2025年煤化工工藝學(xué)題庫(kù)及答案一、煤的低溫干餾工藝與基礎(chǔ)反應(yīng)1.【單項(xiàng)選擇】在600℃以下進(jìn)行煤的低溫干餾時(shí)，下列哪一反應(yīng)對(duì)煤氣產(chǎn)率貢獻(xiàn)最大？A.煤大分子側(cè)鏈斷裂?B.芳香環(huán)縮合?C.羧基脫羧?D.羥基脫水答案：A解析：低溫階段（<600℃）以自由基反應(yīng)為主，側(cè)鏈斷裂生成大量小分子烴類(lèi)，直接提高煤氣產(chǎn)率；芳香環(huán)縮合與脫水反應(yīng)主要影響半焦與水產(chǎn)率。2.【多項(xiàng)選擇】某廠采用魯奇三段爐進(jìn)行低溫干餾，若入爐煤水分為12%，下列操作參數(shù)可抑制爐內(nèi)粘結(jié)并提高焦油收率的是：A.預(yù)干燥至水分4%?B.爐頂溫度控制在550℃?C.爐底通入富氧空氣?D.中段噴入輕油回流洗滌答案：A、B、D解析：預(yù)干燥降低水蒸發(fā)吸熱，減少爐溫波動(dòng)；550℃處于最佳焦油生成窗口；輕油回流洗滌可捕集高沸點(diǎn)焦油組分。富氧空氣會(huì)提高爐溫，導(dǎo)致半焦燒損并降低焦油收率。3.【判斷改錯(cuò)】煤的低溫干餾過(guò)程中，半焦揮發(fā)分越低，其著火點(diǎn)越高。答案：正確解析：半焦揮發(fā)分降低意味著縮聚程度提高，孔隙結(jié)構(gòu)更發(fā)達(dá)，表面活性位點(diǎn)減少，需更高溫度才能著火。4.【計(jì)算題】某低溫干餾裝置日處理原料煤1200t，干基焦油產(chǎn)率8.5%，煤氣產(chǎn)率320Nm3/t（干基），煤氣中CH?體積分?jǐn)?shù)28%。求每日CH?產(chǎn)量（kmol）。答案：干基煤量=1200×(1?0.12)=1056t煤氣總量=1056×320=337920Nm3CH?體積=337920×0.28=94617.6Nm3CH?物質(zhì)的量=94617.6/22.4=4224kmol解析：注意扣除原料煤水分，統(tǒng)一使用干基數(shù)據(jù)。5.【簡(jiǎn)答】簡(jiǎn)述低溫干餾焦油與高溫?zé)捊菇褂驮诮M成上的三點(diǎn)差異，并指出其工藝意義。答案：(1)低溫焦油酚類(lèi)含量高達(dá)30%，高溫焦油僅2%，可提取高附加值酚系產(chǎn)品；(2)低溫焦油脂肪烴側(cè)鏈豐富，烷基萘含量高，適合加氫制輕質(zhì)燃料；(3)低溫焦油瀝青質(zhì)含量低（<15%），高溫焦油瀝青質(zhì)>50%，前者更適合加氫裂化而非延遲焦化。解析：組成差異決定后續(xù)加工路線(xiàn)，低溫焦油宜走加氫精制—芳烴抽提聯(lián)合流程。二、煤氣化原理與工業(yè)爐型6.【單項(xiàng)選擇】Shell干煤粉氣化爐采用水冷壁結(jié)構(gòu)，其向火面掛渣層主要功能為：A.降低熱損失?B.抵抗熔渣侵蝕?C.提高反應(yīng)溫度?D.催化氣化反應(yīng)答案：B解析：掛渣層以固—液兩相共存形式附著在膜式壁，隔離高溫熔渣與金屬壁面，延長(zhǎng)爐壽命。7.【多項(xiàng)選擇】下列關(guān)于水煤漿氣化與干煤粉氣化能耗對(duì)比的描述，正確的是：A.水煤漿氣化氧耗更高?B.干煤粉氣化冷煤氣效率更高?C.水煤漿氣化爐出口CH?含量更高?D.干煤粉氣化需配套干法除塵答案：A、B、D解析：水煤漿含35%水，蒸發(fā)潛熱導(dǎo)致氧耗增加3%～5%；干煤粉氣化冷煤氣效率可高3～5個(gè)百分點(diǎn)；干煤粉系統(tǒng)必須用陶瓷過(guò)濾器或高溫旋風(fēng)，避免濕法洗滌降溫。8.【判斷改錯(cuò)】在Texaco氣化爐中，提高煤漿濃度至65%以上會(huì)顯著降低有效氣（CO+H?）