促进加氢，Mo提供C–S、C–N氢解活性，二者协同。38.煤制乙二醇草酸酯合成反应，CO分压越高，草酸酯选择性越高。答案：√解析：主反应2CO+2RONO→(COOR)₂+2NO，高压抑制副产碳酸酯。39.煤气化细渣比表面积越大，越适合用作吸附剂。答案：√解析：比表面积＞300m²/g的细渣经碱活化可制廉价吸附剂，对COD、重金属去除率＞90%。40.煤液化油加氢精制段，反应温度超过420℃将导致大量环烷烃开环。答案：×解析：420℃以上主要发生芳烃缩合和裂化，环烷烃开环需贵金属催化剂及更高氢压。四、填空题（每空1分，共20分）41.气流床气化炉烧嘴头部材质通常选用__________＋__________复合涂层，以抗高温熔渣冲刷。答案：Inconel625；碳化钨42.煤直接液化典型操作压力为________MPa，温度________℃。答案：17–30；400–45043.低温甲醇洗再生塔顶酸性气中H₂S浓度一般控制在________%以上，以保证后续克劳斯装置稳定燃烧。答案：2544.费托合成铁基催化剂助剂K₂O的作用是________电子助剂，促进________反应。答案：给；CO解离45.煤制天然气项目，每千标方SNG约消耗合成气________Nm³，副产高压蒸汽________吨。答案：2500–2700；0.9–1.146.煤焦油蒸馏切取230–300℃馏分称为________油，是制取________的主要原料。答案：洗油；萘、苊、氧芴47.煤制烯烃项目中，甲醇合成催化剂活性相为________，载体为________。答案：Cu/ZnO；Al₂O₃48.煤气化废水“酚氨回收”工段，脱酚萃取剂选用________，脱氨采用________汽提。答案：二异丙醚；蒸汽49.煤液化残渣气化制氢，采用________气化炉，氧煤比约为________Nm³/kg。答案：气流床；0.8–1.050.煤基聚甲醛装置中，甲醛浓缩塔真空度常维持在________kPaA，塔顶温度约________℃。答案：10–15；45–55五、简答题（每题6分，共30分）51.简述Shell粉煤气化炉水冷壁“以渣抗渣”机理。答案：高温下灰渣熔融，沿水冷壁面向下流动，在壁面形成15–25mm厚度的稳定固态渣层；外层熔渣不断替换内层，避免耐火砖直接暴露于1400℃高温及高速气流；渣层导热系数低（＜1W/m·K），降低壁面热流密度至＜250kW/m²，保护水冷壁管；同时熔渣对碱金属、硫侵蚀具有屏障作用，延长壁寿命至＞10年。52.煤制天然气项目如何实现CO₂近零排放？答案：①高CO₂合成气进入甲烷化前，先经低温甲醇洗捕集90%以上CO₂；②捕集CO₂一部分用于尿素、纯碱、食品级销售；③剩余CO₂经压缩—干燥—管道输送至油田驱油（CCUS），提高采收率10–15%；④甲烷化副产高压蒸汽驱动CO₂压缩机，降低外购电；⑤采用干法气化、废锅回收减少工艺CO₂产生；⑥尾矿、炉渣碳化封存少量CO₂；通过以上组合，全厂碳利用率＞55%，实现近零排放。53.比较铁基与钴基费托催化剂在煤间接液化中的优劣。答案：铁基：优点—成本低、WGS活性高，可处理低H₂/CO比（0.5–1.0）合成气，产物烯烃高、可调；缺点—CO₂选择性高（＞30%），需复杂产品分离，易磨损。钴基：优点—CO₂选择性＜5%，链增长概率高，柴油馏分＞80%，稳定性好；缺点—价格高（＞$50/kg），对S、Cl敏感，需深度净化（S＜0.1ppm），无WGS活性，需高H₂/CO比（2.0–2.2），需额外变换单元。54.说明煤焦油加氢裂化装置“催化剂级配”策略。答案：自上而下：①保护剂（大孔、低活性、高孔隙率）—脱金属、截留胶质；②加氢脱金属（HDM）催化剂—NiMo/Al₂O₃，大孔径15–25nm，深度脱Ni、V；③加氢脱硫（HDS）催化剂—CoMo/Al₂O₃，中孔，350℃脱S至＜500ppm；④加氢脱氮（HDN）催化剂—NiMo/Al₂O₃，小孔、高活性，380℃脱N至＜50ppm；⑤裂化催化剂—NiW/USY，酸性适中，开环异构；级配降低床层压降、延长运行周期至＞8000h。55.煤制乙二醇草酸酯合成反应中，如何抑制亚硝酸酯（RONO）分解？答案：①控制反应温度100–120℃，避免局部过热；②采用列管式反应器，管外锅炉给水取热，保持等温；③CO进料中O₂＜0.3%，减少RONO氧化；④加入微量NO（1–2%）维持RONO/NO平衡；⑤反应器材质选用316L＋Ti衬里，避免Fe、Ni催化RONO分解；⑥快速移走反应热，缩短停留时间至＜2s，减少副产碳酸酯。六、计算题（共30分）56.（10分）某Shell气化炉日投煤量2000t（干基），煤含C80%、H4%、O10%、灰6%，气化剂为纯氧＋少量蒸汽，操作压力4.0MPa，碳转化率98%，合成气中CH₄体积分数0.5%，CO₂2.5%，H₂30%，CO65%（干基）。求：（1）日耗氧量（Nm³/d）；（2）日产合成气量（干基，万Nm³/d）；（3）比氧耗（Nm³O₂/1000Nm³(CO+H₂)）。答案：（1）碳转化量=2000×0.8×0.98=1568t/d=1.568×10⁶kg/d=1.307×10⁸molC/d设合成气总量为VNm³/d，则：CO=0.65V，H₂=0.30V，CH₄=0.005V，CO₂=0.025VC平衡：0.65V/22.4+0.005V/22.4+0.025V/22.4=1.307×10⁸解得V=4.24×10⁶Nm³/d=424万Nm³/dH原子平衡：煤中H=2000×0.04=80t/d=4×10⁷molH/d合成气中H=2×0.30V/22.4+4×0.005V/22.4=2.52×10⁷molH/d需额外蒸汽提供H=1.48×10⁷molH₂O