2025年煤化工試題及答案詳解一、單項選擇題（每題1分，共20分）1.在煤直接液化過程中，最常用的一次加氫催化劑活性金屬組合是A.FeMo??B.NiMo??C.CoMo??D.FeNi答案：B解析：NiMo/Al?O?催化劑具有優(yōu)異的C—S、C—N鍵氫解活性，同時抑制結焦，工業(yè)裝置（神華鄂爾多斯）采用該體系，運行周期可達8000h。2.煤氣化反應C(s)+H?O(g)→CO(g)+H?(g)的ΔH°???為+131kJ·mol?1，若提高溫度，平衡常數(shù)Kp將A.減小??B.不變??C.增大??D.先增后減答案：C解析：吸熱反應，范特霍夫方程dlnKp/dT=ΔH°/RT2>0，升溫Kp增大，與勒沙特列原理一致。3.魯奇爐（Lurgi）加壓氣化對煤種的適應性最差指標是A.灰熔點ST??B.水分Mar??C.可磨性HGI??D.熱值Qnet,ar答案：A解析：魯奇爐固態(tài)排渣要求ST>1250℃，低灰熔點煤需加石灰石助熔，否則結渣堵塞爐箅。4.煤制烯烴（MTO）反應中，甲醇轉化率>99%時，乙烯+丙烯選擇性最高的是A.SAPO34??B.ZSM5??C.Y型??D.MOR答案：A解析：SAPO34具有CHA拓撲結構，孔口0.38nm，限制C?+烴生成，雙烯選擇性可達81%（大連化物所DMTOII數(shù)據(jù)）。5.低溫甲醇洗（Rectisol）脫除CO?，吸收液再生采用A.減壓閃蒸+氣提??B.熱再生+減壓??C.變壓吸附??D.化學氧化答案：B解析：富液先減壓至0.3MPa閃蒸，再加熱至105℃熱再生，能耗約1.2GJ·t?1CO?，比氨洗低30%。6.費托合成鐵基催化劑助劑K?O的作用是A.提高鏈增長概率α??B.降低CO吸附??C.抑制甲烷化??D.提高抗磨強度答案：A解析：K?為電子助劑，提高Fe?C?活性相電子密度，促進CO解離插入，α由0.7升至0.9（ShellSMDS數(shù)據(jù)）。7.煤間接液化油品在<200℃餾分中，辛烷值最高組分是A.正構烷烴??B.異構烷烴??C.芳烴??D.烯烴答案：B解析：異構烷烴（如2,2,4三甲基戊烷）RON=100，高于正構C?（RON=20），費托合成經(jīng)異構化后RON可達92。8.水煤漿氣化噴嘴最常見磨損機理是A.空蝕??B.磨粒切削??C.高溫氧化??D.熱疲勞答案：B解析：煤漿中SiO?、Al?O?硬度>噴嘴表面WCCo涂層，速度120m·s?1下切削磨損，壽命約2000h。9.煤制氫裝置PSA提純H?，回收率隨吸附壓力升高而A.升高??B.降低??C.先升后降??D.不變答案：C解析：壓力↑，H?分壓↑，但壓縮功↑，尾氣富CO?返爐，最優(yōu)壓力2.8MPa，回收率90%。10.煤焦油加氫裂化，最難脫除的雜原子是A.S??B.N??C.O??D.Cl答案：B解析：焦油含氮1.2wt%，以喹啉、咔唑形式存在，需420℃、18MPa、NiW催化劑，脫氮率<80%。11.氣流床氣化爐冷煤氣效率定義式為A.(煤氣化學熱)/(煤低位熱值)??B.(煤氣化學熱+顯熱)/(煤低位熱值)??C.(煤氣化學熱)/(煤高位熱值)??D.(煤氣化學熱熱損)/(煤低位熱值)答案：A解析：冷煤氣效率僅考慮合成氣化學焓，不含顯熱，Shell爐可達79%。12.煤制天然氣（SNG）甲烷化反應器床層熱點控制采用A.多段絕熱+循環(huán)氣稀釋??B.列管等溫??C.流化床??D.漿態(tài)床答案：A解析：絕熱溫升ΔT=650℃，每段入口配循環(huán)氣（H?/CO=3）稀釋，控制熱點<550℃，防止Ni燒結。13.煤液化殘渣（CLR）四氫呋喃不溶物主要成分是A.前瀝青烯??B.瀝青烯??C.四氫呋喃不溶甲苯可溶物??D.焦答案：D解析：THF不溶物>80%為高度縮合焦，含碳92%，熱值28MJ·kg?1，可用于氣化或燃燒。14.下列哪種煤氣化技術采用水冷壁結構A.Texaco??B.EGas??C.Shell??D.