2025年煤化工考题及答案详解

2025年煤化工考题及答案详解一、单项选择题（每题1分，共20分。每题只有一个正确答案，错选、漏选均不得分）1.在固定床煤气化过程中，若炉内出现“沟流”现象，最先受到影响的工艺参数是A.蒸汽分解率 B.煤气热值 C.炉篦转速 D.灰渣含碳量答案：A解析：沟流导致气化剂短路，蒸汽未充分参与反应即被带出，蒸汽分解率最先下降；煤气热值、灰渣含碳量变化滞后，炉篦转速为外部调节参数，与沟流无直接因果。2.某煤种镜质组最大反射率Rmax=1.25%，按GB/T57512019分类，其煤化程度最接近A.肥煤 B.焦煤 C.瘦煤 D.贫煤答案：B解析：Rmax1.2%～1.5%区间对应焦煤；肥煤<1.2%，瘦煤1.5%～1.7%，贫煤>1.7%。3.Shell粉煤气化炉激冷段采用“半激冷+半废锅”流程，其设计核心目的是A.降低比氧耗 B.提高甲烷含量 C.回收高位热能并保证渣流动性 D.减少黑水排放答案：C解析：Shell炉高温合成气先经废锅回收～1000℃高位热，再喷水激冷至～900℃保证液态渣流动性，兼顾能效与排渣，与氧耗、甲烷、黑水无直接关联。4.煤直接液化循环溶剂中，最需控制的毒物是A.酚类 B.有机氯 C.氮化物 D.硫化铁答案：B解析：有机氯在加氢条件下生成HCl，造成反应器316L不锈钢应力腐蚀开裂；酚、氮、硫化铁影响催化剂活性而非设备安全。5.某厂低温甲醇洗装置贫甲醇流量突然下降，中控发现泵出口压力正常、电流下降，最可能原因是A.泵叶轮腐蚀 B.换热器内漏 C.泵入口过滤器堵 D.泵出口阀芯脱落答案：C解析：出口压力正常、电流下降说明泵未做功，入口堵塞导致汽蚀，泵效率骤降；叶轮腐蚀伴随振动与电流波动，内漏压力应下降，阀芯脱落压力应升高。6.煤制天然气项目中，甲烷化催化剂Ni/Al2O3失活的首要因素是A.硫中毒 B.积碳 C.烧结 D.水蒸气氧化答案：A解析：硫与Ni形成Ni3S2，不可逆占据活性中心，0.1ppm即显著失活；积碳可烧炭再生，烧结需>700℃，水蒸气氧化需高汽气比。7.下列关于水煤浆气化炉耐火砖寿命的表述，正确的是A.Cr2O3含量越高寿命越长，与Al2O3无关 B.热面温度波动比化学侵蚀更致命 C.铬铝砖挂渣层越厚寿命越短 D.氧煤比升高可延长砖寿命答案：B解析：热震导致砖体剥落是主要失效模式；Cr2O3需与Al2O3协同形成高铬铝尖晶石，挂渣层厚可隔热保护，氧煤比升高提高温度反而加速侵蚀。8.煤焦油加氢裂化装置，为最大限度提高BTX芳烃收率，应选择的工艺路线是A.缓和加氢→延迟焦化 B.全馏分加氢→催化重整 C.深度加氢→固定床裂化→溶剂抽提 D.悬浮床加氢→分馏→芳烃抽提答案：C解析：深度加氢脱除S、N、O，固定床裂化定向开环，溶剂抽提回收BTX；悬浮床过度裂化生成轻质烷烃，重整原料需链烷烃含量高。9.某厂甲醇合成塔催化剂层热点温度持续上移，合成气成分不变，可判断A.催化剂还原不充分 B.塔壁散热增强 C.催化剂活性下降 D.循环比增大答案：C解析：热点上移表明反应后移，催化剂前端失活；还原不充分热点下移，塔壁散热无此规律，循环比增大热点下降。10.煤气化细灰经浮选脱碳，最佳捕收剂为A.煤油+仲辛醇 B.柴油+MIBC C.焦油+松油 D.石脑油+甘油答案：A解析：煤油非极性捕收剂对残炭选择性高，仲辛醇作起泡剂；柴油含芳烃易夹带灰，焦油黏度大，甘油无起泡性。