產(chǎn)率。答案：錯(cuò)誤解析：煤漿濃度提高降低水分帶入，理論有效氣產(chǎn)率上升；但粘度過(guò)高導(dǎo)致霧化困難，實(shí)際操作需權(quán)衡泵送與霧化效果。9.【計(jì)算題】某干煤粉氣化爐操作壓力4.0MPa，爐膛溫度1450℃，碳轉(zhuǎn)化率98%，煤種工業(yè)分析（wt%）：FC58.2，V28.5，A8.3，M5.0。求每千克煤生成的粗煤氣中CO與H?體積（Nm3），假設(shè)氣化反應(yīng)僅考慮C+H?O→CO+H?及C+?O?→CO。答案：固定碳有效量=0.582×0.98=0.570kgC→CO+H?反應(yīng)：0.570/12=0.0475kmol生成CO=0.0475kmol，H?=0.0475kmol標(biāo)準(zhǔn)態(tài)體積：CO=0.0475×22.4=1.064Nm3H?=1.064Nm3解析：簡(jiǎn)化模型忽略變換、甲烷化，實(shí)際裝置需用平衡常數(shù)修正。10.【簡(jiǎn)答】闡述“灰熔點(diǎn)—操作溫度”窗口對(duì)液態(tài)排渣氣化爐的重要性，并給出工程上拓寬該窗口的兩種方法。答案：窗口定義：操作溫度需高于灰流動(dòng)溫度（FT）100～150℃以保證順利排渣，但過(guò)高會(huì)加劇耐火材料侵蝕。拓寬方法：(1)添加石灰石或高嶺土調(diào)質(zhì)，提高灰熔點(diǎn)；(2)配煤混燒，引入高硅鋁低鐵煤，降低鐵鈣系低熔點(diǎn)共晶。解析：窗口過(guò)窄將導(dǎo)致“結(jié)渣—侵蝕”惡性循環(huán)，影響長(zhǎng)周期運(yùn)行。三、合成氣凈化與變換工藝11.【單項(xiàng)選擇】低溫甲醇洗（Rectisol）脫除CO?時(shí)，吸收塔頂溫度控制在?55℃，主要目的是：A.降低甲醇蒸氣壓?B.提高H?S溶解度?C.抑制甲醇水解?D.減少冷量消耗答案：A解析：低溫下甲醇蒸氣壓急劇下降，減少塔頂甲醇損失，降低后續(xù)水洗回收負(fù)荷。12.【多項(xiàng)選擇】某廠采用中溫耐硫變換（220～280℃），下列措施可同時(shí)降低催化劑床層壓降與提高CO轉(zhuǎn)化率的是：A.采用球形CoMo催化劑?B.分段注入冷凝水?C.提高汽氣比至1.2?D.降低入口H?S濃度至50ppm答案：A、B、C解析：球形催化劑空隙率大；分段注水可控制溫升，兼顧平衡與動(dòng)力學(xué)；汽氣比提高推動(dòng)變換反應(yīng)。耐硫催化劑需H?S>100ppm維持活性，降低H?S會(huì)導(dǎo)致失活。13.【判斷改錯(cuò)】在聚乙二醇二甲醚（Selexol）工藝中，H?S與CO?的相對(duì)溶解度隨溫度升高而增大。答案：錯(cuò)誤解析：兩者溶解度均隨溫度升高而下降，但H?S下降幅度小于CO?，導(dǎo)致選擇性提高。14.【計(jì)算題】某變換爐入口干氣流量80000Nm3/h，CO含量46%（干基），汽氣比0.6，要求出口CO≤1.5%。求所需催化劑體積，已知：k=1.2h?1，平衡常數(shù)Kp=9.5，采用一級(jí)反應(yīng)模型。答案：CO變換量=0.46?0.015=0.445平衡轉(zhuǎn)化率x_e=(Kp·0.6?0.46)/(Kp·0.6+0.46)=0.925實(shí)際轉(zhuǎn)化率x=0.445/0.46=0.967>x_e，需調(diào)整汽氣比或溫度。設(shè)實(shí)際可操作轉(zhuǎn)化率0.9，則V=F/k·ln(C?/C)=80000/(1.2×22.4)·ln(0.46/0.015)=2970/1.2·ln30.7≈2970/1.2×3.43≈8480L=8.48m3解析：計(jì)算表明需先校驗(yàn)熱力學(xué)可行性，否則動(dòng)力學(xué)無(wú)意義。