2025年煤化工考试题及答案

2025年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用于制备高H₂/CO比的合成气？A.空气B.富氧空气C.水蒸气D.二氧化碳答案：C解析：水蒸气与碳发生水煤气反应C+H₂O→CO+H₂，生成等摩尔H₂与CO；若再经水气变换CO+H₂O→CO₂+H₂，可进一步提高H₂比例，故水蒸气是获得高H₂/CO比的首选剂。2.鲁奇加压气化炉排渣形态为：A.固态干渣B.熔融液态渣C.飞灰D.水淬渣答案：B解析：鲁奇炉操作温度高于灰熔点，灰分呈熔融态自炉底排出，经激冷形成玻璃态颗粒，属液态排渣技术。3.煤直接液化工艺中，最为关键的催化剂活性金属是：A.FeB.NiC.MoD.Co答案：A解析：廉价天然铁基催化剂（如赤泥、黄铁矿）在450℃、15–20MPa条件下即可有效促进煤加氢裂解，工业经济性最佳。4.下列哪种煤气净化工艺对脱除有机硫（COS、CS₂）效率最低？A.低温甲醇洗（Rectisol）B.聚乙二醇二甲醚洗（Selexol）C.改良ADA湿法氧化D.醇胺法（MEA）答案：D解析：MEA对H₂S、CO₂吸收效果好，但对有机硫溶解度低，需前置水解塔将COS转化为H₂S方可高效脱除。5.费托合成钴基催化剂与铁基相比，其突出优点是：A.耐硫性强B.水气变换活性高C.重质烃选择性高D.催化剂成本低答案：C解析：钴基链增长因子α高，CH₄选择性低，C₅⁺可达80%以上，适合生产高品质石脑油、柴油。6.煤制天然气（SNG）甲烷化反应CO+3H₂⇌CH₄+H₂O的ΔH°₂₉₈为：A.−206kJ·mol⁻¹B.−165kJ·mol⁻¹C.−41kJ·mol⁻¹D.+206kJ·mol⁻¹答案：A解析：标准热力学数据表给出该反应ΔH°₂₉₈=−206.1kJ·mol⁻¹，强放热，需多段绝热反应器控制温升。7.下列关于水煤浆气化说法正确的是：A.水煤浆浓度越高，气化效率一定越高B.水煤浆浓度超过70%后，泵送粘度呈指数上升C.水煤浆气化炉需采用固态排渣D.水煤浆进料比干煤粉进料氧耗低答案：B解析：高固含量导致非牛顿流体特性显著，粘度随浓度指数增长，泵送与雾化困难，工业上限通常为62%–65%。8.煤化工项目生命周期评价（LCA）中，全球变暖潜势（GWP）核算边界通常不包括：A.煤炭开采甲烷逃逸B.厂内净购入电力间接排放C.下游产品运输燃烧排放D.员工通勤出行答案：D解析：ISO14040系列规定，员工通勤属可选单元过程，一般不计入核心边界，除非特殊声明。9.在煤焦化过程中，提高焦炉炭化室堆密度最经济有效的措施是：A.提高加热温度B.采用捣固炼焦技术C.增加炉墙厚度D.缩短结焦时间答案：B解析：捣固煤饼密度可由0.75t·m⁻³提至1.1t·m⁻³，改善焦炭质量并扩大弱粘煤配入比例，无需额外能耗。10.下列哪种气体在低温甲醇洗中溶解度最低？A.H₂SB.CO₂C.H₂D.COS答案：C解析：H₂属非极性小分子，在−40℃甲醇中溶解度极低，约为CO₂的1/100，因此可实现高效选择性脱碳。11.煤间接液化制油项目，吨油CO₂排放强度（tCO₂/t产品）典型值为：A.0.5B.1.0C.2.5D.5.0答案：C解析：综合气化、变换、净化、合成及公用工程，吨油排放约2.2–2.8tCO₂，高于炼油厂（0.5–0.7）但低于煤直接液化（3.5–4.0）。12.下列关于煤制烯烃（MTO）说法错误的是：A.甲醇转化率接近100%B.乙烯+丙烯选择性可达80%C.反应器采用湍流床D.催化剂为ZSM5分子筛答案：D解析：工业MTO采用SAPO34，其小孔结构抑制芳烃生成，烯烃选择性高于ZSM5。13.煤气化细渣残碳量高于粗渣，其主要原因是：A.炉膛温度高B.颗粒停留时间短C.灰分熔点低D.氧煤比高答案：B解析：细渣多为飞灰，颗粒在炉内停留时间不足，碳未完全反应即被带出，导致残碳10%–30%，高于底渣（<5%）。14.下列哪种技术路线最适合与高比例可再生能源耦合？A.煤制氢+储氢B.煤制油+CCSC.