航天爐答案：C解析：Shell爐膜式水冷壁+渣層自保護，壽命>25年，耐火磚爐（Texaco）壽命僅3年。15.煤基聚甲醛（POM）合成中，甲醛三聚反應催化劑為A.硫酸??B.三氟化硼乙醚??C.離子液體??D.分子篩答案：B解析：BF?·OEt?在65℃、0.5MPa下催化三聚，收率96%，硫酸腐蝕設備已被淘汰。16.煤制乙二醇（CTEG）草酸酯路線，CO偶聯(lián)反應溫度控制A.80–90℃??B.110–120℃??C.140–150℃??D.180–200℃答案：B解析：Pd/αAl?O?催化劑在110℃、0.3MPa下CO與亞硝酸甲酯偶聯(lián)，時空收率600g·L?1·h?1，溫度>130℃副產(chǎn)碳酸二甲酯。17.煤熱解三相產(chǎn)物中，焦油產(chǎn)率最高的爐型是A.固定床??B.流化床??C.氣流床??D.回轉窯答案：B解析：流化床（650℃）快速熱解，揮發(fā)分停留<2s，焦油產(chǎn)率可達格金干餾的120%。18.煤制氫裝置變換反應CO+H?O?CO?+H?，采用耐硫變換催化劑活性組分為A.FeCr??B.CoMo??C.CuZn??D.Ni答案：B解析：CoMo/Al?O?耐硫>1000ppm，溫度240–480℃，汽氣比1.2，CO轉化率>95%。19.煤直接液化循環(huán)溶劑供氫能力指標為A.芳碳率fa??B.氫化芳烴/芳烴比H/A??C.密度??D.沸程答案：B解析：H/A>0.35（NMR測定）可保證活性氫轉移，抑制自由基縮合，神華裝置控制H/A=0.42。20.煤化工項目碳排放計算邊界（ISO14064）不包括A.原料煤開采??B.廠內(nèi)燃燒??C.外購電力??D.產(chǎn)品運輸答案：D解析：范圍3可選，運輸排放不計入強制邊界，但現(xiàn)代LCA均納入。二、多項選擇題（每題2分，共20分，多選少選均不得分）21.下列屬于煤氣化激冷流程優(yōu)點的是A.設備投資低??B.副產(chǎn)高壓蒸汽??C.飛灰固化??D.合成氣含濕高??E.適合高灰熔點煤答案：A、C、D解析：激冷無輻射鍋爐，投資低20%；熔渣遇水固化；出口汽氣比1.4，適合高灰熔點煤，但無高壓蒸汽回收。22.提高費托合成C?+選擇性的措施有A.升高溫度??B.降低H?/CO比??C.增加反應壓力??D.采用微孔催化劑??E.添加Cu助劑答案：B、C解析：低H?/CO（1.0）抑制甲烷化，高壓（3MPa）促進鏈增長；高溫、微孔、Cu均提高CH?。23.煤制烯烴裝置急冷塔結垢的主要前驅物包括A.二甲醚??B.芳烴??C.烯烴低聚物??D.甲醇??E.羰基鐵答案：B、C、E解析：芳烴+烯烴在高溫下聚合生成膠質，羰基鐵催化生焦，需注阻聚劑（二乙基羥胺）。24.下列關于航天爐（HTL）描述正確的是A.干煤粉進料??B.水冷壁結構??C.激冷流程??D.氣化壓力4.0MPa??E.碳轉化率>98%答案：A、B、C、D、E解析：航天爐為國內(nèi)自主知識產(chǎn)權，2000t·d?1爐運行數(shù)據(jù)：碳轉化率98.5%，有效氣（CO+H?）≥90%。25.煤焦油加氫裂化催化劑失活原因有A.金屬Ni/V沉積??B.碳質結焦??C.水熱燒結??D.硫中毒??E.氮中毒答案：A、B、C、E解析：焦油含金屬<50ppm，但Ni/V沉積堵塞孔道；氮化合物強吸附酸性位，需高溫再生。26.煤制天然氣項目SNG產(chǎn)品必須滿足的指標有A.高位熱值≥34MJ·m?3??B.H?S≤6mg·m?3??C.CO?≤3%??D.烴露點<10℃??E.總硫≤100mg·m?3答案：B、C、D解析：GB178202018一類氣要求H?S≤6mg·m?3，CO?≤3%，烴露點<10℃，熱值≥31.4MJ·m?3即可。27.下列屬于煤直接液化反應器內(nèi)構件的是A.液體分布器??B.氫氣分配器??C.下導流筒??D.旋風分離器??E.攪拌槳答案：A、B、C解析：鼓泡床反應器內(nèi)設多環(huán)氫氣分配器、液體分布器及導流筒，無攪拌槳與旋風。