15.【簡(jiǎn)答】說(shuō)明低溫甲醇洗與MDA（甲基二乙醇胺）法在脫除H?S與CO?時(shí)的能耗差異根源，并給出量化對(duì)比。答案：根源：低溫甲醇洗在?30～?60℃操作，吸收熱由制冷循環(huán)提供，再生采用閃蒸+氣提，電耗高但蒸汽消耗低；MDA在40～60℃操作，再生需大量低壓蒸汽（約1.2t蒸汽/tCO?）。量化：處理1000Nm3合成氣，脫除20%CO?，低溫甲醇洗綜合能耗約0.85Gcal，MDA法1.3Gcal，前者節(jié)能35%，但投資高20%。解析：能耗差異決定工藝選型，大型裝置傾向低溫甲醇洗，中小型可選MDA。四、費(fèi)托合成與產(chǎn)品精制16.【單項(xiàng)選擇】在鈷基費(fèi)托固定床反應(yīng)器中，下列操作條件最有利于降低CH?選擇性的是：A.提高H?/CO比至2.5?B.降低反應(yīng)溫度至180℃?C.提高系統(tǒng)壓力至3.0MPa?D.增加催化劑粒徑至5mm答案：C解析：高壓促進(jìn)碳鏈增長(zhǎng)，抑制甲烷化；低溫雖降低CH?，但活性下降；高H?/CO比反而提高CH?選擇性。17.【多項(xiàng)選擇】關(guān)于鐵基與鈷基費(fèi)托催化劑性能對(duì)比，正確的是：A.鐵基催化劑水煤氣變換活性高?B.鈷基催化劑C??選擇性高?C.鐵基催化劑更適合低H?/CO比合成氣?D.鈷基催化劑壽命受水中毒影響小答案：A、B、C解析：鐵基具有WGS活性，可自調(diào)H?/CO；鈷基對(duì)水敏感，水中毒導(dǎo)致活性下降，需控制反應(yīng)水汽分壓。18.【判斷改錯(cuò)】費(fèi)托合成產(chǎn)物經(jīng)加氫裂化后，柴油餾分十六烷值會(huì)降低。答案：錯(cuò)誤解析：加氫裂化將長(zhǎng)鏈烷烴裂解為異構(gòu)烷烴與短鏈正構(gòu)烷烴，正構(gòu)組分仍占主導(dǎo)，十六烷值通常保持或略有上升。19.【計(jì)算題】某漿態(tài)床費(fèi)托裝置合成氣進(jìn)料量200000Nm3/h，H?/CO=1.8，CO轉(zhuǎn)化率85%，C??選擇性75%，催化劑產(chǎn)率80gC??/Nm3(CO+H?)。求日產(chǎn)柴油（C??～C??，密度0.78t/m3）體積（m3）。答案：有效CO=200000×0.46×0.85=78200Nm3總有效氣=200000×(0.46+0.46/1.8)=200000×0.46×(1+0.556)=143000Nm3C??質(zhì)量=143000×80=11440kg/h=274.6t/d柴油占比按65%計(jì)，則柴油質(zhì)量=274.6×0.65=178.5t/d體積=178.5/0.78=229m3解析：注意產(chǎn)率定義基于總有效氣而非單CO，避免重復(fù)計(jì)算。20.【簡(jiǎn)答】闡述“ASF（AndersonSchulzFlory）分布”在費(fèi)托合成工藝經(jīng)濟(jì)優(yōu)化中的限制，并提出兩條突破思路。答案：限制：ASF模型預(yù)測(cè)鏈增長(zhǎng)因子α為常數(shù)，導(dǎo)致重質(zhì)蠟產(chǎn)率與輕質(zhì)油產(chǎn)率此消彼長(zhǎng)，無(wú)法同時(shí)最大化汽柴油與烯烴。突破思路：(1)采用微孔介孔分級(jí)催化劑，實(shí)現(xiàn)二次裂解與烯烴脫附耦合，打破單一α限制；(2)開(kāi)發(fā)雙功能Co/HZSM5催化劑，在納米尺度實(shí)現(xiàn)費(fèi)托與裂解/異構(gòu)協(xié)同，實(shí)現(xiàn)“高α合成—低α裂解”雙區(qū)控制。