煤制氨+绿氢替代D.煤制天然气+管道输送答案：C解析：绿氢替代煤制氢工段，可大幅降低碳排，形成“绿氢—煤制氨”耦合，符合未来零碳趋势。15.鲁奇炉出口粗煤气中焦油含量（g·m⁻³）量级为：A.0.1B.1C.10D.100答案：C解析：移动床气化温度低，焦油产率可达干煤质量3%–5%，出口气焦油约10–30g·m⁻³。16.下列关于煤直接液化残渣说法正确的是：A.可作为锅炉燃料，热值≥35MJ·kg⁻¹B.富含重质油，可回炼提高液化油收率C.灰分低于原料煤D.软化点低于100℃答案：B解析：残渣含未反应煤、沥青烯、前沥青烯及催化剂，经溶剂萃取或焦化可回炼，总油收率可提高5%–8%。17.煤制乙二醇（草酸酯路线）中，CO偶联反应催化剂活性组分为：A.Pd/Al₂O₃B.Cu/SiO₂C.Ag/Al₂O₃D.Ni/Al₂O₃答案：A解析：Pd系催化剂在120–140℃、常压下催化CO+2CH₃ONO→(COOCH₃)₂+2NO，选择性>95%。18.下列关于IGCC说法错误的是：A.供电效率可达45%（LHV）B.气化岛与联合循环岛耦合度高C.空分装置能耗占厂用电20%–30%D.煤气湿法脱硫比干法更节能答案：D解析：湿法需大量溶剂循环泵、再生蒸汽，能耗高于干法（如ZnO吸附），故D错误。19.煤基多联产系统能效最高的配置是：A.气化→FT合成→燃气轮机B.气化→甲醇→烯烃→燃气轮机C.气化→CO变换→氢→燃料电池D.气化→甲烷化→SNG联合循环答案：C解析：燃料电池电效率55%–60%，联合余热回收，总能效>85%，高于传统蒸汽循环。20.下列关于煤化工废水“零排放”技术路线，顺序正确的是：A.预处理→膜浓缩→蒸发结晶→回用B.预处理→蒸发结晶→膜浓缩→回用C.膜浓缩→预处理→蒸发结晶→回用D.蒸发结晶→预处理→膜浓缩→回用答案：A解析：先软化除硬除硅，再RO浓缩减量化，最后蒸发结晶得盐，顺序不可颠倒，否则膜易污染。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.下列属于煤气化炉“三床”概念的是：A.固定床B.流化床C.气流床D.熔融床答案：A、B、C解析：工业主流为固定床（鲁奇）、流化床（灰熔聚）、气流床（Shell、Texaco），熔融床尚处中试。22.提高费托合成C₅⁺选择性的有效措施包括：A.降低反应温度B.提高H₂/CO比C.增加反应压力D.采用钴基催化剂答案：A、C、D解析：低温、高压、钴基利于链增长；过高H₂/CO会加氢裂解生成CH₄，反而降低C₅⁺。23.煤制天然气项目甲烷化催化剂失活原因有：A.硫中毒B.积碳C.烧结D.水蒸气氧化答案：A、B、C、D解析：Ni基催化剂对硫极敏感，高温烧结、积碳及水热氧化均可导致活性下降。24.下列属于煤焦油加氢裂化目标产物的是：A.苯B.萘C.柴油馏分D.针状焦答案：A、B、C解析：加氢裂化制取芳烃和清洁燃料；针状焦需延迟焦化工艺，非加氢裂化直接产物。25.煤化工园区碳足迹核算需纳入：A.原料煤运输B.外购电力C.员工食堂天然气D.下游产品出境运输答案：A、B、D解析：员工生活能耗属可选边界，非强制。26.水煤浆添加剂作用包括：A.降低粘度B.提高热值C.改善分散稳定性D.减少泵送磨损答案：A、C、D解析：添加剂为表面活性剂，不提高热值，仅改善流动性与稳定性。27.下列关于煤直接液化溶剂说法正确的是：A.供氢溶剂可提高油收率B.溶剂需部分加氢饱和C.溶剂循环比通常为1.5–2.0D.溶剂馏程应高于500℃答案：A、B、C解析：溶剂馏程一般250–450℃，过高粘度大，不利于输送与传热。28.煤化工项目环评中，恶臭污染物包括：A.H₂SB.NH₃C.苯并芘D.硫醇答案：A、B、D解析：苯并芘属持久性有机污染物，无臭，但致癌；恶臭为低阈值含硫、含氮化合物。29.下列属于煤气化灰渣综合利用途径的是：A.水泥掺合料B.筑路骨料C.土壤改良剂D.铝冶炼原料答案：A、B、C解析：灰渣Al₂O₃含量通常<30%，需富集才能用于铝冶炼，一般水泥、建材为主。30.