2025煤化工试题题库及答案

2025煤化工试题题库及答案一、单项选择题（每题1分，共20分）1.在煤气化过程中，下列哪种气化剂属于“非氧气化”路线？A.空气B.富氧空气C.水蒸气D.二氧化碳答案：C解析：水蒸气气化属于非氧气化，反应为C+H₂O→CO+H₂，不引入O₂，避免氮气稀释合成气。2.鲁奇加压气化炉最突出的结构特征是：A.干粉煤进料B.液态排渣C.旋转炉箅布气D.顶部喷烧器答案：C解析：鲁奇炉采用旋转炉箅均匀布气，保证固定床层温度梯度可控，液态排渣为Shell炉特征。3.煤直接液化循环溶剂的主要作用是：A.提供活性氢B.降低黏度C.抑制结焦D.以上均是答案：D解析：循环溶剂含部分加氢芳烃，可供给活性氢、稀释煤浆、稳定自由基，抑制结焦。4.费托合成钴基催化剂与铁基相比，其优势在于：A.耐硫性强B.链增长因子高C.成本低D.反应温度窗口宽答案：B解析：Co基催化剂α值可达0.9以上，更适合生产长链重质烃，铁基α约0.7～0.8。5.煤制天然气甲烷化反应CO+3H₂⇌CH₄+H₂O的ΔH°298K约为：A.−206kJ·mol⁻¹B.−41kJ·mol⁻¹C.+165kJ·mol⁻¹D.−520kJ·mol⁻¹答案：A解析：甲烷化为强放热反应，绝对值206kJ，工程上需多级绝热反应器控制温升。6.下列哪种脱硫剂最适合用于150℃低温干法煤气脱硫？A.ZnOB.Fe₂O₃·H₂OC.活性炭D.分子筛5A答案：A解析：ZnO在120～400℃可与H₂S快速反应生成ZnS，精度<1ppm，适合低温精脱硫。7.煤制烯烃（MTO）反应中，SAPO34分子筛易失活的主要原因是：A.骨架脱铝B.积炭堵塞孔道C.金属烧结D.水热崩塌答案：B解析：MTO为典型的烃池机理，烯烃二次反应生成稠环芳烃，堵塞八元环孔口，需频繁再生。8.对于Shell粉煤气化，下列哪项操作参数对冷煤气效率影响最大？A.氧煤比B.汽煤比C.煤粉粒径D.炉膛压力答案：A解析：氧煤比直接决定燃烧份额，过高降低冷煤气效率，过低则排渣困难，需权衡。9.煤间接液化油品加氢精制时，最难脱除的杂原子是：A.氧B.氮C.硫D.氯答案：B解析：氮杂环加氢脱氮需断裂C–N键，反应活化能高，需更高氢分压及NiMo/Al₂O₃催化剂。10.下列关于煤焦油加氢裂化叙述正确的是：A.反应温度越高，芳烃开环率越低B.反应压力越高，催化剂积炭越快C.提高空速可提高柴油收率D.适度回炼重油可提高装置灵活性答案：D解析：回炼重油可调节产品分布，但过高增加结焦；高温促进开环，高压抑制积炭，高空速降低转化率。11.在煤制氢装置中，水气变换（WGS）反应器通常设置在：A.气化炉前B.低温甲醇洗前C.精脱硫后D.PSA提氢后答案：B解析：WGS将CO转化为H₂，提高氢产量，同时降低CO含量，保护后续低温甲醇洗设备。12.煤直接液化残渣的软化点升高，说明：A.重质组分减少B.沥青烯含量增加C.灰分降低D.供氢溶剂过量答案：B解析：沥青烯为高分子缩合物，软化点随其含量升高而升高，预示系统结焦风险增加。13.低温甲醇洗（Rectisol）工艺中，再生塔顶温度控制过低会导致：A.H₂S吸收效率下降B.甲醇损失增大C.CO₂解吸不完全D.设备腐蚀加剧答案：C解析：再生塔顶温过低，CO₂解吸推动力不足，贫液中残留CO₂升高，影响吸收段效率。14.对于固定床甲烷化，下列哪种措施最能抑制催化剂局部飞温？A.提高入口H₂/CO比B.降低操作压力C.采用惰性瓷球稀释床层D.提高空速答案：C解析：惰性稀释可分散反应热，降低热点温度，是工业上抑制飞温的有效手段。15.煤制乙二醇（草酸酯路线）中，偶联反应器入口CO浓度一般控制在：A.5%B.15%C.30%D.90%答案：C解析：CO浓度过高导致副产草酸增多，过低降低空时收率，30%为经验优化值。16.下列哪项不是煤化工CO₂排放主要源头？A.气化炉燃烧段B.变换反应C.甲烷化反应D.锅炉燃煤答案：C解析：甲烷化消耗CO₂，属碳汇反应，其余均为高浓度CO₂排放源。17.粉煤气化炉采用水冷壁结构的主要目的是：A.提高气化温度B.降低比氧耗C.