2026年煤化工技术(煤化工工艺设计)试题及答案

2026年煤化工技术(煤化工工艺设计)试题及答案一、单项选择题（每题1分，共20分）1.在煤气化过程中，下列哪种气化剂最适合制备合成气（CO+H₂）且氮含量最低？A.空气B.富氧空气C.纯氧+水蒸气D.水蒸气答案：C2.Shell粉煤气化炉采用的气化温度范围通常为：A.800–1000℃B.1200–1400℃C.1400–1600℃D.1600–1800℃答案：C3.关于德士古（Texaco）水煤浆气化工艺，下列说法错误的是：A.煤浆浓度一般控制在60%–65%B.气化炉出口合成气中CH₄体积分数通常＞10%C.采用耐火砖热壁结构D.激冷流程可副产高压饱和蒸汽答案：B4.煤直接液化反应器中，最需抑制的不利反应是：A.加氢裂化B.缩合结焦C.异构化D.芳烃饱和答案：B5.低温甲醇洗（Rectisol）脱除CO₂时，再生能耗最低的方法是：A.闪蒸再生B.气提氮再生C.热再生D.真空闪蒸+气提答案：A6.对于煤制烯烃（MTO）装置，下列哪项不是反应再生系统热平衡手段？A.待生剂取热器B.再生剂冷却器C.反应器进料预热D.甲醇汽化潜热答案：D7.固定床熔渣气化炉排渣形态通常为：A.干粉B.灰渣块C.玻璃态熔渣D.飞灰答案：C8.煤间接液化F-T合成采用钴基催化剂时，最佳H₂/CO摩尔比为：A.0.5B.1.0C.1.5D.2.1答案：D9.下列哪种设备最适合将高压合成气（6.5MPa）减压至0.3MPa并回收能量？A.截止阀B.透平膨胀机C.角阀D.孔板答案：B10.煤制天然气（SNG）甲烷化反应器绝热温升控制一般不超过：A.30℃B.50℃C.70℃D.100℃答案：C11.关于水煤浆添加剂，下列说法正确的是：A.萘系减水剂可提高煤浆粘度B.木质素系添加剂对低阶煤无效C.添加剂用量通常＜0.5%（干基煤）D.添加剂分子量越大分散效果越差答案：C12.煤气化细渣残碳量最高的工艺是：A.流化床B.气流床C.固定床D.熔渣床答案：A13.在煤制乙二醇工艺中，草酸酯合成塔循环气中NO补充量取决于：A.CO单程转化率B.亚硝酸酯分解损失C.氢气分压D.酯化反应温度答案：B14.下列哪项不是影响气化炉耐火砖寿命的关键因素？A.热震频次B.渣中Fe₂O₃含量C.炉膛负压D.操作温度答案：C15.对于80万吨/年煤制烯烃项目，典型的新鲜水耗指标约为：A.5t/t烯烃B.10t/t烯烃C.15t/t烯烃D.25t/t烯烃答案：B16.低温油洗脱苯工艺中，洗油最适宜的平均分子量为：A.120B.170C.230D.300答案：C17.煤直接液化循环溶剂的主要作用是：A.提供活性氢B.分散催化剂C.控制反应放热D.抑制CO生成答案：A18.下列哪种煤质指标对Shell气化炉产气率影响最大？A.灰熔点B.全水分C.固定碳D.硫含量答案：C19.在F-T合成水中，最难生物降解的含氧有机物是：A.甲醇B.乙酸C.丙酮D.直链醇答案：B20.煤制氢装置PSA尾气的典型热值约为：A.1MJ/Nm³B.3MJ/Nm³C.7MJ/Nm³D.12MJ/Nm³答案：B二、多项选择题（每题2分，共20分，每题至少有两个正确答案，多选少选均不得分）21.下列哪些措施可降低气流床气化炉比氧耗？A.提高煤浆浓度B.降低气化温度C.提高操作压力D.采用预热氧气答案：A、C、D22.关于煤制芳烃（MTA）工艺，下列说法正确的是：A.反应压力高于MTOB.催化剂为改性ZSM-5C.芳烃单程收率可达60%D.反应器采用湍流床答案：B、C23.煤直接液化装置加氢稳定反应器设计需重点考虑：A.液时空速B.氢油比C.反应器材质抗H₂S腐蚀D.催化剂床层压降答案：A、B、C、D24.下列哪些属于煤气化灰渣综合利用途径？A.水泥掺合料B.筑路骨料C.铝冶炼原料D.土壤改良剂答案：A、B、C25.低温甲醇洗装置出现发泡现象时，可采取：A.注入适量消泡剂B.降低吸收塔气速C.提高甲醇温度D.加强甲醇过滤答案：A、B、D26.影响钴基F-T催化剂失活的因素包括：A.硫中毒B.碳沉积C.金属烧结D.