2025年煤化工試題及答案一、單項選擇題（每題1分，共20分。每題只有一個正確答案，錯選、多選均不得分）1.在煤直接液化工藝中，最關鍵的中間產物是A.合成氣??B.煤焦油??C.前瀝青烯??D.甲烷答案：C解析：前瀝青烯（preasphaltene）是煤大分子結構初步裂解后的重質中間體，其進一步加氫裂化才生成可蒸餾液體，直接決定液化油收率。2.下列哪種助劑最常用于降低Shell煤氣化爐渣的黏度A.CaO??B.MgO??C.Fe?O???D.Na?CO?答案：A解析：CaO與煤灰中SiO?、Al?O?形成低熔點鈣鋁硅酸鹽，顯著降低渣黏度，防止排渣口堵塞。3.煤制天然氣（SNG）甲烷化反應器床層熱點溫度一般控制在A.250–280℃??B.350–400℃??C.450–500℃??D.550–600℃答案：B解析：350–400℃兼顧CO轉化率和催化劑壽命；溫度過高易積碳，過低則CO轉化率不足。4.低溫甲醇洗（Rectisol）脫除CO?時，溶液再生采用A.熱再生塔減壓閃蒸??B.氮氣汽提??C.蒸汽汽提??D.真空+熱再生答案：D解析：低溫甲醇洗富液先經多級閃蒸回收H?，再真空+熱再生徹底解吸CO?，能耗最低。5.煤間接液化FT合成中，鈷基催化劑比鐵基催化劑A.更耐硫??B.水煤氣變換活性更高??C.鏈增長因子α更高??D.壽命更短答案：C解析：鈷基催化劑表面碳鏈增長概率高，α可達0.9以上，更適合生產長鏈烷烴。6.下列哪項不是煤熱解三相產物中“焦油”進一步加工路線A.加氫裂化制燃料油??B.延遲焦化制針狀焦??C.萃取制碳纖維原料??D.直接水蒸氣重整制氫答案：D解析：焦油氫含量不足，直接水蒸氣重整積碳嚴重，工業(yè)上需先加氫或裂化。7.在碎煤熔渣（BGL）氣化爐中，提高蒸汽/氧比主要目的是A.提高冷煤氣效率??B.降低爐頂溫度??C.增加甲烷含量??D.抑制爐壁結渣答案：B解析：蒸汽吸熱分解降低爐頂溫度，保護爐襯，同時抑制CH?生成，保證有效氣產量。8.煤制烯烴（MTO）反應中，甲醇轉化率突然下降且乙烯/丙烯比升高，最可能原因為A.催化劑孔道微孔堵塞??B.反應溫度過低??C.水蒸氣濃度過高??D.再生器燒焦不足答案：A解析：SAPO34微孔堵塞導致擴散受限，乙烯選擇性上升，甲醇轉化率下降。9.下列哪種煤性質指標對Shell干粉氣化爐氧耗影響最大A.水分??B.灰分??C.揮發(fā)分??D.哈氏可磨性答案：B解析：灰分每增加1%，氧耗增加約0.7%，因灰分升溫與熔融需額外熱量。10.煤直接液化裝置中，強制循環(huán)懸浮床反應器設置循環(huán)泵的主要目的是A.提高氣液傳質??B.控制反應溫度??C.防止固體沉積??D.降低氫分壓答案：C解析：循環(huán)泵維持高流速，防止未轉化煤粉與礦物質沉積堵塞。11.在FT合成水中，有機酸質量分數(shù)最高的是A.甲酸??B.乙酸??C.丙酸??D.丁酸答案：B解析：乙酸占總有機酸60%以上，來源于表面乙酰基中間體水解。12.煤制乙二醇（CTEG）路線中，草酸二甲酯（DMO）加氫催化劑活性中心為A.Cu???B.Cu???C.Cu2???D.Cu?+Cu?協(xié)同答案：D解析：Cu?解離H?，Cu?穩(wěn)定酯基，協(xié)同作用保證高選擇性生成乙二醇。13.下列哪種氣體在低溫甲醇洗中溶解度最小A.H?S??B.COS??C.CO???D.H?答案：D解析：H?為非極性小分子，溶解度最低，因此可實現(xiàn)H?與CO?的高效分離。14.煤熱解提質工藝（MCP）中，半焦著火點提高主要歸因于A.揮發(fā)分降低??B.比表面積增大??C.石墨化度提高??D.灰分催化作用減弱答案：A解析：揮發(fā)分降低使熱解半焦需更高溫度才能釋放可燃氣體，著火點升高。