2025年(煤化工工程師)煤化工工程試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題1分，共20分。每題只有一個(gè)正確答案，錯(cuò)選、多選均不得分）1.在Shell煤氣化工藝中，下列哪一項(xiàng)不是影響氣化爐耐火磚壽命的主要因素？A.熔渣的化學(xué)組成B.爐膛操作溫度波動(dòng)幅度C.煤漿濃度高低D.熔渣的黏度與滲透性答案：C解析：Shell爐為干煤粉氣流床，無煤漿，故煤漿濃度與耐火磚壽命無關(guān)；其余三項(xiàng)均直接決定渣對(duì)磚的侵蝕速率。2.對(duì)于固定床魯奇爐，下列操作參數(shù)中最能直接反映爐內(nèi)“風(fēng)洞”形成傾向的是：A.爐頂煤氣出口溫度B.夾套鍋爐產(chǎn)汽量C.爐箅轉(zhuǎn)速D.灰鎖溫度答案：A解析：風(fēng)洞導(dǎo)致短路，煤氣未經(jīng)高溫區(qū)即逸出，爐頂溫度驟升，是最敏感指標(biāo)。3.煤直接液化裝置中，溶劑加氫的主要目的是：A.提高溶劑閃點(diǎn)B.補(bǔ)充活性氫，抑制自由基縮聚C.降低溶劑密度D.脫除有機(jī)氯答案：B解析：煤熱解自由基需活性氫封端，否則縮聚成焦；加氫溶劑為“氫載體”。4.在低溫甲醇洗（Rectisol）脫除CO?過程中，若系統(tǒng)水含量超標(biāo)，最先出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象是：A.甲醇再生塔頂溫度下降B.吸收塔壓差升高C.循環(huán)甲醇pH值升高D.產(chǎn)品CO?中總硫含量升高答案：B解析：水使甲醇極性增大，對(duì)CO?吸收能力下降，塔內(nèi)發(fā)泡，壓差最先升高。5.煤制烯烴（MTO）裝置中，反應(yīng)器催化劑碳池活性快速下降，最可能關(guān)聯(lián)的原料雜質(zhì)是：A.有機(jī)硅B.有機(jī)鐵C.有機(jī)鈣D.有機(jī)鈉答案：A解析：硅沉積堵塞SAPO34孔道，不可逆失活；鐵、鈣、鈉主要影響熱平衡或生焦速率。6.對(duì)于水煤漿氣流床氣化，當(dāng)煤漿粒度D50從50μm降至30μm時(shí)，冷煤氣效率的變化趨勢(shì)及主因是：A.下降，因磨煤電耗增加B.上升，因碳轉(zhuǎn)化率提高C.下降，因漿體黏度升高噴嘴霧化惡化D.基本不變，因停留時(shí)間已足夠答案：B解析：粒度減小，碳轉(zhuǎn)化率顯著提高，冷煤氣效率上升；磨煤電耗增加屬廠用電，不影響效率定義式。7.在煤制天然氣（SNG）甲烷化流程中，通常采用“多段絕熱+級(jí)間回收”工藝，其主要目的是：A.降低催化劑床層壓降B.抑制鎳基催化劑高溫?zé)Y(jié)C.減少循環(huán)比，降低電耗D.提高CO單程轉(zhuǎn)化率答案：B解析：甲烷化為強(qiáng)放熱反應(yīng)，級(jí)間冷卻可控制溫升，防止鎳晶粒長大失活。8.下列關(guān)于煤熱解與氣化活性關(guān)系的描述，正確的是：A.熱解焦油產(chǎn)率越高，半焦氣化活性越低B.堿金屬K的負(fù)載可同步提高熱解半焦的氣化活性C.提高熱解終溫至1000℃，半焦反應(yīng)性一定增加D.熱解速率與氣化活性無耦合關(guān)系答案：B解析：堿金屬為氣化催化劑，可嵌入碳晶格，降低活化能；A項(xiàng)相反，高焦油往往對(duì)應(yīng)高活性半焦。9.在煤制乙二醇（CTEG）草酸酯路線中，亞硝酸甲酯（MN）再生塔尾氣NO濃度超標(biāo)，最直接有效的調(diào)節(jié)手段是：A.提高酯化反應(yīng)器CO/O?比B.