解析：非ASF分布是下一代費(fèi)托技術(shù)核心，可提升目標(biāo)產(chǎn)物收率10%以上。五、煤制烯烴（MTO/MTP）技術(shù)21.【單項(xiàng)選擇】DMTOⅢ工藝中，催化劑再生器采用“快速流化+湍動(dòng)床”組合，其主要目的是：A.降低催化劑磨損?B.提高燒炭強(qiáng)度?C.減少烯烴損失?D.抑制熱點(diǎn)生成答案：B解析：湍動(dòng)床區(qū)氧傳質(zhì)系數(shù)高，燒炭速率提高30%，縮短再生時(shí)間，降低催化劑庫(kù)存。22.【多項(xiàng)選擇】下列關(guān)于MTP（固定床）與MTO（流化床）工藝對(duì)比，正確的是：A.MTP丙烯選擇性高?B.MTO乙烯+丙烯總收率高?C.MTP催化劑壽命>8000h?D.MTO需配套烯烴裂解（OCP）提高丙烯/乙烯比答案：A、B、C、D解析：MTP采用ZSM5分子篩，丙烯單程選擇性65%；MTO采用SAPO34，雙烯收率80%，但丙烯/乙烯≈1，需OCP調(diào)節(jié)。23.【判斷改錯(cuò)】MTO反應(yīng)中，甲醇分壓越高，催化劑積碳速率越慢。答案：錯(cuò)誤解析：甲醇分壓升高加速芳烴池機(jī)理中芳烴甲基化，積碳前驅(qū)體增多，積碳速率加快。24.【計(jì)算題】某MTO裝置年加工甲醇180萬(wàn)噸，甲醇單耗3.06t甲醇/t烯烴（乙烯+丙烯），雙烯收率80%，其中乙烯/丙烯質(zhì)量比1.1。求年產(chǎn)丙烯多少萬(wàn)噸？答案：烯烴總量=180/3.06=58.82萬(wàn)噸丙烯占比=1/(1+1.1)=0.476丙烯產(chǎn)量=58.82×0.8×0.476=22.4萬(wàn)噸解析：注意雙烯收率已包含選擇性+循環(huán)，直接乘即可。25.【簡(jiǎn)答】說(shuō)明“烯烴裂解（OCP）”單元在煤制烯烴流程中的位置與作用，并給出丙烯/乙烯比可調(diào)控范圍。答案：位置：位于MTO產(chǎn)物壓縮與堿洗之后，脫乙烷塔之前。作用：將C?～C?烯烴裂解為丙烯與乙烯，提高雙烯總收率5～7個(gè)百分點(diǎn)，同時(shí)調(diào)節(jié)丙烯/乙烯比。調(diào)控范圍：MTO單獨(dú)丙烯/乙烯≈0.9，配套OCP后可調(diào)至1.3～1.5，滿(mǎn)足下游聚丙烯裝置需求。解析：OCP是MTO靈活性的關(guān)鍵，采用ZSM5催化劑，反應(yīng)溫度500～550℃，壓力0.1～0.3MPa。六、煤制乙二醇（CTEG）路線(xiàn)26.【單項(xiàng)選擇】在“草酸酯法”煤制乙二醇流程中，CO氧化偶聯(lián)反應(yīng)器入口CO濃度通?？刂圃冢篈.5%?B.15%?C.25%?D.35%答案：B解析：CO濃度15%左右可兼顧反應(yīng)速率與爆炸極限安全范圍（CO在空氣中爆炸極限12.5～74%）。27.【多項(xiàng)選擇】下列關(guān)于亞硝酸甲酯（MN）再生塔操作，正確的是：A.塔頂溫度高會(huì)導(dǎo)致MN分解?B.塔底硝酸濃度控制在15%～20%?C.需補(bǔ)充甲醇以彌補(bǔ)甲氧基損失?D.采用負(fù)壓操作降低MN溶解度答案：A、B、C解析：MN在>50℃快速分解；硝酸濃度低則再生速率慢；甲醇補(bǔ)充量約0.3kg/t乙二醇。MN再生塔常壓操作，負(fù)壓會(huì)吸入空氣形成爆炸性混合氣。28.【判斷改錯(cuò)】草酸二甲酯（DMO）加氫反應(yīng)采用Cu/SiO?催化劑，升高壓力會(huì)顯著提高乙二醇選擇性。答案：正確解析：高壓抑制副產(chǎn)乙醇、1,2丁二醇等過(guò)度加氫產(chǎn)物，乙二醇選擇性可提高至95%以上。29.【計(jì)算題】某CTEG裝置年產(chǎn)乙二醇30萬(wàn)噸，草酸二甲酯（DMO）單耗1.55t/t，DMO合成段CO利用率85%，求年需純CO多少萬(wàn)噸？