15.在煤制天然氣裝置中，下列哪項操作可導致甲烷化催化劑“飛溫”A.原料氣中CO?突增??B.循環(huán)氣量突降??C.蒸汽/干氣比升高??D.入口溫度降低答案：B解析：循環(huán)氣量突降移熱不足，反應熱積聚，床層溫度瞬間飆升。16.下列關于水煤漿氣化說法正確的是A.煤漿濃度越高，氧耗越低??B.煤漿濃度越高，冷煤氣效率越低??C.添加劑主要降低灰熔點??D.噴嘴壓降與爐膛壓力無關答案：A解析：濃度高意味著單位水蒸發(fā)耗熱少，氧耗下降；但過高黏度影響泵送。17.煤直接液化殘渣（CLR）最有效的利用方式是A.鍋爐燃料??B.氣化制氫??C.道路瀝青改性??D.煅燒鋁礬土答案：B解析：CLR含30%重質油與大量芳烴，氣化可回收氫氣并副產蒸汽，實現(xiàn)能量最大化。18.在FT合成漿態(tài)床反應器中，蠟分離采用A.熱過濾??B.離心分離??C.減壓閃蒸??D.溶劑萃取答案：A解析：反應器出口設內置過濾器，150–180℃下蠟被截留，避免堵塞下游管線。19.煤制氫中，變換反應CO+H?O?CO?+H?ΔH=41kJ/mol，提高CO轉化率的有效手段A.提高壓力??B.提高溫度??C.提高汽/氣比??D.提高空速答案：C解析：增加水蒸氣濃度使平衡右移，且抑制催化劑積碳。20.下列哪種煤不適合用于固定床固態(tài)排渣氣化A.無煙煤??B.貧煤??C.褐煤??D.不粘煤答案：C解析：褐煤高水分、高揮發(fā)分，干餾段易粉化，導致床層阻力劇增。二、多項選擇題（每題2分，共20分。每題有兩個或兩個以上正確答案，多選、少選、錯選均不得分）21.下列哪些因素會加劇FT合成催化劑表面積碳A.反應溫度高??B.H?/CO比低??C.原料氣含硫??D.反應壓力高答案：A、B、C解析：高溫、低氫碳比促進CO歧化反應；硫抑制加氫活性，加速碳鏈增長并沉積。22.關于Shell干粉氣化工藝，正確的是A.煤粉輸送用N???B.爐膛操作溫度1400–1600℃??C.廢鍋流程副產高壓蒸汽??D.渣口采用水冷壁答案：A、B、C、D解析：Shell氣化屬高溫干法進料、廢鍋流程，全部選項均符合設計特征。23.煤制乙二醇路線中，亞硝酸甲酯（MN）再生反應需A.NO??B.O???C.甲醇??D.水答案：A、B、C解析：2NO+1/2O?+2CH?OH→2CH?ONO+H?O，水雖生成但非反應物。24.下列哪些屬于煤直接液化催化劑載體功能A.分散活性金屬??B.提供酸性中心??C.抑制積碳??D.降低機械強度答案：A、B、C解析：載體（γAl?O?、TiO?）提高分散度、提供酸中心并轉移氫，抑制積碳；強度應提高而非降低。25.低溫甲醇洗裝置冷量來源包括A.氨吸收制冷??B.氣體透平膨脹機??C.液氮補充??D.甲醇節(jié)流答案：A、B、D解析：工業(yè)上不設液氮補充，冷量由氨冷、膨脹機及甲醇節(jié)流提供。26.煤熱解多聯(lián)產系統(tǒng)中，焦油捕集常用A.旋風分離??B.文丘里洗滌??C.電捕焦??D.陶瓷過濾答案：B、C解析：文丘里洗滌降溫除塵，電捕焦對0.1–1μm焦油霧滴效率>99%。27.下列哪些操作可降低水煤漿氣化氧耗A.提高煤漿濃度??B.降低灰分??C.提高助熔劑CaO??D.降低氣化壓力答案：A、B解析：濃度高、灰分低均減少熱損失；CaO降低灰熔點但增加惰性物，氧耗略升；壓力對氧耗影響小。28.煤制天然氣甲烷化催化劑失活原因有A.硫中毒??B.積碳??C.燒結??D.水蒸氣鈍化答案：A、B、C解析：水蒸氣為反應物，不會鈍化；硫、積碳、高溫燒結是主要失活機理。29.在FT合成產品精制中，加氫裂化催化劑需具備A.高異構活性??B.低加氫活性??C.抗氮能力??D.