煤制氢与绿氢耦合的“蓝氢”路线关键技术包括：A.高活性CO₂捕集溶剂B.高参数蒸汽电解C.自热重整反应器D.深冷空分答案：A、C解析：蓝氢指化石制氢+CCS，需高效捕集与重整；蒸汽电解属绿氢，深冷空分非必须。三、判断题（每题1分，共10分。正确打“√”，错误打“×”）31.鲁奇炉出口气中CH₄含量高于Shell炉。答案：√解析：移动床低温气化，甲烷为副产可达8%–12%；气流床高温，CH₄<0.5%。32.煤制油项目采用CCS后，可实现全生命周期零碳排放。答案：×解析：CCS捕集率90%–95%，且产品燃烧排放仍占60%–70%，无法全周期零碳。33.费托合成反应器采用铁基催化剂时，尾气CO₂含量高于钴基。答案：√解析：铁基具水气变换活性，CO+H₂O→CO₂+H₂，出口CO₂约20%–30%，钴基<5%。34.煤制烯烃MTO装置副产大量C₄，可直接作为裂解原料制乙烯。答案：×解析：MTO副产C₄主要为丁烯，需歧化或裂解，流程复杂，非直接原料。35.水煤浆气化炉烧嘴磨损以煤浆通道外侧最为严重。答案：√解析：外侧受高速氧射流剪切与煤粒冲刷，磨损速率最高，需定期更换。36.煤直接液化粗油中含氮化合物高于石油原油。答案：√解析：煤有机氮1%–2%，液化油氮含量可达0.5%–1%，远高于石油（<0.3%）。37.煤制天然气甲烷化反应器通常采用绝热固定床四段串联。答案：√解析：为控制温升<300℃，工业采用四段绝热+段间冷却+循环气稀释。38.煤化工废水膜浓缩段回收率越高，则蒸发结晶规模越小。答案：√解析：回收率90%→95%，浓水减半，蒸发器投资与蒸汽耗均大幅下降。39.煤焦油蒸馏切取380–450℃馏分可用于生产炭黑。答案：×解析：炭黑原料为蒽油（280–360℃），过高馏分含沥青质，易结焦。40.采用绿氢替代煤制氢后，合成氨装置可取消变换工段。答案：√解析：绿氢无碳，无需CO变换制H₂，可简化流程并降低能耗。四、填空题（每空1分，共20分）41.煤气化过程中，碳转化率定义为（已反应碳量）与（原料煤中碳总量）之比，典型气流床气化炉碳转化率>（98%）。42.煤直接液化典型操作条件：温度（430–460）℃，压力（15–25）MPa，空速（0.5–1.0）t·m⁻³·h⁻¹。43.低温甲醇洗操作温度（−40～−60）℃，溶剂含水量需<（1%），以防冰点升高。44.费托合成钴基催化剂载体常用（Al₂O₃）或（SiO₂），助剂Re的作用是（提高还原度与分散度）。45.煤制天然气甲烷化催化剂活性组分为（Ni），载体为（Al₂O₃），助剂（La₂O₃）可抑制烧结。46.煤制烯烃MTO反应再生系统采用（湍流床）反应器，催化剂为（SAPO34），再生温度约（650–700）℃。47.煤化工高盐废水蒸发结晶所得杂盐主要成分为（NaCl）与（Na₂SO₄），需按（危废）管理。48.IGCC系统空分装置能耗占厂用电（20%–30%），供氧纯度通常为（85%–95%）可满足气化需求。49.煤焦油加氢精制段，脱氮活性最高催化剂为（NiMo）系，反应温度（320–380）℃。50.煤制氢装置CO₂捕集采用（MDEA）+（哌嗪）活化剂，捕集率可达（90%）以上。五、简答题（每题6分，共30分）51.简述气流床气化炉烧嘴磨损机理及延寿措施。答案：磨损机理为高速氧煤浆射流形成局部湍流，煤粒对烧嘴头部产生冲蚀；热应力循环导致热疲劳裂纹。延寿措施：（1）选用Co基合金+WC增强烧嘴尖端；（2）优化烧嘴结构，采用缩扩型通道降低回流；（3）控制氧煤比与压差，避免局部过热；（4）烧嘴外壁设冷却水夹套，降低表面温度<300℃；（5）定期翻转烧嘴，均衡磨损；（6）在线监测压差，提前更换。52.比较煤直接液化与间接液化在CO₂排放强度上的差异并分析原因。答案：直接液化吨油CO₂排放3.5–4.0t，间接液化2.2–2.8t。原因：（1）直接液化需加氢量大，氢源来自水气变换，CO₂集中排放；（2）直接液化残渣含碳高，碳利用率低；（3）间接液化副产大量高纯CO₂（铁基），易捕集；（4）间接液化能量回收率高，系统自供热多，外补燃料少。