11.在煤制烯烃（MTO）装置中，反应气压缩机一段入口设置水洗塔的主要目的是A.脱除CO2 B.脱除甲醇及二甲醚 C.降低烯烃损失 D.回收热量答案：B解析：水洗塔用急冷水吸收未反应甲醇、二甲醚，防止压缩机喘振及聚合物沉积；CO2由碱洗塔脱除，烯烃损失极小，热量回收在后续系统。12.煤直接液化残渣的软化点通常高于A.80℃ B.120℃ C.160℃ D.200℃答案：C解析：残渣含高芳烃沥青烯、前沥青烯及矿物质，软化点150～180℃，低于160℃无法保证高温输送。13.某厂低温甲醇洗H2S吸收塔液位异常上涨，关小富液调节阀无效，现场液位计引压管伴热蒸汽停供，应首先A.切换备用液位计 B.手动关富液阀 C.降低处理气量 D.投用事故氮气吹扫答案：A解析：伴热停供导致引压管结冰，液位假指示；先确认真实液位再操作，避免误调引发液泛。14.煤制乙二醇工艺中，草酸酯合成催化剂Pd/Al2O3活性下降，最先考虑的毒物是A.NO中微量O2 B.CO中微量H2S C.亚硝酸甲酯中微量水 D.CO中微量H2答案：B解析：H2S与Pd生成Pd4S，不可逆中毒；O2、水可还原或脱除，H2促进加氢副反应但非毒物。15.气流床气化炉烧嘴冷却水系统电导率突然升高，可判断A.烧嘴外壁磨穿 B.冷却水泵气蚀 C.板式换热器内漏 D.脱盐水补充过量答案：C解析：合成气侧含CO2、H2S，内漏后溶于冷却水生成酸，电导率骤升；烧嘴磨穿导致冷却水进入炉内，压力先波动。16.煤焦油加氢装置，为防止反应器床层压降飙升，原料油需控制A.机械杂质<0.1wt% B.水分<500ppm C.钠离子<1ppm D.氯离子<5ppm答案：A解析：焦油含粉尘、焦粒，机械杂质直接堵塞床层；水分、钠、氯影响催化剂活性，但对压降影响次之。17.某厂甲醇精馏三塔流程，常压塔顶温度由64℃升至67℃，产品水溶性试验不合格，可判断A.塔顶冷凝器漏 B.回流比过大 C.预后甲醇中乙醇升高 D.塔釜再沸器结垢答案：C解析：乙醇与甲醇形成最低共沸，常压塔顶温度升高说明乙醇富集，水溶性试验浑浊；回流比大温度应下降，冷凝器漏会带入冷却介质，再沸器结垢影响塔釜温度。18.煤制天然气项目，耐硫变换催化剂活性组分是A.CoMo B.FeCr C.CuZn D.NiW答案：A解析：CoMo/Al2O3耐硫，适用于含H2S合成气；FeCr已淘汰，CuZn、NiW遇硫中毒。19.粉煤气化炉采用高压密相输送，其固气比（kg固/kg气）设计上限通常不超过A.100 B.200 C.400 D.600答案：C解析：固气比>400后摩擦压降指数级上升，易出现噎塞；400为工业经验上限。20.煤液化循环溶剂供氢能力指标中，最重要的一项是A.芳碳率 B.缩合指数 C.氢化芳烃/芳烃比 D.馏程中值答案：C解析：氢化芳烃（四氢萘等）可提供活性氢，直接决定供氢能力；芳碳率高不代表供氢，缩合指数高反而缩合生焦。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.下列措施中，可有效抑制水煤浆气化炉烧嘴头部磨损的有A.烧嘴中心氧比例由15%提至20% B.煤浆浓度由58%提至62% C.采用钴基自熔合金喷涂 D.降低烧嘴压差至0.3MPa E.烧嘴外通道引入旋流角答案：B、C、E解析：提高煤浆浓度降低单位体积冲击动能；钴基合金硬度>HRC60；旋流角使射流贴壁形成保护气膜；中心氧比例提高反而加速烧蚀，压差过低雾化差，煤粒冲刷加剧。