降低MN進(jìn)料溫度C.提高再生塔頂壓力D.增大尾氣循環(huán)量答案：A解析：CO/O?比偏低，MN分解為NO與甲醇，提高該比例可將NO重新酯化為MN，降低排放。10.對(duì)于粉煤氣化飛灰的“微珠”形態(tài)，其最主要影響的是：A.比電阻B.磨蝕性C.堆積角D.真密度答案：C解析：微珠球形度高，堆積角小，易流化，對(duì)氣力輸送有利；磨蝕性主要由硬度決定。11.在煤液化減壓塔底泵選型時(shí)，必須優(yōu)先考慮：A.NPSHa與泵必需汽蝕余量差值B.介質(zhì)固體含量對(duì)密封沖刷C.高溫下瀝青質(zhì)黏度指數(shù)D.泵材質(zhì)抗H?S應(yīng)力腐蝕開裂答案：C解析：塔底液為高溫高黏瀝青質(zhì)，黏度指數(shù)直接決定泵型（齒輪泵/螺桿泵）及功率。12.采用PengRobinson方程計(jì)算煤氣化合成氣露點(diǎn)時(shí)，若忽略CH?含量，計(jì)算露點(diǎn)將：A.偏高B.偏低C.不變D.先高后低答案：A解析：CH?為輕組分，忽略后氣相重組分摩爾分?jǐn)?shù)增大，計(jì)算露點(diǎn)溫度偏高。13.在煤制氫PSA單元，若產(chǎn)品氫純度突然從99.99%降至99.5%，最先檢查的閥門是：A.產(chǎn)品氫出口調(diào)節(jié)閥B.廢氣回收罐入口閥C.吸附塔底部均衡閥內(nèi)漏D.原料氣預(yù)熱閥答案：C解析：均衡閥內(nèi)漏導(dǎo)致高壓吸附塔向低壓塔串氣，氫純度驟降。14.關(guān)于德士古氣化爐激冷室“黑水管線”結(jié)垢，下列措施無效的是：A.添加分散劑B.提高激冷水pH至10C.降低激冷水固含量D.提高管線流速至3m/s答案：B解析：黑水結(jié)垢主要為CaCO?與SiO?，提高pH會(huì)促進(jìn)CO?2?生成，加速結(jié)垢。15.煤制甲醇合成回路中，若循環(huán)氣中CO?濃度從3%升至6%，對(duì)合成塔熱平衡的影響是：A.放熱量增加，熱點(diǎn)溫度上移B.放熱量減少，熱點(diǎn)溫度下移C.放熱量增加，熱點(diǎn)溫度下移D.放熱量減少，熱點(diǎn)溫度上移答案：A解析：CO?加氫為強(qiáng)放熱反應(yīng)，濃度升高，放熱量增加，催化劑床層熱點(diǎn)上移。16.在煤液化裝置中，采用“溶劑脫灰”工藝，其溶劑與煤漿體積比一般控制在：A.1:1B.2:1C.4:1D.10:1答案：C解析：4:1可保證足夠溶解力稀釋瀝青質(zhì)，降低黏度，兼顧能耗與設(shè)備尺寸。17.對(duì)于煤制烯烴急冷塔，若急冷水pH低于6，最易發(fā)生的腐蝕類型是：A.均勻腐蝕B.點(diǎn)蝕C.流動(dòng)加速腐蝕（FAC）D.硫化物應(yīng)力腐蝕開裂答案：C解析：低pH下碳鋼表面氧化膜溶解，水流剪切使膜無法修復(fù)，形成FAC。18.在煤氣化爐壁面掛渣厚度監(jiān)測中，最常用的在線無損技術(shù)是：A.紅外熱像+熱通量反演B.超聲測厚C.射線透照D.電磁超聲答案：A解析：紅外熱像可實(shí)時(shí)捕捉壁面溫度分布，通過熱通量模型反演渣厚，無需開孔。19.煤制天然氣項(xiàng)目全廠性能考核時(shí)，通常以哪一項(xiàng)作為“性能保證值”基準(zhǔn)？A.單位產(chǎn)品綜合能耗（GJ/kNm3SNG）B.單位投資成本（元/Nm3）C.年運(yùn)行小時(shí)數(shù)D.催化劑壽命答案：A解析：能耗為可量化、可重復(fù)測試的核心指標(biāo)，寫入EPC合同性能保證條款。20.在煤液化加氫反應(yīng)器出口，發(fā)現(xiàn)NH?Cl結(jié)晶堵塞，最有效的在線處理方法是：A.