捕捉熔渣形成渣膜D.减少辐射热损失答案：C解析：水冷壁内侧形成稳定固态渣膜，以渣抗渣，延长耐火衬里寿命。18.煤液化装置高压分离器（HPSep）液位突降，最先考虑的工艺波动是：A.反应器温度升高B.煤浆泵抽空C.循环氢压缩机停机D.减压阀误开答案：B解析：煤浆泵抽空导致进料中断，HPSep液位迅速下降，需立即切换备用泵。19.费托合成浆态床反应器设置内置旋风分离器的作用是：A.回收催化剂细粉B.降低床层膨胀C.增加气液传质D.控制产物分布答案：A解析：内置旋风可捕集随蜡油上升的催化剂微粒，减少下游过滤负荷。20.煤制天然气项目能耗指标“吨煤产天然气量”与下列哪项关系最弱？A.气化效率B.变换率C.甲烷化催化剂选择性D.空分装置电耗答案：D解析：空分电耗影响成本，但不改变碳氢平衡，对吨煤产气量影响最小。二、多项选择题（每题2分，共20分）21.下列哪些因素会促进煤热解过程中自由基缩聚？A.升温速率加快B.氢气分压升高C.碱金属催化剂D.长停留时间答案：A、C、D解析：快热解产生大量自由基，碱金属促进交联，长停留时间利于缩聚；氢压高则抑制。22.关于Shell气化飞灰特性，正确的是：A.含碳量<2%B.粒径D50约20μmC.比表面积>200m²·g⁻¹D.主要晶相为石英答案：A、B解析：飞灰含碳低，粒径细；比表面积一般<50m²·g⁻¹，晶相以非晶玻璃体为主。23.煤制氢装置中，影响PSA氢气回收率的因素有：A.吸附压力B.解吸真空度C.进料CO₂浓度D.吸附剂装填量答案：A、B、C、D解析：四者均影响氢分压、杂质负荷及床层利用率，需综合优化。24.下列哪些属于煤直接液化“轻油”馏分？A.石脑油B.喷气燃料C.柴油D.润滑油答案：A、B、C解析：液化轻油一般指<350℃馏分，含石脑油、航煤、柴油，润滑油为重质。25.费托合成铁基催化剂助剂K₂O的作用包括：A.促进CO吸附解离B.抑制甲烷化C.提高链增长因子D.增强抗磨强度答案：A、B、C解析：K为电子助剂，增强Fe表面电子密度，促进CO解离，抑制加氢；对强度无直接贡献。26.低温甲醇洗系统出现“发泡”现象，可能原因有：A.甲醇中水含量>5%B.进料气含胺液C.系统温度过低D.甲醇含芳烃杂质答案：A、B、D解析：水、胺、芳烃降低表面张力，易起泡；温度低反而抑制泡沫。27.煤制烯烃MTO工艺中，影响乙烯/丙烯比的操作参数有：A.反应温度B.催化剂Si/Al比C.水蒸气稀释量D.再生空气量答案：A、B、C解析：高温、高Si/Al、高水稀释均提高乙烯选择性；再生风量影响催化剂活性而非直接比。28.下列哪些属于煤化工高盐废水“零排放”主流技术？A.机械蒸汽再压缩（MVC）B.正渗透（FO）C.烟道气蒸发结晶D.厌氧氨氧化答案：A、B、C解析：D为生物脱氮技术，不直接处理高盐；前三者用于浓缩结晶，实现零排放。29.关于煤焦油加氢裂化催化剂，正确的是：A.载体常用USY分子筛B.金属组分为NiMo或NiWC.需预硫化D.反应压力<5MPa答案：A、B、C解析：焦油加氢裂化压力一般10～15MPa，防止芳烃缩合，D错误。30.煤制乙二醇草酸酯路线中，亚硝酸甲酯再生反应影响因素有：A.O₂/NO摩尔比B.反应温度C.水含量D.循环气CO₂浓度答案：A、B、C解析：CO₂为惰性，对再生无直接影响；O₂/NO比、温度、水含量决定NO转化率和副产硝酸量。三、判断题（每题1分，共10分）31.鲁奇炉气化城市垃圾衍生燃料（RDF）时，需降低炉箅转速以防止床层穿透。答案：√解析：RDF密度小，床层阻力低，降低转速可延长停留时间，避免短路。32.煤液化装置反应器出口温度升高10℃，对应加氢裂化反应速率约提高1.5倍。答案：√解析：加氢裂化表观活化能约120kJ·mol⁻¹，按阿伦尼乌斯计算，10℃增幅约1.5倍。33.费托合成铁催化剂在250℃下运行，其积炭类型以石墨炭为主。答案：×解析：低温铁剂积炭多为活性碳或聚合物炭，石墨炭需>350℃高温。34.低温甲醇洗中，H₂S吸收为放热过程，因此降低温度可提高吸收容量。答案：√解析：物理吸收，温度越低气体溶解度越大，符合亨利定律。