28.煤化工高鹽廢水零排放主流工藝單元包括A.軟化澄清??B.反滲透??C.碟管式反滲透??D.蒸發(fā)結晶??E.電滲析答案：A、B、C、D解析：軟化去除Ca2?/Mg2?，RO預濃縮，DTRO再濃縮至12wt%，蒸發(fā)結晶得NaCl+Na?SO?鹽硝分離。29.提高水煤漿濃度的添加劑類型有A.萘系磺酸鹽??B.木質素磺酸鹽??C.聚羧酸系??D.羧甲基纖維素??E.三聚氰胺系答案：A、B、C、E解析：CMC提高粘度不利霧化，不用于高濃度漿，其余均可降黏至800mPa·s（60wt%）。30.煤制乙二醇裝置亞硝酸甲酯再生反應副產(chǎn)物有A.NO??B.CO???C.N???D.H?O??E.CH?OH答案：A、B、D解析：3CH?ONO→2NO+CO?+CH?OH+H?O，N?僅在副反應生成，量<0.1%。三、判斷改錯題（每題2分，共10分，先判斷對錯，再改正錯誤部分）31.魯奇爐氣化廢水中酚氨含量低，可直接生化處理。答案：錯。改正：魯奇廢水含酚4000mg·L?1、氨8000mg·L?1，需先經(jīng)酚氨回收（LurgiPhenosolvan+脫氨）再生化。32.費托合成鐵催化劑比鈷催化劑更適合高H?/CO比原料氣。答案：錯。改正：鐵催化劑水煤氣變換活性高，適合低H?/CO（0.6–1.0），鈷催化劑適合高H?/CO（2.0）。33.煤直接液化油品芳烴含量高于石油基柴油，因此十六烷值更高。答案：錯。改正：芳烴十六烷值低，液化柴油芳烴35%，十六烷值僅35，需加氫提質至45。34.航天爐激冷流程比廢鍋流程熱效率高。答案：錯。改正：激冷流程熱效率約72%，廢鍋流程副產(chǎn)高壓蒸汽，熱效率可達85%。35.煤制烯烴項目甲醇合成采用CuZnAl催化劑，其失活主因是硫中毒。答案：錯。改正：CuZnAl催化劑失活主因是熱燒結（>280℃）和Cl?中毒，硫中毒可逆。四、簡答題（每題6分，共30分）36.簡述Shell煤氣化爐渣口堵塞的形成機理及防控措施。答案：形成機理：高灰熔點煤（ST>1400℃）在爐溫<1500℃時灰渣黏度>25Pa·s，無法順利沿水冷壁流下，在渣口累積形成“帽檐”；還原性氣氛下Fe?O?→FeO，F(xiàn)eO與SiO?形成低熔點鐵橄欖石（2FeO·SiO?），加劇堵塞。防控措施：①添加CaO助熔劑，使ST降至1350℃；②提高氧煤比至0.9m3·kg?1，爐溫>1550℃；③渣口設環(huán)形燃燒器，局部升溫；④在線激光測渣厚，>15cm啟動燃燒器燒蝕；⑤控制煤灰Fe?O?<12%，SiO?/Al?O?=1.8–2.2。37.比較煤直接液化與間接液化對原料煤質的適應性差異。答案：直接液化要求：①高揮發(fā)分Vdaf>35%，活性組分>80%；②低灰<10%，低硫<1%，減少催化劑消耗；③H/C原子比>0.8，提高液化油收率；④低惰質組<15%，防止自由基縮合。間接液化對煤質要求寬松：①灰<25%即可，高灰熔點煤可加助熔；②揮發(fā)分>20%即可，因氣化完全；③硫含量不限，耐硫變換+低溫甲醇洗可脫至0.1ppm；④水分<15%即可，水煤漿濃度>55%即可運行。綜上，直接液化“挑食”，間接液化“通吃”。38.說明煤制烯烴MTO反應再生系統(tǒng)“碳池”機理及催化劑再生條件。答案：碳池機理：SAPO34分子篩籠內(nèi)形成多甲基苯（MMB）中間體，甲醇/二甲醚經(jīng)連續(xù)甲基化、側鏈斷裂生成烯烴，MMB為“碳池”儲存甲基，維持高選擇性。再生條件：催化劑積碳>8wt%時活性下降，再生器采用密相流化床，溫度680℃，氧含量2–4%，停留1.5h，燒碳速率0.15kg·kg?1·h?1，再生后含碳<0.2wt%，比表面積恢復至初始95%。39.給出煤化工高鹽廢水“鹽硝分離”蒸發(fā)結晶的相圖控制要點。答案：NaClNa?SO?H?O三元體系，在25℃時共飽和點含NaCl17.9wt%、Na?SO?10.4wt%?？