注水沖洗B.提高反應(yīng)溫度C.降低系統(tǒng)壓力D.注入甲醇溶解答案：A解析：NH?Cl溶于水，短時(shí)注水可溶解結(jié)晶，恢復(fù)流通；升溫升壓會(huì)加劇腐蝕。二、多項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分。每題有兩個(gè)或兩個(gè)以上正確答案，多選、少選、錯(cuò)選均不得分）21.下列因素中，能夠顯著降低氣流床氣化爐比氧耗的有：A.提高煤漿濃度B.提高操作溫度C.降低煤的灰分D.提高煤反應(yīng)活性答案：A、C、D解析：提高濃度減少水分蒸發(fā)耗熱；低灰分減少熔渣熱損失；高活性降低氧碳比。溫度過高反而增加熱損失。22.關(guān)于煤液化“溶劑自平衡”描述正確的有：A.溶劑加氫度需與液化殘?jiān)再|(zhì)匹配B.溶劑餾程宜窄，防止輕組分損失C.溶劑中部分重組分可循環(huán)至加氫裂化D.溶劑/煤比升高，裝置能耗單調(diào)下降答案：A、C解析：餾程宜寬，保證供氫與溶解能力；溶劑比過高導(dǎo)致系統(tǒng)熱負(fù)荷增加，能耗上升。23.在低溫甲醇洗裝置，造成循環(huán)甲醇“發(fā)泡”的原因有：A.系統(tǒng)水含量>1%B.甲醇中積累了羰基鐵C.吸收塔氣速超過液泛點(diǎn)80%D.甲醇中溶解了高分子石蠟答案：A、B、D解析：羰基鐵、石蠟、水均降低表面張力，形成穩(wěn)定泡沫；氣速80%液泛點(diǎn)為設(shè)計(jì)上限，非發(fā)泡主因。24.下列屬于煤制烯烴（MTO）反應(yīng)再生系統(tǒng)“碳池”管理指標(biāo)的有：A.待生劑積碳量B.再生劑含碳量C.再生器密相溫度D.催化劑微反活性指數(shù)（MA）答案：A、B、D解析：碳池管理核心為控制積碳與再生程度，MA反映分子篩活性；再生器溫度為操作參數(shù)，非池指標(biāo)。25.煤氣化渣用于建材時(shí)，需重點(diǎn)檢測的浸出毒性元素有：A.Cr??B.AsC.HgD.F?答案：A、B、C、D解析：以上均為GB5085.32007規(guī)定危險(xiǎn)特性鑒別指標(biāo)，建材利用需滿足浸出限值。26.在煤制氫裝置，影響變換爐催化劑“反硫化”失活的因素有：A.汽氣比過高B.入口H?S濃度低于20ppmC.床層溫度<280℃D.催化劑K?O助劑含量過高答案：A、B、C解析：汽氣比高、H?S低、低溫均使CoMoS活性相轉(zhuǎn)為氧化態(tài)，失活；K?O高促進(jìn)水解，非反硫化。27.煤液化裝置高壓分離器（V1101）液位波動(dòng)大，可能的原因有：A.反應(yīng)器轉(zhuǎn)化率突降B.減壓閥HV1102閥芯沖蝕C.循環(huán)氫壓縮機(jī)帶液D.高壓換熱器內(nèi)漏答案：A、B、D解析：轉(zhuǎn)化率降導(dǎo)致液相增多；閥芯沖蝕使液位控制不穩(wěn)；換熱器內(nèi)漏使高壓側(cè)液位虛高；壓縮機(jī)帶液為后果非原因。28.下列措施中，可降低煤制甲醇合成回路“馳放氣”量的有：A.提高合成塔單程轉(zhuǎn)化率B.增設(shè)膜分離回收氫C.提高循環(huán)氣中惰性氣含量D.降低新鮮氣中N?含量答案：A、B、D解析：提高單程轉(zhuǎn)化率、回收氫、降低N?均減少馳放；提高惰性氣含量需更多馳放維持分壓。29.關(guān)于煤制天然氣甲烷化催化劑，描述正確的有：A.Ni/Al?O?催化劑最佳使用溫區(qū)為250500℃B.硫中毒為不可逆失活C.高空速可提高CO轉(zhuǎn)化率但降低選擇性D.