甲醇工藝考試題庫及答案2025一、選擇題（每題2分，共30分）1.甲醇合成的主反應(yīng)方程式為（）。A.CO+2H?→CH?OH+QB.CO?+3H?→CH?OH+H?O+QC.2CO+4H?→(CH?)?O+H?O+QD.CO+H?O→CO?+H?Q答案：A2.目前工業(yè)上甲醇合成常用的催化劑是（）。A.鋅鉻催化劑（ZnOCr?O?）B.銅基催化劑（CuOZnOAl?O?）C.鐵基催化劑（Fe?O?）D.鎳基催化劑（Ni/Al?O?）答案：B3.甲醇合成塔內(nèi)溫度過高會導(dǎo)致（）。A.催化劑活性下降B.副反應(yīng)減少C.甲醇收率提高D.氣體空速降低答案：A4.甲醇精餾過程中，預(yù)精餾塔的主要作用是（）。A.分離水和重組分B.脫除輕組分（如二甲醚、甲醛）C.提高甲醇濃度至99.9%D.回收殘液中的甲醇答案：B5.甲醇合成反應(yīng)的最佳操作壓力范圍是（）。A.0.11MPaB.510MPaC.1520MPaD.2530MPa答案：B6.甲醇合成氣中H/C比（氫碳比）的理想控制范圍是（）。A.0.51.0B.1.52.0C.2.052.15D.3.03.5答案：C7.銅基催化劑還原時，還原介質(zhì)通常為（）。A.純H?B.合成氣（H?+CO）C.氮氣D.水蒸氣答案：B8.甲醇合成塔的類型中，適合低壓合成的是（）。A.冷管型合成塔B.絕熱型合成塔C.管束型合成塔（列管式）D.流化床合成塔答案：C9.甲醇精餾三塔流程中，加壓塔的操作壓力一般為（）。A.0.10.3MPaB.0.50.8MPaC.1.01.5MPaD.2.02.5MPa答案：B10.甲醇合成氣中硫含量的控制標(biāo)準(zhǔn)是（）。A.≤0.1ppmB.≤1ppmC.≤10ppmD.≤100ppm答案：A11.甲醇合成反應(yīng)中，CO?的作用是（）。A.抑制催化劑結(jié)炭B.降低反應(yīng)熱C.提高甲醇收率D.以上均是答案：D12.甲醇水冷器的作用是（）。A.降低循環(huán)氣溫度，分離粗甲醇B.提高氣體壓力C.預(yù)熱合成氣D.脫除氣體中的水分答案：A13.甲醇精餾塔的回流比過大時，會導(dǎo)致（）。A.能耗增加B.產(chǎn)品純度下降C.塔底溫度降低D.塔頂輕組分脫除不徹底答案：A14.甲醇合成系統(tǒng)的循環(huán)氣作用是（）。A.提高原料氣利用率B.降低反應(yīng)溫度C.減少副反應(yīng)D.以上均是答案：A15.甲醇合成催化劑的使用壽命主要取決于（）。A.操作溫度B.毒物含量（如硫、氯）C.空速D.以上均是答案：D二、填空題（每空1分，共20分）1.甲醇合成的主要原料氣是______和______，其比例需滿足氫碳比（H?CO?）/(CO+CO?)=______。答案：CO；H?；2.052.152.銅基催化劑的活性組分是______，載體通常為______和______。答案：Cu；ZnO；Al?O?3.甲醇合成塔的溫度控制主要通過調(diào)節(jié)______、______或______實現(xiàn)。答案：循環(huán)氣量；冷激氣流量；中間換熱器換熱量4.粗甲醇中的雜質(zhì)主要包括______（如二甲醚）、______（如乙醇）和______（如水）。答案：輕組分；重組分；水5.甲醇精餾三塔流程包括______、______和______。答案：預(yù)精餾塔；加壓精餾塔；常壓精餾塔6.甲醇合成反應(yīng)的壓力升高，平衡常數(shù)______（增大/減?。?，轉(zhuǎn)化率______（提高/降低）。答案：增大；提高7.催化劑還原過程中需嚴(yán)格控制______，避免溫度驟升導(dǎo)致催化劑______。答案：還原速率；燒結(jié)8.甲醇合成系統(tǒng)的馳放氣主要成分是______、______和______，通常用于______或______。答案：H?；CH?；N?；燃料；制氫三、判斷題（每題1分，共10分）1.甲醇合成反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，因此溫度越高越有利于平衡正向移動。（）答案：×（放熱反應(yīng)，溫度過高會降低平衡轉(zhuǎn)化率）2.銅基催化劑對硫、氯等毒物敏感，需嚴(yán)格控制原料氣中的雜質(zhì)含量。（）答案：√3.甲醇精餾中，加壓塔的塔頂甲醇蒸汽可作為常壓塔的熱源，實現(xiàn)節(jié)能。（）答案：√4.合成塔空速增大，甲醇單程轉(zhuǎn)化率提高，但循環(huán)量增加。（）答案：×（空速增大，單程轉(zhuǎn)化率降低）5.粗甲醇中的水可通過預(yù)精餾塔完全脫除。（）答案：×（預(yù)精餾塔主要脫除輕組分，水在后續(xù)塔中分離）6.催化劑還原時，應(yīng)先通入還原氣再升溫，避免催化劑氧化。（）答案：×（應(yīng)先升溫至還原溫度，再通入還原氣）7.甲醇合成系統(tǒng)的壓力由補充氣流量和馳放氣流量共同控制。（）答案：√8.精餾塔的理論板數(shù)越多，產(chǎn)品純度越高，但設(shè)備投資越大。（）答案：√9.甲醇合成氣中CO?含量過高會導(dǎo)致催化劑床層溫度下降。（）答案：√（CO?反應(yīng)放熱少于CO）10.甲醇水冷器的冷卻效果差會導(dǎo)致循環(huán)氣中帶液，影響合成塔操作。