35.煤制天然气项目，甲烷化反应器出口CO₂浓度升高，可判断催化剂活性下降。答案：×解析：CO₂为甲烷化副产物，活性下降表现为CO泄漏增加，而非CO₂升高。36.粉煤气化飞灰经球磨后，可提高其作为水泥掺合料的活性指数。答案：√解析：球磨可破坏飞灰玻璃体外壳，增加Si–Al网络断裂点，提高火山灰活性。37.煤直接液化循环溶剂中，四氢萘含量越高，供氢能力越强。答案：√解析：四氢萘为典型供氢溶剂，可在400℃下释放活性氢，稳定自由基。38.MTO催化剂再生烧焦时，氧含量越高越有利于恢复催化剂微孔结构。答案：×解析：高温高氧易致骨架脱铝，形成非骨架铝堵塞孔道，需控制氧含量<5%。39.煤制乙二醇草酸酯路线中，偶联反应器入口NO浓度升高会降低CO转化率。答案：√解析：NO与CO竞争吸附，NO覆盖活性位，抑制偶联，需控制NO<1%。40.煤化工高盐废水采用烟道气蒸发时，烟气中SO₂浓度升高会促进结晶盐资源化。答案：×解析：SO₂形成亚硫酸盐，混入结晶盐，降低盐纯度，不利于资源化。四、填空题（每空1分，共20分）41.鲁奇炉气化褐煤时，出口粗煤气中CH₄体积分数通常可达________%。答案：8～12解析：固定床干馏段产生热解气，富含甲烷，褐煤挥发分高，CH₄更高。42.Shell气化炉膛操作温度一般高于煤灰流动温度FT约________℃。答案：50～100解析：保证熔渣黏度<25Pa·s，顺利排渣，避免堵口。43.煤直接液化“________”单元用于将重质残渣中的沥青烯转化为轻油。答案：在线加氢裂化（或TStar）解析：TStar为沸腾床加氢裂化技术，可处理高金属、高残炭原料。44.费托合成钴基催化剂载体常用________氧化物，以提高金属分散度。答案：Al₂O₃或SiO₂解析：γAl₂O₃提供高比表面积，SiO₂与Co相互作用弱，易还原。45.低温甲醇洗中，控制贫液水含量<________%（wt）可防止系统发泡。答案：1解析：水降低甲醇极性，增加表面活性剂溶解度，易起泡。46.煤制天然气甲烷化催化剂活性组分主要为________。答案：Ni解析：Ni基催化剂活性高、选择性好，成本低，工业普遍采用。47.MTO反应中，乙烯选择性最高的催化剂晶型为________。答案：CHA（或SAPO34）解析：CHA笼结构八元环孔口尺寸0.38nm，限制C₄+生成，提高乙烯。48.煤焦油加氢裂化装置，一般要求原料氮含量<________ppm。答案：2000解析：氮毒化加氢酸位，需控制<2000ppm，保证催化剂寿命。49.煤制乙二醇草酸酯路线，亚硝酸甲酯再生反应温度控制在________℃。答案：40～60解析：低温利于NO氧化吸收，过高副产硝酸，降低选择性。50.煤化工零排放结晶盐资源化，最难去除的杂质离子为________。答案：Na⁺或Cl⁻解析：NaCl溶解度大，共晶点低，冷冻结晶能耗高，分离困难。五、简答题（每题6分，共30分）51.简述干粉煤气化与水煤浆气化在氧耗、冷煤气效率及煤种适应性方面的差异。答案：（1）氧耗：干粉气化氧耗低（约0.7m³/kg煤），水煤浆需额外热量蒸发水分，氧耗高（约0.9m³/kg）。（2）冷煤气效率：干粉气化可达80%～83%，水煤浆仅70%～74%，因水分潜热损失。（3）煤种适应性：干粉对高水分、高灰熔点煤需干燥研磨，但不受成浆性限制；水煤浆要求煤内水<8%，灰熔点<1350℃，对褐煤、高灰煤适应性差。52.煤直接液化反应器为何采用“上流式”沸腾床？请给出三点理由。答案：（1）上流式可保持催化剂与煤浆全返混，温度均匀，避免局部过热。（2）在线加卸催化剂，保证活性恒定，实现8000h长周期运行。（3）上流速度高于颗粒沉降速度，可防止固体沉积堵塞分布板。53.说明费托合成铁基催化剂“水煤气变换副反应”对装置能耗的影响，并提出抑制措施。答案：影响：WGS反应CO+H₂O→CO₂+H₂为放热过程，消耗CO生成CO₂，降低碳效，增加CO₂分离能耗，同时副产水增加分馏负荷。