添加MgO可提高抗積碳性能答案：A、B、D解析：高空速降低轉(zhuǎn)化率，選擇性略升；硫與Ni形成Ni?S?，不可逆；MgO為堿性，抑制積碳。30.在煤液化“兩相加氫”工藝中，屬于“輕相”主要組分有：A.四氫萘B.甲基萘C.瀝青質(zhì)D.酚油餾分答案：A、B、D解析：輕相為供氫溶劑餾分，瀝青質(zhì)屬重相，在減壓塔底排出。三、判斷題（每題1分，共10分。正確打“√”，錯(cuò)誤打“×”）31.水煤漿氣流床氣化時(shí)，煤漿粒度越細(xì)，噴嘴霧化角一定越大。答案：×解析：粒度過細(xì)增加黏度，可能使霧化角減??；霧化角受黏度、表面張力、噴嘴結(jié)構(gòu)耦合影響。32.煤液化“溶劑脫灰”工藝中，脫灰率越高，裝置總油收率一定越高。答案：×解析：脫灰率過高導(dǎo)致重質(zhì)油隨灰損失，油收率反而下降，需權(quán)衡。33.在低溫甲醇洗，降低吸收溫度可提高H?S選擇性，但會(huì)增加甲醇黏度，導(dǎo)致傳質(zhì)系數(shù)下降。答案：√解析：溫度降低，H?S溶解度升高，選擇性增強(qiáng)；但黏度指數(shù)關(guān)系使kL下降，需優(yōu)化。34.煤制烯烴MTO反應(yīng)器采用“湍動(dòng)流化床”而非“快速流化床”，主要目的是降低催化劑磨損。答案：×解析：MTO采用快速流化，氣固滑移速度大，傳熱量大，磨損高但可接受；湍動(dòng)床用于再生器。35.煤氣化渣的“玻璃體”含量越高，其火山灰活性指數(shù)越大。答案：√解析：玻璃體為無定形硅鋁酸鹽，活性高；結(jié)晶相活性低。36.煤制氫PSA廢氣熱值通常高于甲醇合成馳放氣。答案：√解析：PSA廢氣含大量CO、CH?，熱值約812MJ/Nm3；甲醇馳放氣H?低、N?高，熱值35MJ/Nm3。37.煤液化加氫反應(yīng)器出口注入“洗滌水”可溶解NH?Cl，但會(huì)促進(jìn)CO變換反應(yīng)，導(dǎo)致氫耗增加。答案：×解析：洗滌水溫度<300℃，變換反應(yīng)速率極低，對(duì)氫耗影響可忽略。38.對(duì)于Shell氣化爐，提高氧煤比可使合成氣中CH?含量降至0.1%以下，但比氧耗單調(diào)上升。答案：√解析：氧煤比升高，燃燒區(qū)溫度升高，CH?完全裂解；但過量O?增加，比氧耗上升。39.煤制天然氣項(xiàng)目，甲烷化催化劑“水熱老化”屬于可逆失活。答案：×解析：水熱老化導(dǎo)致Ni晶粒燒結(jié)、載體相變，為不可逆失活。40.在煤制乙二醇亞硝酸酯再生塔，采用“富氧再生”可提高M(jìn)N收率，但會(huì)加劇N?O副產(chǎn)。答案：√解析：富氧提高NO氧化率，MN收率升；但高溫下N?O選擇性升高，需權(quán)衡。四、簡答題（每題6分，共30分）41.某煤制氫裝置采用水煤漿氣流床氣化（6.5MPa），運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)合成氣有效氣（CO+H?）含量由80%降至76%，比氧耗升高5%。請(qǐng)列出三條最可能原因并給出診斷方法。答案：（1）煤漿濃度下降：現(xiàn)場取樣用快速水分儀測濃度，若<58%，驗(yàn)證儲(chǔ)罐攪拌及給水泵沖程。（2）噴嘴磨損導(dǎo)致霧化惡化：停車內(nèi)窺檢查噴嘴出口橢圓度，>1mm需更換；對(duì)比運(yùn)行前后氧流量壓力曲線。（3）煤質(zhì)變差（灰分升高或活性降低）：取樣做灰分、熱重分析，若灰分>15%或950℃下CO?反應(yīng)性<5%/min，可確認(rèn)；校核爐溫是否下降。42.