22.低温甲醇洗装置氨冷器结冰堵塞的迹象包括A.氨压缩机吸气压力下降 B.甲醇溶液流量下降 C.氨侧出口温度骤降 D.系统总硫超标 E.富液闪蒸罐液位上涨答案：A、B、C解析：结冰导致换热面积减小，氨蒸发量下降，吸气压力降低；甲醇流量因阻力增加而下降；氨出口温度因蒸发受限而骤降；总硫、闪蒸罐液位与结冰无直接因果。23.煤直接液化催化剂“铁系”相比“钴钼系”优势有A.成本低 B.可弃式不回收 C.对硫不敏感 D.加氢活性高 E.抑制缩合生焦答案：A、B、C解析：铁系催化剂以赤泥或FeSO4为原料，成本<1/20，随残渣弃置，硫促进Fe1xS活性相；钴钼系需回收且遇硫中毒，加氢活性及抑焦性能优于铁系。24.下列关于甲醇合成副反应“生成二甲醚”机理，正确的有A.甲醇分子间脱水 B.需酸性中心 C.高温高压促进 D.水可抑制 E.铜基催化剂本身无酸性答案：A、B、D、E解析：二甲醚由两分子甲醇在Al2O3载体酸性中心脱水生成；水可逆抑制平衡；高温促进但高压无直接作用，铜活性中心无酸性。25.煤制烯烃MTO反应，导致催化剂“积碳失活”的碳源包括A.乙烯 B.甲醇 C.二甲醚 D.芳烃trappedincage E.CO答案：B、C、D解析：甲醇、二甲醚在SAPO34笼内生成稠环芳烃，进一步缩合为积碳；乙烯为产物，CO不参与积碳。26.粉煤气化飞灰残碳高的原因有A.氧煤比偏低 B.炉膛温度高 C.煤粒径过粗 D.停留时间短 E.煤浆浓度高答案：A、C、D解析：氧煤比低温度不足，粗颗粒未燃尽，停留时间短；炉膛高温度应降低残碳，煤浆浓度属水煤浆气化参数。27.煤焦油加氢裂化装置，采用“炉前混氢”相比“炉后混氢”优点有A.降低换热器结焦 B.提高反应器入口氢分压 C.降低加热炉负荷 D.减少氢气一次通过量 E.抑制管道结焦答案：A、B、E解析：炉前混氢使油膜处于氢气氛围，抑制热裂化生焦；氢分压高促进加氢；加热炉负荷因热容增加而升高，氢气一次通过量无差异。28.下列属于Shell气化炉废锅段“干式”结渣诱因的有A.煤钙含量高 B.废锅入口温度低 C.合成气速度低 D.煤氯含量高 E.激冷气量过大答案：A、C解析：高钙降低渣黏度，合成气速度<6m/s无法冲刷壁面，导致干渣沉积；入口温度低应促进挂渣，氯、激冷气量与干式结渣无直接关联。29.煤制天然气甲烷化反应器采用“级间补水”可A.抑制催化剂烧结 B.降低出口温度 C.提高CO转化率 D.减少循环比 E.降低设备投资答案：B、C、D解析：水蒸气吸热降低床温，平衡CO+3H2⇌CH4+H2O向左移动，但动力学上低温促进转化，减少循环气量；烧结由温度决定，投资因增加喷嘴而升高。30.甲醇精馏三塔流程中，加压塔再沸器采用蒸汽加热，若蒸汽带水严重，会导致A.塔压升高 B.塔釜温度下降 C.塔顶甲醇水分超标 D.再沸器振动 E.蒸汽耗量增加答案：B、C、E解析：带水降低蒸汽潜热，釜温下降，塔顶水分升高，需加大蒸汽量维持负荷；塔压由冷凝器决定，振动需两相流速度高，一般不明显。三、判断题（每题1分，共10分。正确打“√”，错误打“×”）31.水煤浆气化炉烧嘴压差越大，煤浆雾化粒径越大。答案：×解析：压差越大，喷射速度高，粒径越小。32.低温甲醇洗中，H2S在甲醇中的溶解度随温度升高而降低，随CO2分压升高而升高。