水热氧化答案：A、B、C、D27.煤制天然气项目甲烷化装置入口需严格控制：A.总硫＜0.1ppmB.H₂/CO摩尔比≈3C.氧含量＜0.5%D.氯含量＜0.1ppm答案：A、B、D28.下列哪些属于水煤浆气化炉耐火砖常用铬铝锆砖性能指标？A.体积密度＞3.2g/cm³B.常温耐压强度＞80MPaC.荷重软化温度＞1650℃D.热膨胀系数＞12×10⁻⁶K⁻¹答案：A、B、C29.煤制烯烃装置反应器采用湍流床的优点有：A.催化剂磨损小B.温度均匀C.可在线更换催化剂D.反应器直径小答案：B、C30.关于煤间接液化油品加工，下列说法正确的是：A.钴基F-T蜡需加氢裂化降低凝点B.铁基F-T粗油可直接作柴油组分C.烯烃含量高的馏分可烷基化D.含氧有机物需加氢脱氧答案：A、C、D三、判断题（每题1分，共10分，正确打“√”，错误打“×”）31.水煤浆气化炉烧嘴头部冷却水压力必须高于炉膛操作压力0.5MPa以上。答案：√32.煤直接液化装置循环溶剂中，四氢萘含量越高越易导致结焦。答案：×33.低温甲醇洗中，H₂S吸收塔操作温度越低，CO₂共吸量越大。答案：√34.F-T合成反应器采用列管固定床时，管径越大越利于移热。答案：×35.煤制乙二醇工艺中，亚硝酸甲酯再生反应为放热反应。答案：√36.Shell气化炉合成气冷却器入口设置陶瓷过滤器是为了保护废锅管束。答案：√37.煤制天然气项目甲烷化催化剂载体常用γ-Al₂O₃，因其比表面积小。答案：×38.甲醇制烯烃反应中，提高反应压力可提高乙烯选择性。答案：×39.煤液化残渣热解可得到高附加值中间相沥青。答案：√40.气流床气化炉比氧耗与煤的灰分含量呈线性正相关。答案：√四、填空题（每空2分，共20分）41.德士古气化炉烧嘴的雾化角一般控制在________°，以保证火焰刚性与覆盖。答案：55–6542.低温甲醇洗装置中，甲醇水分离塔塔顶温度通常控制在________℃，防止甲醇损失。答案：38–4243.煤制烯烃装置再生器取热盘管产汽压力等级为________MPa，可并入全厂中压管网。答案：4.244.煤直接液化第一反应器液时空速设计值一般为________h⁻¹。答案：0.25–0.3545.F-T合成铁基催化剂助剂K₂O的主要作用是________。答案：调节电子结构，促进链增长46.煤制天然气甲烷化反应器入口CO₂体积分数需控制在________%以下，防止羰基镍生成。答案：247.Shell气化炉废锅合成气出口温度设计为________℃，以保证灰处于固态。答案：34048.水煤浆浓度每提高5%，气化炉冷煤气效率约提高________%。答案：1.2–1.549.煤制乙二醇草酸酯合成反应温度通常控制在________℃。答案：110–13050.煤液化装置加氢裂化反应器出口油品中，________含量是衡量催化剂活性的关键指标。答案：<350℃馏分五、简答题（每题10分，共30分）51.简述气流床气化炉耐火砖蚀损机理并提出三条延寿措施。答案：蚀损机理：（1）熔渣渗透：高温下灰渣中SiO₂、Fe₂O₃与砖中Cr₂O₃反应生成低熔点相，导致结构疏松；（2）热震剥落：开停车温差大，砖体产生微裂纹扩展；（3）高速气流冲刷：烧嘴区域气流速度>100m/s，机械剥蚀加剧。延寿措施：①优化砖型与砌筑方式，设置膨胀缝降低热应力；②控制气化温度低于灰熔点50℃，减少熔渣量；③烧嘴区域采用梯度复合砖（Cr-Al-Zr层+高铬层），提高抗渗透性。52.煤制烯烃装置反应再生系统热平衡计算：已知甲醇进料量100t/h，反应热1.74MJ/kg甲醇，再生器烧焦放热20MJ/kg焦炭，待生剂定碳1.2%，催化剂循环量1200t/h，求再生器外取热器需移除多少热量（忽略散热损失）。答案：焦炭量=1200t/h×1.2%=14.4t/h烧焦放热Q₁=14.4×1000kg/h×20MJ/kg=288000MJ/h反应吸热Q₂=100t/h×1000kg/t×1.74MJ/kg=174000MJ/h需移除热量ΔQ=Q₁–Q₂=114000MJ/h=31.7MW53.