大孔徑答案：A、C、D解析：需高異構以降低凝點；含氮化物易中毒，需抗氮；大孔利于大分子擴散。30.下列哪些屬于煤化工CO?捕集與封存（CCUS）環(huán)節(jié)A.胺液吸收??B.富氧燃燒??C.CO?驅油??D.鹽水層封存答案：A、C、D解析：富氧燃燒屬燃燒前捕集，但本身不是捕集與封存環(huán)節(jié)；胺吸收、驅油、封存均為CCUS核心。三、判斷題（每題1分，共10分。正確打“√”，錯誤打“×”）31.煤直接液化油芳烴含量高于石油VGO。答案：√解析：煤大分子富含芳環(huán)，加氫裂化后仍保留高芳烴，可達60%以上。32.Shell氣化爐膛溫度越高，渣黏度一定越低。答案：×解析：溫度超過最佳流動溫度后，渣中晶體析出，黏度反而回升。33.FT合成鐵基催化劑比鈷基更適合低H?/CO比的生物質合成氣。答案：√解析：鐵基具水煤氣變換活性，可將多余CO轉化為H?，適應低氫原料。34.煤制乙二醇偶聯(lián)反應器入口MN濃度越高，草酸二甲酯收率越高。答案：×解析：MN>8%易分解爆炸，工業(yè)控制在4–6%，過高反而降低選擇性。35.低溫甲醇洗中，H?S吸收塔溫度越低，CO?共吸量越少。答案：√解析：低溫下H?S與CO?溶解度差增大，選擇性提高。36.煤熱解焦油加氫脫氧時，酚類最難脫除。答案：×解析：酚羥基加氫活性高于呋喃環(huán)，最難脫氧的是二苯并呋喃。37.水煤漿添加劑萘磺酸鹽主要起分散作用。答案：√解析：萘磺酸鈉吸附煤粒表面，提供靜電位阻，降低黏度。38.煤制天然氣甲烷化反應器出口CO含量要求<10ppm。答案：√解析：管輸天然氣標準CO<10ppm，防止腐蝕與催化劑中毒。39.FT合成漿態(tài)床反應器內，催化劑顆粒越大，越易磨損。答案：×解析：大顆粒沉降速度高，不易磨損；小顆粒易被氣泡湍動撞擊破碎。40.煤化工領域，化學鏈燃燒（CLC）可實現(xiàn)低能耗CO?內分離。答案：√解析：CLC利用載氧體循環(huán)，燃燒產物僅CO?+H?O，冷凝即可得高純CO?。四、填空題（每空1分，共20分）41.煤直接液化典型反應條件：溫度______℃，氫分壓______MPa，空速______h?1。答案：440–460，15–20，0.5–1.0解析：高溫高壓保證煤大分子裂解與加氫同步進行，低空速提高轉化率。42.Shell氣化爐廢鍋副產蒸汽壓力等級______MPa，溫度______℃。答案：13.5，540解析：與火電廠超高壓管網匹配，提高能量利用效率。43.FT合成鈷基催化劑載體常用______，助劑常用______。答案：Al?O?，Re解析：Re促進Co還原，提高分散度與鏈增長能力。44.煤制乙二醇偶聯(lián)反應主催化劑活性組分為______，載體為______。答案：Pd，αAl?O?解析：Pd對CO與MN偶聯(lián)高活性，αAl?O?惰性抑制副反應。45.低溫甲醇洗貧液中H?S含量要求<______ppm，CO?含量<______%。答案：100，3解析：保證吸收效率，避免下游硫穿透。46.煤熱解三相產物中，氣體產率與______指數(shù)相關性最強，焦油產率與______指數(shù)相關性最強。答案：揮發(fā)分，揮發(fā)分解析：揮發(fā)分高則氣、油產率均高，但氣體相關性更顯著。47.水煤漿氣化噴嘴霧化角一般為______°，出口速度約______m/s。答案：60–90，120–150解析：高速霧化保證煤漿與氧瞬間混合，提高碳轉化率。48.煤制天然氣甲烷化催化劑載體常用______，形狀為______。答案：Al?O?，球形解析：球形降低床層壓降，Al?O?熱穩(wěn)定性好。49.FT合成水相副產物經______塔回收醇，______塔回收酸。