煤直接液化裝置減壓塔底泵頻繁汽蝕，已知塔底液溫度420℃、黏度800cSt、密度950kg/m3，泵NPSHr6m，請(qǐng)?zhí)岢鋈龡l改造措施并說明原理。答案：（1）塔底泵降位安裝：將泵吸入口降至地面以下4m，提高NPSHa4m，避開汽蝕區(qū)。（2）增設(shè)塔底循環(huán)冷卻器：將液溫降至380℃，黏度降至200cSt，飽和蒸氣壓下降，NPSHa裕量增。（3）采用雙吸式螺桿泵：降低單級(jí)葉輪入口流速，NPSHr降至3m，同時(shí)適應(yīng)高黏度，減少剪切降黏。43.簡述低溫甲醇洗系統(tǒng)“水含量升高”的三大來源及對(duì)應(yīng)在線控制策略。答案：（1）變換氣飽和水：在變換爐出口設(shè)低位冷凝液分離器，液位聯(lián)鎖排水；投用高效除沫器。（2）甲醇再生塔再沸器泄漏：再沸器出口甲醇采樣測電導(dǎo)，>50μS/cm判定內(nèi)漏，切至備用，檢修堵管。（3）系統(tǒng)補(bǔ)水閥內(nèi)漏：補(bǔ)水閥后加裝流量計(jì)，夜間最小流量>0.5t/h觸發(fā)DCS報(bào)警，安排更換閥芯。44.煤制烯烴MTO裝置再生器“尾燃”現(xiàn)象（稀相溫度>700℃）的危害及抑制措施。答案：危害：燒毀旋風(fēng)分離器內(nèi)襯，催化劑微孔坍塌，細(xì)粉增加，收率下降。抑制：（1）降低再生器密相床層高度，縮短催化劑停留，減少焦炭燃燒總量；（2）注入適量CO助燃劑（Pt/Al?O?），使CO在密相燃盡，避免稀相二次燃燒；（3）在再生器稀相噴入少量粗甲醇，利用汽化吸熱降溫，控制<650℃。45.煤制天然氣項(xiàng)目，如何計(jì)算“單位產(chǎn)品綜合能耗”？列出公式并說明邊界。答案：公式：E=(ΣQi–ΣQe)/VSNG其中：ΣQi—所有輸入能源折一次能源量（煤、電、蒸汽、燃料氣、催化劑原料能耗等），單位GJ；ΣQe—外輸能源折一次能源量（外送電、蒸汽、硫磺等副產(chǎn)品），單位GJ；VSNG—產(chǎn)量，kNm3（0℃，101.325kPa）。邊界：從原料煤入廠開始，到SNG產(chǎn)品進(jìn)入首站計(jì)量站；包括空分、氣化、變換、凈化、甲烷化、公用工程，不含下游管線。五、計(jì)算題（每題10分，共20分）46.某干煤粉氣流床氣化爐操作壓力4.0MPa，溫度1500℃，煤工業(yè)分析（ar）：FC55%，VM30%，Ash10%，M5%；元素分析（daf）：C80%，H5%，O10%，N1%，S4%。假設(shè)：碳轉(zhuǎn)化率98%，灰中碳損失2%，合成氣中CH?0.5%（干基），無焦油。求：（1）每1000kg煤產(chǎn)干基合成氣量（Nm3）；（2）比氧耗（Nm3O?/1000Nm3(CO+H?)）。答案：（1）碳平衡：入爐碳=1000×(10.050.1)×0.8=680kg轉(zhuǎn)化碳=680×0.98=666.4kg生成CO+CO?+CH?中碳：666.4/12=55.53kmol設(shè)干合成氣總量VNm3，則：CH?碳=0.005V/22.4=0.000223Vkmol剩余碳為CO+CO?：55.530.000223V又(CO+CO?)體積=55.530.000223Vkmol干合成氣中CO+CO?+CH?+H?+N?+S化合物=V/22.4需做氧平衡、氫平衡、氮平衡聯(lián)立（略），得：V=2270Nm3（干基）（2）氧耗：需氧用于碳部分氧化、氫燃燒，經(jīng)元素平衡得O?=480Nm3CO+H?體積=0.95×(55.530.000223V)×22.4+H?量=1920Nm3比氧耗=480/1920×1000=250Nm3O?/1000Nm3(CO+H?)47.煤制甲醇裝置，合成塔出口氣組成