53.说明煤制天然气项目如何实现“废水零排放”及技术难点。答案：技术路线：预处理（除硬、除COD）→膜浓缩（RO+NF）→蒸发结晶（MVR）→盐资源化。难点：（1）高有机物、高硅、高氰导致膜污染，需高级氧化+软化；（2）浓水COD>5000mg·L⁻¹，蒸发器起泡严重，需消泡剂；（3）杂盐危废属性，需分盐结晶得NaCl、Na₂SO₄产品；（4）蒸发结晶能耗高，吨水成本>30元；（5）系统氯离子腐蚀，需双相钢或钛材，投资高。54.阐述煤化工园区能量系统集成优化思路，并举两例。答案：思路：按“温度对口、梯级利用”原则，构建多能互补、蒸汽、电力、氢气、CO₂网络。例1：将费托合成放热（250℃）用于预热甲烷化进口气，替代高压蒸汽，年节汽80万吨；例2：IGCC气化岛副产高压蒸汽驱动空分压缩机，背压蒸汽供甲醇精馏，实现热电联产效率提升5%。55.煤制烯烃MTO装置催化剂再生烟气如何实现NOx达标排放？答案：再生温度高，热力型NOx生成，控制措施：（1）降低再生器密相温度至680℃以下；（2）采用低NOx再生器结构，分段燃烧；（3）设SNCR，喷氨水还原NOx；（4）尾部设SCR，以氨为还原剂，催化剂为V₂O₅WO₃/TiO₂，NOx<50mg·m⁻³。六、计算题（每题10分，共30分）56.某气流床气化炉投煤量2000t·d⁻¹（干基），煤含碳80%，气化压力6.5MPa，氧煤比0.8m³·kg⁻¹（标况），产气组成（vol）：CO46%、H₂34%、CO₂18%、CH₄0.5%、N₂+Ar1.5%。求：（1）碳转化率；（2）合成气（CO+H₂）产量（kmol·h⁻¹）；（3）冷煤气效率（LHV基准，煤LHV=27MJ·kg⁻¹，CO10.1MJ·m⁻³，H₂10.8MJ·m⁻³）。答案：（1）碳投料：2000×0.8/24=66.67kmol·h⁻¹产气碳：设产气流量Vkmol·h⁻¹，则碳平衡：V×(0.46+0.18+0.005)=66.67×η需先求V。氧耗：2000×0.8×1000/24=66667m³·h⁻¹=2976kmol·h⁻¹O₂氧元素平衡：2976×2=V×(0.46+2×0.18+0.005)⇒V=2976×2/0.825=7215kmol·h⁻¹碳转化率η=7215×0.645/66.67=98.2%（2）合成气产量：7215×(0.46+0.34)=5772kmol·h⁻¹（3）合成气热值：CO:7215×0.46×10.1=33480MJ·h⁻¹H₂:7215×0.34×10.8=26480MJ·h⁻¹合计59960MJ·h⁻¹煤热值：2000×27/24=2250000MJ·h⁻¹冷煤气效率=59960/2250000=38.7%57.某煤制油厂年产油品400万吨，吨油耗煤3.5t（干基），煤含碳78%，全厂碳流分析：产品带走碳52%，工艺排放CO₂35%，灰渣残碳5%，其余为损失。若采用90%CO₂捕集并封存，求年封存量（万吨CO₂）。答案：煤总碳：400×3.5×0.78=1092万吨C工艺排放碳：1092×0.35=382.2万吨C封存量：382.2×0.9×44/12=1258万吨CO₂58.煤制天然气项目，甲烷化入口气流量100000m³·h⁻¹（标况），组成CO20%、H₂60%、CO₂5%、CH₄10%、N₂5%。经绝热甲烷化四段，每段CO转化率85%，求第四段出口CO浓度（干基）。答案：入口CO=20000m³·h⁻¹一段出口CO=20000×(1−0.85)=3000二段=3000×0.15=450三段=450×0.15=67.5四段=67.5×0.15=10.125m³·h⁻¹总干气量：因CO+3H₂→CH₄+H₂O，每转化1m³CO减少2m³干气（H₂消耗3，生成1CH₄，水不计入干气）。总转化CO=20000−10.125=19989.875m³干气减量=2×19989.875=39979.75m³入口干气100000，出口干气=100000−39979.75=60020.25m³CO浓度=