答案：脫輕，脫酸解析：先脫輕組分（C1–C4醇），再脫有機酸（乙酸等）。50.煤化工CCUS鏈條中，CO?壓縮至______MPa進行管輸，封存地層深度需>______m。答案：10–15，800解析：超臨界狀態(tài)降低黏度，800m以下保證地層壓力>CO?臨界壓力。五、簡答題（每題6分，共30分）51.簡述煤直接液化與煤間接液化在產品分布上的本質差異并給出原因。答案：直接液化以環(huán)烷烴+芳烴為主，柴油餾分占50–60%，鏈烷烴<20%；間接液化以直鏈烷烴為主，柴油餾分占70%以上，芳烴<5%。原因：直接液化保留煤大分子芳環(huán)結構，加氫飽和生成環(huán)烷；間接液化通過FT合成C?中間體，鏈增長生成直鏈烷烴，無芳環(huán)來源。52.說明低溫甲醇洗裝置“冷量自給”原理并給出能量平衡數(shù)據(jù)。答案：富液高壓閃蒸釋放CO?、H?S氣體，經透平膨脹機回收功并降溫；低溫氣體與貧液換熱，降低貧液溫度；系統(tǒng)熱損失由氨冷補充<5%。以50萬噸合成氨為例，膨脹機回收冷量約3.2MW，氨冷僅0.8MW，實現(xiàn)80%冷量自給。53.寫出Shell氣化爐渣口堵塞的三種典型征兆并給出處理措施。答案：①爐膛壓差突升>0.3MPa；②渣樣玻璃體含量<30%，出現(xiàn)大量黑色多孔渣；③廢鍋蒸汽量突降>10%。處理：提高氧/煤比10–15%，增加CaO助熔劑，降負荷至70%，必要時通入高壓氮氣沖擊渣口。54.分析煤制乙二醇偶聯(lián)反應器飛溫的化學機理并給出控制策略。答案：MN分解為CH?OH+NO，釋放熱量約200kJ/mol，局部熱點>180℃引發(fā)鏈式分解?？刂疲喝肟贛N<6%，設置急冷甲醇噴頭，催化劑分段裝填，床層溫度聯(lián)鎖>160℃啟動緊急泄壓。55.對比固定床、流化床、氣流床三種煤氣化方式對煤質灰熔點的要求差異。答案：固定床固態(tài)排渣要求灰熔點>1250℃，防止結渣；流化床要求1050–1200℃，床料團聚；氣流床要求<1350℃，保證液態(tài)排渣?；胰埸c過高需加助熔劑，增加運行成本。六、計算題（每題10分，共30分）56.某煤制天然氣裝置，原料煤干基量100t/h，C含量75%，H?O含量5%，氣化爐碳轉化率98%，變換反應CO轉化率90%，甲烷化反應CO、CO?全部轉化為CH?。求：（1）合成氣總摩爾流量（kmol/h）；（2）甲烷化出口CH?流量（kmol/h）；（3）若甲烷化反應放熱全部用于產10MPa、540℃蒸汽，求蒸汽產量（t/h）。已知：煤低位熱值25MJ/kg，蒸汽焓值3470kJ/kg，鍋爐效率90%。解：（1）碳摩爾流量：100×0.75×0.98÷12=6125kmol/h設氣化反應C+H?O→CO+H?，CO+H?O→CO?+H?，總氣量6125×2=12250kmol/h（2）CO+CO?共6125kmol，甲烷化CO+3H?→CH?+H?O，CO?+4H?→CH?+2H?O，生成CH?6125kmol/h（3）甲烷化放熱：6125×(206+165)×1000=2.27×10?kJ/h有效熱2.27×10?×0.9=2.04×10?kJ/h蒸汽產量2.04×10?÷3470=588t/h答案：（1）12250kmol/h；（2）6125kmol/h；（3）588t/h。57.某FT合成漿態(tài)床，催化劑體積100m3，表觀氣速0.3m/s，催化劑濃度30%，顆粒密度2500kg/m3，液體密度700kg/m3，氣體密度20kg/m3。求：（1）催化劑質量（t）；（2）床層膨脹比；（3）若催化劑活性為0.2kg烴/(kg催化劑·h)，求日產柴油（t）。已知：柴油選擇性70%，平均分子量220。解：（1）催化劑質量100×