刂埔c：①預濃縮RO濃水TDS8–10wt%，進入MVR蒸發(fā)器；②蒸發(fā)溫度控制在95–100℃，Na?SO?溶解度隨溫度升高而降低，優(yōu)先析出無水Na?SO?；③離心分離硫酸鈉，母液冷卻至25℃，NaCl析出；④離心分離NaCl，母液返回蒸發(fā)器，控制雜質Ca2?/Mg2?<50mg·L?1，防止共晶；⑤干燥后Na?SO?純度>99%，NaCl>98%，均達工業(yè)級。40.論述煤制氫裝置變壓吸附（PSA）尾氣的綜合利用路徑。答案：PSA尾氣組成：CO25–30%，H?15–20%，CO?40–45%，CH?3–5%，熱值8–10MJ·m?3。利用路徑：①送燃氣輪機蒸汽聯(lián)合循環(huán)（IGCC），發(fā)電效率>55%，CO?捕集率90%；②返氣化爐作調(diào)節(jié)劑，降低氧耗5–7%；③經(jīng)膜分離+深冷提濃CO至98%，用于草酸酯合成；④甲烷化制SNG，CO轉化率>99%，熱值提升至35MJ·m?3；⑤送鍋爐燃燒產(chǎn)蒸汽，效率90%，但碳排高。最優(yōu)路徑為IGCC+CCUS，實現(xiàn)能量碳雙減排。五、計算題（每題10分，共20分）41.某Shell煤氣化爐日投煤量2000t（干基），煤元素分析：C75wt%，H4.2wt%，O8.5wt%，N1.1wt%，S0.8wt%，灰10.4wt%。氧煤比0.85m3·kg?1（標態(tài)），碳轉化率98%，求：（1）合成氣干基流量（kmol·h?1）；（2）合成氣組成（mol%）；（3）冷煤氣效率。答案：（1）碳量：2000×103×0.75/24=62500kmol·d?1=2604.2kmol·h?1，轉化碳2604.2×0.98=2552kmol·h?1。氧耗：2000×103/24×0.85=70833kmol·h?1O?。反應：C+?O?→CO，C+H?O→CO+H?，設生成COxkmol·h?1，CO?ykmol·h?1，H?zkmol·h?1。碳平衡：x+y=2552氧平衡：x+2y+70833×0.5=2604.2×0.75×0.98×1+2000×103/18×0.085×0.98解得：x=2300kmol·h?1，y=252kmol·h?1氫平衡：z=2000×103/2×0.042×0.98+2000×103/18×0.085×0.98=4116+926=5042kmol·h?1N?：2000×103/28×0.011=786kmol·h?1總干氣：2300+252+5042+786=8380kmol·h?1（2）組成：CO27.4%，CO?3.0%，H?60.2%，N?9.4%（3）冷煤氣效率：煤氣化學熱=2300×283+5042×286=650.9+1442.0=2092.9GJ·h?1煤低位熱值=2000×103/24×25=2083.3GJ·h?1效率=2092.9/2083.3=100.5%（含顯熱回收，若僅化學熱為79.8%）42.某煤制烯烴裝置，MTO級甲醇進料量100t·h?1，甲醇轉化率99.2%，乙烯+丙烯選擇性81%，乙烯/丙烯質量比1.2，求：（1）乙烯產(chǎn)量（t·h?1）；（2）副產(chǎn)C?+（t·h?1）；（3）若烯烴分離能耗0.8GJ·t?1烯烴，求年能耗（萬噸標煤）。答案：（1）甲醇耗=100×0.992=99.2t·h?1=3100kmol·h?1烯烴碳數(shù)=3100×0.81=2511kmol·h?1設乙烯xkmol·h?1，丙烯ykmol·h?1，x/y=1.2，28x+42y=2511×24解得：x=1080kmol·h?1=30.24t·h?1乙烯（2）C?+=3100×0.19×24/1000=14.14t·h?1（3）烯烴總量=30.24+30.24/1.2=85.68t·h?1能耗=85.68×0.8=68.54GJ·h?1年能耗=68.54×8000/29307=18.7萬噸標煤六、綜合論述題（20分）