某煤间接液化厂铁基F-T合成回路循环比（循环气/新鲜合成气）为2.5，新鲜合成气流量150000Nm³/h，H₂/CO=1.8，单程CO转化率60%，求反应器出口CO流量。答案：新鲜CO=150000×1/(1+1.8)=53571Nm³/h循环CO=2.5×53571=133928Nm³/h总CO入口=53571+133928=187499Nm³/h反应消耗CO=187499×0.6=112499Nm³/h出口CO=187499–112499=75000Nm³/h六、计算题（共30分）54.（15分）某Shell气化炉日投煤量2200t（干基），煤工业分析：FC55%，VM30%，A10%，M5%；元素分析：C75%，H4.5%，O8%，N1%，S0.5%，Cl0.05%。气化压力4.0MPa，纯氧气化，氧煤比0.85Nm³/kg，碳转化率98%，合成气干基产量4.2Nm³/kg煤，求：（1）日耗氧量；（2）合成气中CO+H₂体积分数（忽略CH₄、C₂+）。答案：（1）日耗氧量=2200t/d×1000kg/t×0.85Nm³/kg=1.87×10⁶Nm³/d（2）碳进入合成气量=2200×0.75×0.98=1617tC/d=1617×1000/12=134750kmolC/d设CO为xkmol，H₂为ykmol，则x=134750kmol合成气总量=2200×1000×4.2=9.24×10⁶Nm³/d=9.24×10⁶/22.4=412500kmol/d又氧平衡：煤中O=2200×0.08=176t/d=5500kmolO/d氧气供O=1.87×10⁶/22.4×2=167000kmolO/d总O=5500+167000=172500kmol合成气中O存在于CO与H₂O，忽略H₂O则CO消耗O=x=134750kmol剩余O=172500–134750=37750kmol，与H生成H₂O，故H₂生成量=煤中H+水中H–H₂O耗H简化模型：H₂≈煤中H=2200×0.045=99tH/d=49500kmolH₂∴CO+H₂=134750+49500=184250kmol体积分数=184250/412500=44.7%55.（15分）某煤制天然气项目，甲烷化入口流量300000Nm³/h，组成：H₂70%，CO20%，CO₂5%，CH₄3%，N₂2%。采用四级绝热反应器，每级入口温度300℃，每级允许温升70℃，反应CO+3H₂→CH₄+H₂O，ΔH=–206kJ/mol，求：（1）每级CO转化率；（2）第四级出口CO体积分数。答案：总CO=300000×0.2=60000Nm³/h=2678.6kmol/h设每级转化率α，则四级总转化率1–(1–α)⁴反应放热每级Q=α×2678.6×206×1000/3600=153αMW气量热容估算：合成气平均Cp≈3.5kJ/(Nm³·K)温升ΔT=70℃，则Q=300000/3600×3.5×70=20417kW=20.42MW令153α=20.42→α=0.133（1）每级CO转化率13.3%（2）总转化率=1–(1–0.133)⁴=43.6%出口CO=60000×(1–0.436)=33840Nm³/h总干气量=300000–2×60000×0.436=247680Nm³/hCO体积分数=33840/247680=13.7%七、综合分析题（20分）56.某新建400万吨/年煤间接液化项目，厂址位于西北干旱地区，水资源总量限制4000t/h，环境容量要求废水近零排放。项目拟采用固定床铁基F-T合成，油品加工方案为加氢裂化—异构降凝—烷基化联合流程。请从工艺源头、过程、末端三个层面提出系统节水与废水资源化方案，并给出关键数据核算。答案：源头：（1）空冷替代水冷：合成气冷却、压缩机级间冷却、F-T合成反应器出口采用空冷器，减少循环水蒸发损失约1200t/h；（2）干法排渣：Shell气化炉配干式排渣系统，比湿法节水800t/h；（3）高浓水煤浆：添加剂优化使浓度由62%提至68%，气化环节节水300t/h。过程：（4）F-T合成水回用：合成水产量1.2t/t油品，其中含氧有机