答案：√解析：物理吸收，温度升溶解度降；CO2分压升高溶剂密度下降，但对H2S溶解度影响极小，可忽略，题干表述“升高”在工程误差内视为正确。33.煤直接液化催化剂粒度越小，越易分散，但会增加固液分离难度。答案：√解析：纳米铁黑活性高，但过滤负荷大。34.Shell气化炉废锅入口设置“喇叭口”是为了降低合成气速度，防止干式结渣。答案：×解析：喇叭口为加速气流，利用惯性分离熔渣，速度由12m/s提至20m/s。35.甲醇合成铜基催化剂还原时，出水速率越快越好，可缩短开车时间。答案：×解析：快速出水放热剧烈，易烧结，需控制<0.1wt%/h。36.煤制烯烃MTO反应，SAPO34分子筛的“笼”尺寸为0.38nm，恰好允许乙烯、丙烯通过而限制C4+。答案：√解析：CHA笼口8元环0.38nm，择形催化。37.煤焦油加氢裂化装置，循环氢中NH3>100ppm会抑制加氢活性，但可提高油品安定性。答案：√解析：NH3竞争吸附活性中心，但中和酸性物质，减少胶质生成。38.粉煤气化输送采用氮气比CO2更安全，因为N2分子量低，相同质量流量下速度高。答案：×解析：N2惰性但CO2密度高，相同速度下固气比高，且可回收，安全性相当。39.煤制天然气甲烷化反应器出口CO2含量升高，可判断催化剂硫中毒。答案：√解析：硫中毒后CO甲烷化活性下降，变换反应正向进行，CO2增加。40.甲醇精馏常压塔顶温度64℃对应纯甲醇饱和蒸气压，若温度升高1℃，则塔顶甲醇纯度下降约0.5%。答案：√解析：根据Antoine方程，1℃对应蒸气压变化~4.5%，平衡气相水分增加~0.4～0.6%。四、填空题（每空1分，共20分）41.水煤浆气化炉操作温度通常高于煤灰流动温度（FT）________℃。答案：50～100解析：保证液态排渣，低于FT易堵口。42.低温甲醇洗装置，甲醇再生塔顶冷凝器采用________级冷却，第一级用________介质，第二级用________介质。答案：两；循环水；冷冻盐水（或丙烯冷剂）43.煤直接液化反应器液相空速通常控制在________h1。答案：0.3～0.6解析：保证>90%转化率，空速过高反应不完全。44.Shell气化炉废锅合成气侧入口设计烟速________m/s，出口________m/s。答案：20；12解析：入口高速防堵，出口降低压降。45.甲醇合成反应器催化剂管内壁温度严禁超过________℃，防止铜晶粒长大。答案：290解析：>300℃烧结加速。46.煤制烯烃MTO反应，SAPO34分子筛Si/Al比最佳范围为________，过高导致________，过低导致________。答案：0.1～0.3；烯烃选择性下降（生烷烃）；水热稳定性差47.煤焦油加氢裂化，反应器入口氢油体积比（标准状态）一般控制在________。答案：1000～1500:1解析：保证氢分压>8MPa，抑制生焦。48.粉煤气化密相输送，水平管最小输送速度应大于________m/s，防止________。答案：5；沉积噎塞49.煤制天然气甲烷化，第一级反应器出口CO干基含量设计值<________ppm。答案：50解析：深度甲烷化要求。50.甲醇精馏三塔流程，加压塔操作压力________MPa（表压），对应釜温________℃。答案：0.7～0.8；128～132五、简答题（每题6分，共30分）51.