（）答案：√四、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述銅基催化劑的優(yōu)缺點。答案：優(yōu)點：活性高（低溫低壓下即可反應(yīng)）、選擇性好（副反應(yīng)少）、能耗低；缺點：對硫、氯等毒物敏感（易中毒失活）、熱穩(wěn)定性差（高溫易燒結(jié)）、使用壽命較短（通常23年）。2.甲醇合成塔溫度控制的關(guān)鍵意義及常用方法。答案：意義：溫度直接影響催化劑活性、反應(yīng)速率和平衡轉(zhuǎn)化率，溫度過高會導(dǎo)致催化劑燒結(jié)失活，過低則反應(yīng)速率過慢。常用方法：①調(diào)節(jié)循環(huán)氣流量（增加循環(huán)氣可帶走更多熱量）；②調(diào)節(jié)冷激氣流量（注入低溫氣體直接降溫）；③通過中間換熱器調(diào)節(jié)（如列管式合成塔的殼程循環(huán)水移熱）。3.甲醇精餾三塔流程相比雙塔流程的優(yōu)勢。答案：①節(jié)能：加壓塔塔頂甲醇蒸汽作為常壓塔再沸器的熱源，減少蒸汽消耗；②產(chǎn)品質(zhì)量高：常壓塔可進(jìn)一步提純，滿足高純度甲醇（如99.99%）需求；③處理能力大：三塔分工明確，可適應(yīng)更大的進(jìn)料量；④輕重組分分離更徹底，減少雜質(zhì)殘留。4.簡述氫碳比（H/C）對甲醇合成的影響及理想控制范圍。答案：影響：H/C過低（H?不足）會導(dǎo)致CO轉(zhuǎn)化率下降，副反應(yīng)（如提供烴類）增加；H/C過高（H?過量）會降低合成塔效率，增加循環(huán)氣能耗。理想范圍：(H?CO?)/(CO+CO?)=2.052.15，此范圍可平衡轉(zhuǎn)化率和能耗，抑制副反應(yīng)。五、計算題（每題10分，共20分）1.某甲醇合成塔入口氣體組成為：H?68%、CO20%、CO?8%、N?4%（體積分?jǐn)?shù)）。已知CO單程轉(zhuǎn)化率為70%，CO?單程轉(zhuǎn)化率為60%，求出口氣體中甲醇的體積分?jǐn)?shù)（假設(shè)無其他副反應(yīng)，氣體總摩爾數(shù)變化忽略不計）。解：設(shè)入口氣體總摩爾數(shù)為100mol，則各組分摩爾數(shù)：H?=68mol，CO=20mol，CO?=8mol，N?=4mol。主反應(yīng)：CO+2H?→CH?OHCO?+3H?→CH?OH+H?OCO反應(yīng)量=20×70%=14mol，消耗H?=14×2=28mol，提供甲醇=14mol；CO?反應(yīng)量=8×60%=4.8mol，消耗H?=4.8×3=14.4mol，提供甲醇=4.8mol，提供H?O=4.8mol?？傁腍?=28+14.4=42.4mol，剩余H?=6842.4=25.6mol；剩余CO=2014=6mol，剩余CO?=84.8=3.2mol；提供甲醇總量=14+4.8=18.8mol；H?O=4.8mol；N?=4mol（不反應(yīng)）。出口氣體總摩爾數(shù)≈入口總摩爾數(shù)（反應(yīng)前后摩爾變化：CO反應(yīng)14mol，消耗28molH?，提供14mol甲醇，凈變化1428+14=28；CO?反應(yīng)4.8mol，消耗14.4molH?，提供4.8mol甲醇和4.8molH?O，凈變化4.814.4+4.8+4.8=9.6；總變化≈37.6mol，但題目假設(shè)忽略，故按100mol計算）。甲醇體積分?jǐn)?shù)=18.8/100×100%=18.8%（注：實際需考慮摩爾數(shù)變化，此處簡化）。答案：約18.8%。2.某甲醇精餾塔進(jìn)料量為10000kg/h，進(jìn)料組成為：甲醇85%、水12%、輕組分3%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。要求塔頂采出輕組分含量≤0.1%的精甲醇，塔底殘液中甲醇含量≤0.5%。計算塔頂精甲醇采出量（假設(shè)輕組分全部從塔頂采出）。解：設(shè)塔頂精甲醇采出量為D（kg/h），塔底殘液量為W（kg/h），則D+W=10000。物料平衡（甲醇）：進(jìn)料甲醇=10000×85%=8500kg/h；塔頂甲醇=D×(10.1%)≈D×99.9%；塔底甲醇=W×0.5%；故8500=0.999D+0.005W。輕組分平衡：進(jìn)料輕組分=10000×3%=300kg/h；塔頂輕組分=D×0.1%；塔底輕組分=0（假設(shè)全部從塔頂采出）；故300=0.001D→D=300/0.001=300000kg/h（顯然矛盾，說明假設(shè)輕組分全部從塔頂采出時，D需滿足輕組分約束）。實際應(yīng)聯(lián)立方程：D+W=100008500=0.999D+0.005W300=0.001D+0（輕組分全部塔頂）由輕組分方程得D=300000kg/h（超過進(jìn)料量，不合理），說明輕組分無法全部從塔頂采出，需調(diào)整假設(shè)。正確做法為輕組分在塔頂?shù)臐舛取?.1%，即塔頂輕組分≤D×0.1%，而進(jìn)料輕組分為300kg/h，故D×0.1%≥300→D≥300000kg/h