2025年煤化工考試試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共30分）1.下列煤氣化反應(yīng)中，屬于強(qiáng)吸熱反應(yīng)的是（）。A.C+O?→CO?B.C+H?O→CO+H?C.CO+H?O→CO?+H?D.2CO→CO?+C2.煤直接液化過(guò)程中，核心催化劑通常以（）為主。A.鐵基化合物B.銅基化合物C.鎳基化合物D.鉑基化合物3.焦炭的M40指標(biāo)表示（）。A.抗碎強(qiáng)度B.耐磨強(qiáng)度C.反應(yīng)性D.反應(yīng)后強(qiáng)度4.氣流床氣化爐（如Shell爐）的典型操作壓力為（）。A.0.1-0.5MPaB.1.0-3.0MPaC.4.0-6.5MPaD.7.0-10.0MPa5.煤制烯烴（MTO）工藝中，常用的分子篩催化劑是（）。A.ZSM-5B.SAPO-34C.Y型分子篩D.β分子篩6.煤焦化過(guò)程中，荒煤氣的主要成分不包括（）。A.氫氣B.甲烷C.焦油蒸汽D.二氧化碳7.下列煤質(zhì)指標(biāo)中，對(duì)煤氣化過(guò)程中灰熔融性影響最大的是（）。A.揮發(fā)分B.固定碳C.灰分中的堿性氧化物（CaO、Fe?O?）含量D.全硫含量8.煤間接液化的核心步驟是（）。A.煤氣化制合成氣B.合成氣凈化（脫硫、脫碳）C.費(fèi)托合成反應(yīng)D.產(chǎn)品精制9.固定床氣化爐（如魯奇爐）的操作溫度范圍通常為（）。A.600-800℃B.900-1100℃C.1200-1400℃D.1500-1700℃10.煤制甲醇工藝中，合成塔內(nèi)的主要反應(yīng)是（）。A.CO+2H?→CH?OHB.CO?+3H?→CH?OH+H?OC.2CO+4H?→C?H?OH+H?OD.A和B均為主反應(yīng)11.煤化工廢水處理中，“酚氨回收”單元的主要目的是（）。A.去除懸浮物B.回收高濃度酚類和氨氮，降低后續(xù)處理負(fù)荷C.降解CODD.去除重金屬離子12.衡量煤熱解過(guò)程中焦油產(chǎn)率的關(guān)鍵指標(biāo)是（）。A.焦油產(chǎn)率（taryield）B.煤氣產(chǎn)率（gasyield）C.半焦產(chǎn)率（charyield）D.熱解水含量13.下列氣化技術(shù)中，適合處理高灰熔點(diǎn)煤的是（）。A.魯奇固定床氣化B.德士古水煤漿氣化C.循環(huán)流化床氣化D.添加助熔劑的氣流床氣化14.煤液化過(guò)程中，氫耗量與原料煤的（）直接相關(guān)。A.碳?xì)浔龋–/H）B.灰分含量C.水分含量D.揮發(fā)分含量15.煤化工裝置中，防止煤氣泄漏引發(fā)爆炸的關(guān)鍵措施是（）。A.設(shè)備密閉性檢測(cè)B.安裝可燃?xì)怏w報(bào)警器C.控制環(huán)境溫度D.A和B均正確二、填空題（每空1分，共20分）1.煤氣化過(guò)程的主要產(chǎn)物是______，其有效成分（CO+H?）的體積分?jǐn)?shù)通常需達(dá)到______以上才能滿足后續(xù)合成需求。2.煤直接液化的核心工藝條件為高溫（400-480℃）、高壓（______MPa），并需添加______以提高反應(yīng)活性。3.焦炭的質(zhì)量指標(biāo)中，______（符號(hào)）表示耐磨強(qiáng)度，______（符號(hào)）表示反應(yīng)后強(qiáng)度。4.氣流床氣化爐的典型代表包括______（水煤漿進(jìn)料）和______（干煤粉進(jìn)料）。5.煤制烯烴工藝中，甲醇轉(zhuǎn)化為烯烴的反應(yīng)屬于______（填“放熱”或“吸熱”）反應(yīng)，反應(yīng)溫度通?？刂圃赺_____℃。6.煤焦化過(guò)程中，荒煤氣經(jīng)冷卻、洗滌后得到的粗焦油需通過(guò)______工藝分離出輕油、酚油、萘油等組分。7.煤氣化灰渣的綜合利用方向主要包括______（如制水泥）和______（如制備陶瓷材料）。8.煤間接液化中，費(fèi)托合成的主要催化劑類型為______（如鐵基）和______（如鈷基）。9.煤化工廢水的“老三套”處理工藝指______、______和生化處理。10.煤熱解（干餾）按溫度可分為低溫（500-700℃）、中溫（700-900℃）和高溫（900-1100℃），其中高溫干餾的主要產(chǎn)品是______。三、簡(jiǎn)答題（每題8分，共40分）1.簡(jiǎn)述固定床氣化與氣流床氣化的主要差異（從原料粒度、操作溫度、碳轉(zhuǎn)化率、適用煤種四方面對(duì)比）。