简述水煤浆气化炉“氧煤比”对炉内温度、煤气成分及比氧耗的影响规律，并给出最优区间。答案：氧煤比提高，炉膛温度升高，CO2、H2O含量增加，CO、H2含量下降，比氧耗升高；氧煤比过低，温度不足，灰渣残碳高，比氧耗反而因碳损失增加。最优区间：0.75～0.80Nm3O2/kg干煤浆（以水煤浆浓度58%计），此时炉膛温度~1350℃，灰渣残碳<3%，比氧耗最低~360Nm3O2/1000Nm3(CO+H2)。52.低温甲醇洗装置出现“发泡”现象，列出三种快速应急措施并说明原理。答案：①瞬时注入适量消泡剂（聚醚类），降低表面张力破坏泡沫弹性；②降低吸收段气速，关小原料气大阀或旁路部分气体，减少泡沫剪切；③提高甲醇温度5～8℃，降低黏度加速泡沫破裂；同时加强甲醇过滤，去除发泡前驱物（胶质、FeS）。53.煤直接液化循环溶剂“供氢性”下降，请给出实验室评价方法及合格指标。答案：采用微型高压釜，以四氢萘为参比，溶剂:模型烯烃（1己烯）=4:1，400℃、10MPaH2、30min，测定1己烯加氢转化率。合格指标：循环溶剂供氢指数SHI≥1.2（SHI=样品转化率/四氢萘转化率），氢化芳烃含量≥35wt%，缩合指数CI<0.15。54.Shell气化炉废锅干式结渣与湿式结渣在机理、外观及处理措施上有何区别？答案：干式结渣：高钙低硅灰，渣黏度<2Pa·s，废锅壁温低，灰粒撞击壁面未熔附，呈灰白疏松层，处理采用提高炉温、降低钙硅比、增加壁面气流冲刷；湿式结渣：渣黏度>10Pa·s，合成气温度高，液态渣黏附管壁，呈黑玻璃状，处理采用降低炉温、提高钙硅比、增加激冷气量。55.甲醇合成铜基催化剂失活“硫中毒”与“热烧结”在表征、再生及预防上有何差异？答案：硫中毒：XPS出现Cu2S，活性随硫含量指数下降，不可逆，需更换催化剂，预防采用精脱硫<0.1ppm；热烧结：XRD出现Cu晶粒>20nm，比表面<30m2/g，活性下降缓慢，不可再生，预防控制热点<290℃，采用汽包副产蒸汽及时移热。六、计算题（共30分）56.（10分）某水煤浆气化炉，煤浆流量72t/h，浓度58wt%，干煤元素分析：C75wt%、H4.5wt%、O8wt%、N1wt%、S0.5wt%、灰分11wt%。氧煤比0.78Nm3/kg，求：（1）干煤质量流量；（2）氧气流量；（3）理论干煤气量（Nm3/h，忽略CH4、N2、H2S等微量组分，按CO、H2、CO2计）。答案：（1）干煤=72×0.58=41.76t/h=41760kg/h（2）氧气=41760×0.78=32597Nm3/h（3）C平衡：C→CO+CO2，设CO=x，CO2=y，x+y=41760×0.75/12=2610kmol/hO平衡：来自煤O=41760×0.08/32=104.4kmol/h，来自O2=32597/22.4=1455kmol/h总O=104.4+1455×2=3014.4kmol/h，用于生成CO、CO2：x+2y=3014.4联立得：x=2205.6kmol/h，y=404.4kmol/hH平衡：H→H2，41760×0.045/2=939.6kmol/h=21050Nm3/h干煤气量=(x+y+939.6)×22.4=(2610+939.6)×22.4=79550Nm3/h57.（10分）低温甲醇洗装置，原料气流量100000Nm3/h，含CO235%，要求净化气CO2<2%，吸收压力3.0MPa，甲醇循环量200