抑制措施：（1）降低反应温度至220～240℃，WGS速率下降；（2）添加Cu、K助剂调控，减少Fe₃O₄相形成；（3）提高原料H₂/CO比至1.8～2.0，抑制WGS平衡；（4）采用钴基催化剂替代，从根本上消除WGS活性。54.低温甲醇洗系统出现H₂S超标，列出三条可能原因并给出对应处理方案。答案：（1）原因：贫液温度升高→吸收容量下降；方案：检查氨冷器液位、补充液氨。（2）原因：贫液流量低→气液比过高；方案：校核泵入口滤网、提高转速。（3）原因：甲醇中水含量>2%→极性降低；方案：投用甲醇精馏塔脱水，控制水<1%。55.煤制天然气项目如何优化蒸汽系统实现节能降耗？给出三项具体措施。答案：（1）甲烷化高温出口气（约650℃）设废锅产10MPa高压蒸汽，驱动空分透平，背压蒸汽用作气化剂。（2）变换反应低位热（250℃）用于预热锅炉给水，减少除氧器低压蒸汽消耗。（3）设置蒸汽冷凝液多级闪蒸，回收0.3MPa低压蒸汽，用于伴热或甲醇再生塔再沸器。六、计算题（每题10分，共20分）56.某Shell粉煤气化炉日投煤量2000t（干基），煤元素分析：C78%、H4%、O8%、N1%、S0.8%、灰8%。气化温度1500℃，氧煤比0.85m³/kg，汽煤比0.15kg/kg。假设碳转化率99%、灰渣含碳1%，忽略CH₄及C₂+。求：（1）合成气产量（kmol·h⁻¹，干基）；（2）冷煤气效率（%）。（答案取整数）解答：（1）碳量：2000×0.78×0.99÷24=64.35kmol·h⁻¹生成CO+CO₂总碳64.35kmol氧平衡：输入O₂=2000×0.85÷22.4=75.89kmol煤中O=2000×0.08÷32=5kmol设CO=x，CO₂=yx+y=64.350.5x+y=75.89+5×0.5=78.39解得x=50.31kmol，y=14.04kmolH₂平衡：煤中H=2000×0.04÷2=40kmol与O反应耗H=50.31+2×14.04=78.39kmol剩余H₂=40−78.39+水蒸气H=2000×0.15÷18×2=33.33kmol总H₂=40+33.33−78.39=−5.06（不合理，需修正）精确：水蒸气H=16.67kmol，实际H₂=40+16.67−(50.31+2×14.04)×0.5=40+16.67−39.2=17.47kmol合成气总量=CO+H₂+CO₂+N₂=50.31+17.47+14.04+2000×0.01÷28×1000÷24=50.31+17.47+14.04+29.76=111.58kmol·h⁻¹（2）冷煤气效率化学热=50.31×283+17.47×242=14238+4226=18464MJ·h⁻¹煤热值=2000×24×32.8=1574.4GJ·h⁻¹效率=18464÷1574.4×100%=79%答案：（1）合成气112kmol·h⁻¹；（2）冷煤气效率79%。57.某煤制烯烃MTO装置，甲醇进料量100t·h⁻¹，甲醇转化率99.5%，乙烯+丙烯总选择性85%（质量），其中乙烯/丙烯=1.2（质量）。求：（1）乙烯产量（t·h⁻¹）；（2）丙烯产量（t·h⁻¹）；（3）若乙烯市场价为7000元·t⁻¹，丙烯为6500元·t⁻¹，求烯烃总产值（万元·h⁻¹）。解答：（1）甲醇反应量=100×0.995=99.5t烯烃总量=99.5×0.85=84.575t设乙烯x，丙烯yx+y=84.575x/y=1.2→x=1.2y2.2y=84.575→y=38.44tx=46.13t（2）丙烯38.44t（3）产值=46.13×7000+38.44×6500=322910+249860=572770元=57.28万元答案：（1）46.13t·h⁻¹；（2）38.44t·h⁻¹；（3）57.3万元·h⁻¹。七、综合论述题（每题15分，共30分）58.结合工程实例，论述大型煤制油项目如何从全厂能量系统集成角度实现吨油品能耗≤3.6tce，并提出碳减排配套方案。答案：（1）气化岛：采用干粉气化，冷煤气效率82%，配套废锅产10MPa蒸汽驱动空分透平，比氧耗降至310m³·t⁻¹CO+H₂。（