2.煤直接液化與間接液化的工藝路線有何本質(zhì)區(qū)別？各自的優(yōu)缺點(diǎn)是什么？3.煤制甲醇裝置中，合成氣為何需要控制H/C比（氫碳比）？通常采用何種方法調(diào)節(jié)H/C比？4.分析煤焦化過(guò)程中荒煤氣的主要成分及后續(xù)處理流程（至少列出4種成分及3個(gè)處理步驟）。5.煤化工生產(chǎn)中，如何通過(guò)優(yōu)化原料煤質(zhì)降低能耗？請(qǐng)列舉3項(xiàng)關(guān)鍵煤質(zhì)指標(biāo)及其控制范圍。四、計(jì)算題（每題10分，共20分）1.某水煤漿氣化爐處理原料煤（收到基）的工業(yè)分析數(shù)據(jù)如下：水分（M_ar）8%，灰分（A_ar）15%，揮發(fā)分（V_ar）28%，固定碳（FC_ar）49%。已知?dú)饣蟠置簹庵蠧O體積分?jǐn)?shù)48%，H?體積分?jǐn)?shù)35%，CO?體積分?jǐn)?shù)12%，CH?體積分?jǐn)?shù)3%（其余為N?、H?O等）。假設(shè)原料煤中碳的轉(zhuǎn)化率為95%，計(jì)算每千克原料煤產(chǎn)生的粗煤氣量（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，m3/kg）。（注：碳的摩爾質(zhì)量12g/mol，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)1mol氣體體積22.4L）2.某煤直接液化裝置處理原料煤（干燥無(wú)灰基）的元素分析為：C85%，H5%，O8%，N1%，S1%。液化后產(chǎn)品油的元素分析為：C88%，H12%（忽略O(shè)、N、S）。假設(shè)液化過(guò)程中H?的利用率為80%（即實(shí)際消耗H?為理論量的1.25倍），計(jì)算每噸原料煤（干燥無(wú)灰基）的H?消耗量（kg）。（注：H的摩爾質(zhì)量1g/mol，H?摩爾質(zhì)量2g/mol）五、綜合分析題（每題15分，共30分）1.某企業(yè)采用Shell干煤粉氣化爐（氣流床）生產(chǎn)合成氣，但近期出現(xiàn)氣化爐渣口堵塞、排渣不暢的問(wèn)題。請(qǐng)分析可能的原因（至少4條），并提出針對(duì)性的解決措施。2.結(jié)合“雙碳”目標(biāo)（碳達(dá)峰、碳中和），論述煤化工行業(yè)的轉(zhuǎn)型路徑。要求從工藝優(yōu)化、能源替代、碳捕集與封存（CCUS）、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整四方面展開。---答案一、單項(xiàng)選擇題1.B2.A3.A4.B5.B6.D7.C8.C9.B10.D11.B12.A13.D14.A15.D二、填空題1.合成氣；70%2.15-30；供氫溶劑（或催化劑）3.M10；CSR4.德士古（Texaco）；Shell5.放熱；450-5506.分餾（或蒸餾）7.建材利用；化工利用（或高附加值利用）8.鐵基；鈷基9.預(yù)處理（或隔油）；生化處理前的物化處理（或萃取脫酚）10.焦炭三、簡(jiǎn)答題1.固定床與氣流床氣化差異：-原料粒度：固定床要求塊煤（6-50mm），氣流床需粉煤（<0.1mm）；-操作溫度：固定床900-1100℃（較低），氣流床1300-1600℃（高溫）；-碳轉(zhuǎn)化率：固定床約90%（較低），氣流床>98%（高）；-適用煤種：固定床適合高灰熔點(diǎn)、高活性煤（如褐煤），氣流床適合低灰熔點(diǎn)或添加助熔劑的煤（如煙煤、無(wú)煙煤）。2.直接液化與間接液化區(qū)別：本質(zhì)差異：直接液化是煤在高溫高壓下直接加氫裂解生成液體燃料；間接液化是煤先氣化制合成氣（CO+H?），再通過(guò)費(fèi)托合成生成液體燃料。優(yōu)點(diǎn)：直接液化流程短、效率高（油收率高）；間接液化對(duì)煤種適應(yīng)性廣（低階煤可用），產(chǎn)品靈活（可產(chǎn)烯烴、蠟等）。缺點(diǎn)：直接液化條件苛刻（高壓）、設(shè)備投資大、對(duì)煤質(zhì)要求高（低灰低硫）；間接液化流程長(zhǎng)、能耗高（氣化占總能耗50%以上）。3.煤制甲醇H/C比控制：原因：甲醇合成反應(yīng)需滿足化學(xué)計(jì)量比（H?-CO?）/(CO+CO?)=2.05-2.15，H/C比過(guò)低會(huì)導(dǎo)致副反應(yīng)（如生成甲烷、高級(jí)醇），過(guò)高則增加循環(huán)氣能耗。調(diào)節(jié)方法：通過(guò)變換反應(yīng)（CO+H?O→CO?