答案：DMO年需=30×1.55=46.5萬(wàn)噸DMO分子量118，CO分子量28，理論CO量=46.5×2×28/118=22.1萬(wàn)噸實(shí)際CO=22.1/0.85=26.0萬(wàn)噸解析：注意DMO與CO化學(xué)計(jì)量比1:2，且需考慮利用率。30.【簡(jiǎn)答】闡述“煤制乙二醇”與“石油乙烯路線(xiàn)乙二醇”在碳排放上的差異，并給出噸產(chǎn)品CO?排放對(duì)比值。答案：煤路線(xiàn)：煤氣化+變換+偶聯(lián)+加氫，噸乙二醇CO?排放約3.2t，其中85%源于氣化與變換。石油路線(xiàn)：乙烯氧化水合，噸乙二醇CO?排放約1.1t，主要來(lái)自乙烯裂解爐。差異：煤路線(xiàn)高2.1t，可通過(guò)CO?捕集與綠氫替代降低40%。解析：碳排放差異決定未來(lái)競(jìng)爭(zhēng)力，配套CCUS是煤制乙二醇生存關(guān)鍵。七、煤化工過(guò)程安全與環(huán)保31.【單項(xiàng)選擇】Shell氣化爐緊急停車(chē)時(shí)，首先切斷的是：A.煤粉給料?B.氧氣?C.高壓氮?dú)?D.激冷水答案：B解析：氧氣是反應(yīng)源頭，先切氧可瞬間終止燃燒，防止超溫超壓。32.【多項(xiàng)選擇】關(guān)于煤化工高鹽廢水“零排放”路線(xiàn)，正確的是：A.膜濃縮+蒸發(fā)結(jié)晶為主流?B.分鹽結(jié)晶可產(chǎn)出工業(yè)級(jí)NaCl?C.蒸發(fā)器材質(zhì)需雙相鋼2205以上?D.雜鹽按危廢管理答案：A、B、C、D解析：雜鹽含COD、重金屬，必須按危廢填埋；分鹽結(jié)晶可降低處置成本50%。33.【判斷改錯(cuò)】煤制天然氣（SNG）裝置甲烷化反應(yīng)器采用絕熱固定床，段間冷激會(huì)顯著降低CO轉(zhuǎn)化率。答案：錯(cuò)誤解析：段間冷激降低溫度，推動(dòng)放熱甲烷化平衡向右，CO轉(zhuǎn)化率提高。34.【計(jì)算題】某煤制烯烴項(xiàng)目年產(chǎn)廢水360萬(wàn)噸，COD2500mg/L，采用“厭氧+好氧+深度氧化”處理，厭氧去除率80%，好氧去除率85%，深度氧化去除率70%，求最終出水COD（mg/L）。答案：厭氧后=2500×(1?0.8)=500mg/L好氧后=500×(1?0.85)=75mg/L深度氧化后=75×(1?0.7)=22.5mg/L解析：多級(jí)串聯(lián)去除率需逐級(jí)計(jì)算，不可簡(jiǎn)單相加。35.【簡(jiǎn)答】給出“含酚廢水萃取脫酚”工藝中，甲基異丁基酮（MIBK）相比二異丙醚（DIPE）的兩條優(yōu)勢(shì)與一條劣勢(shì)。答案：優(yōu)勢(shì)：(1)MIBK分配系數(shù)高，酚負(fù)荷>30g/L，減少萃取劑循環(huán)量30%；(2)MIBK與水互溶度低（0.6%），降低溶劑流失。劣勢(shì)：MIBK價(jià)格約1.4萬(wàn)元/t，DIPE1.0萬(wàn)元/t，運(yùn)行成本增加。解析：萃取劑選型需權(quán)衡效率與成本，大型裝置傾向MIBK。八、系統(tǒng)集成與能效優(yōu)化36.【單項(xiàng)選擇】煤制油裝置中，采用“氣化—費(fèi)托—聯(lián)合循環(huán)（IGCC）”比傳統(tǒng)“鍋爐—蒸汽透平”發(fā)電效率可提高：A.3%?B.8%?C.15%?D.25%答案：B解析：IGCC燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電效率可達(dá)45%，傳統(tǒng)蒸汽循環(huán)約37