+H?）調(diào)整H?/CO比例；或采用膜分離、變壓吸附（PSA）脫除多余CO?。4.荒煤氣成分及處理流程：主要成分：H?（50-60%）、CH?（20-25%）、CO（5-8%）、焦油蒸汽（3-5%）、NH?（1-2%）、H?S（0.5-1%）。處理流程：①初冷（通過(guò)冷凝回收焦油、氨水）；②電捕焦油（脫除剩余焦油霧滴）；③洗氨（用硫酸吸收NH?制硫銨）；④脫硫（用濕法或干法脫除H?S）；⑤最終冷卻（為后續(xù)煤氣儲(chǔ)存或外送做準(zhǔn)備）。5.優(yōu)化煤質(zhì)降低能耗的關(guān)鍵指標(biāo)：-灰分（A_ar）：控制<15%，灰分每增加1%，氣化爐氧耗增加1-2%，煤耗增加2-3%；-灰熔融性（ST，軟化溫度）：氣流床氣化要求ST<1450℃（添加CaO等助熔劑可降低），避免渣口堵塞；-揮發(fā)分（V_daf）：直接液化要求V_daf>35%（高揮發(fā)分煤活性高，液化轉(zhuǎn)化率高）；-硫分（S_t,ar）：控制<1%，高硫煤會(huì)增加脫硫裝置負(fù)荷及催化劑中毒風(fēng)險(xiǎn)（任選3項(xiàng)）。四、計(jì)算題1.粗煤氣量計(jì)算：原料煤中碳含量（收到基）=FC_ar+V_ar×碳在揮發(fā)分中的比例（假設(shè)揮發(fā)分中碳占80%），但簡(jiǎn)化計(jì)算時(shí)，固定碳即為參與氣化的主要碳源（工業(yè)分析中FC_ar為固定碳含量）。1kg原料煤中固定碳質(zhì)量=1000g×49%=490g，物質(zhì)的量=490/12≈40.83mol。碳轉(zhuǎn)化率95%，實(shí)際參與反應(yīng)的碳=40.83×0.95≈38.79mol。粗煤氣中含碳組分：CO（48%）、CO?（12%）、CH?（3%），總碳摩爾分?jǐn)?shù)=48%+12%+3%=63%。設(shè)粗煤氣總量為V（mol），則含碳量=V×63%=38.79mol→V=38.79/0.63≈61.57mol。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下體積=61.57×22.4L=1379.2L≈1.38m3/kg。2.H?消耗量計(jì)算：原料煤（1t=1000kg）中C質(zhì)量=1000×85%=850kg，H質(zhì)量=1000×5%=50kg，O質(zhì)量=80kg（O的存在會(huì)消耗H生成H?O）。產(chǎn)品油中C質(zhì)量=850kg（假設(shè)C全部進(jìn)入油，實(shí)際可能有少量損失，此處簡(jiǎn)化），油中H質(zhì)量=850×(12/88)=115.91kg。原料煤中H需補(bǔ)充的量=115.91-50=65.91kg（H原子）。O與H反應(yīng)生成H?O的量：O質(zhì)量80kg=80000g，物質(zhì)的量=80000/16=5000mol，需H?O中的H=5000×2×1=10000g=10kg（H原子）?？傂鐷原子=65.91+10=75.91kg，對(duì)應(yīng)H?質(zhì)量=75.91×(2/2)=75.91kg（H?分子）?？紤]利用率80%，實(shí)際消耗H?=75.91/0.8≈94.89kg/t。五、綜合分析題1.Shell氣化爐渣口堵塞原因及措施：原因：①原料煤灰熔點(diǎn)（ST）過(guò)高（>1500℃），液態(tài)渣黏度大，流動(dòng)性差；②氣化溫度偏低（<1400℃），渣未充分熔融；③煤中灰分含量過(guò)高（>20%），渣量過(guò)大；④助熔劑（如CaO）添加量不足，未有效降低灰熔點(diǎn)；⑤渣口設(shè)計(jì)尺寸與實(shí)際渣量不匹配（如負(fù)荷過(guò)高導(dǎo)致渣量超過(guò)設(shè)計(jì)能力）。措施：①調(diào)整配煤方案，摻加低灰熔點(diǎn)煤（ST<1450℃）；②提高氣化爐操作溫度（至1450-1500℃），確保渣充分熔融；③優(yōu)化助熔劑添加比例（如CaO添加量3-5%），降低灰熔點(diǎn)；④控制原料煤灰分<18%，減少渣量；⑤定期清理渣口結(jié)渣（如利用高壓水槍或機(jī)械工具），并檢查渣口磨損情況，必要時(shí)更換。2.煤化工“雙碳”轉(zhuǎn)型路徑：-工藝優(yōu)化：推廣高效氣化技術(shù)（如干粉氣流床），提高碳轉(zhuǎn)化率（>99%）；優(yōu)化合成反應(yīng)條件（如甲醇合成采用等溫床反應(yīng)器），降低能耗；開發(fā)低水耗工藝（如廢水零排放技術(shù)）。