2025煤化工考試題及答案一、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.在煤氣化過程中，下列哪種氣化劑最適合制備高H?/CO比的合成氣？A.純氧＋水蒸氣B.空氣＋水蒸氣C.二氧化碳＋水蒸氣D.純氧＋二氧化碳答案：A解析：純氧與水蒸氣共同氣化時，水煤氣變換反應（CO+H?O?CO?+H?）向右移動，H?產(chǎn)量顯著增加，H?/CO比可達2以上，滿足后續(xù)甲醇或費托合成需求。2.Shell粉煤氣化爐采用下列哪種排渣方式？A.固態(tài)干法排渣B.液態(tài)熔渣＋水淬C.固態(tài)濕法排渣D.氣流輸送排渣答案：B解析：Shell爐屬高溫氣流床，操作溫度1400～1600℃，灰渣以熔融態(tài)沿爐壁流入水淬槽，形成玻璃質(zhì)顆粒，既保證爐內(nèi)流暢，又固化重金屬。3.煤直接液化循環(huán)溶劑的主要作用是：A.提供活性氫源并分散煤粉B.降低反應溫度C.抑制催化劑失活D.吸收CO?答案：A解析：循環(huán)溶劑富含部分加氫的芳烴，可在400～450℃、15～30MPa條件下提供活性氫，使煤大分子裂解并穩(wěn)定自由基，防止縮合結(jié)焦。4.低溫甲醇洗（Rectisol）脫除酸性氣的關鍵操作條件是：A.?30～?60℃，2.8～8.0MPaB.0～10℃，0.1～0.5MPaC.30～50℃，0.5～1.0MPaD.100～120℃，0.1MPa答案：A解析：低溫高壓下甲醇對CO?、H?S的溶解度呈數(shù)量級增加，且再生能耗低，是煤化工深冷凈化的首選。5.費托合成鐵基催化劑在250℃下運行，隨反應時間延長，其CO?選擇性升高的主要原因是：A.水煤氣變換活性增強B.孔道堵塞C.表面碳化鐵減少D.活性相燒結(jié)答案：A解析：鐵基催化劑同時具有FT與WGS雙功能，隨反應進行，表面Fe?O?相增多，WGS反應加劇，CO?選擇性升高。6.煤制天然氣（SNG）甲烷化反應器通常采用的多段絕熱固定床，段間設置蒸汽發(fā)生器的主要目的是：A.回收反應熱并控制溫升B.提高CH?選擇性C.降低系統(tǒng)壓降D.抑制羰基鎳生成答案：A解析：甲烷化為強放熱反應（ΔH=?206kJ/mol），段間取熱可將每段溫升控制在30℃以內(nèi)，防止催化劑燒結(jié)。7.下列哪種煤質(zhì)指標對氣流床氣化爐的成漿性影響最大？A.哈氏可磨性指數(shù)（HGI）B.灰熔融性溫度（ST）C.內(nèi)水含量（Mad）D.固定碳含量答案：C解析：內(nèi)水高會降低煤漿濃度，使表觀黏度呈指數(shù)上升，泵送與霧化困難；一般要求水煤漿濃度≥58%。8.煤間接液化油品中，烯烴含量最高的餾分段是：A.石腦油（C?–C??）B.柴油（C??–C??）C.軟蠟（C??–C??）D.硬蠟（C???）答案：A解析：鐵基FT合成α烯烴在低溫下易裂解為輕質(zhì)烯烴，石腦油段烯烴體積分數(shù)可達60%以上，而重質(zhì)段烯烴二次加氫顯著。9.在煤焦油加氫裂化過程中，抑制床層壓降上升的首選措施是：A.原料預加氫脫金屬B.提高反應溫度C.降低氫油比D.減小催化劑粒徑答案：A解析：焦油中Ni、V、Fe等金屬易沉積在催化劑顆粒外表面，形成“蛋殼”式堵塞；預加氫保護劑可截留90%以上金屬。10.采用Phenosolvan工藝回收煤氣水中氨時，選用的萃取劑是：A.二異丙醚B.甲基異丁基酮C.磷酸三丁酯D.乙酸乙酯答案：B解析：MIBK對酚和氨均有高分配系數(shù)，且與水互溶度低，萃取后氨以富鹽水形式回收，酚以溶劑相返回。11.煤制烯烴（MTO）反應中，SAPO34分子篩的“籠”尺寸約為：A.0.30nmB.0.43nmC.0.67nmD.1.0nm答案：C解析：SAPO34具有CHA結(jié)構(gòu)，八元環(huán)孔口0.38nm，內(nèi)部超籠0.67nm，可限制C?以上烴類生成，提高乙烯、丙烯選擇性。12.下列哪項不是導致粉煤氣化爐燒嘴磨損的主要因素？A.煤粉硬度B.煤粉粒徑分布C.氧煤比D.燒嘴冷卻水pH答案：D解析：冷卻水pH影響腐蝕而非磨蝕；磨損主因是高速（120m/s）煤粉沖擊，硬度高、粒徑大、氧煤比高均加劇沖刷。13.煤直接液化殘渣的軟化點通常高于：A.80℃B.120℃C.180℃D.250℃答案：C解析：殘渣富含縮合芳烴與催化劑粉末，軟化點180～220℃，可用作道路瀝青改性劑或氣化原料。14.魯奇固定床氣化爐出口煤氣中，焦油含量（標態(tài)）約為：A.1g/m3B.10g/m3C.50g/m3D.100g/m3答案：D解析：魯奇爐低溫干餾區(qū)溫度400～600℃，焦油產(chǎn)率高達5～8%（干煤），出口煤氣焦油約80–120g/m3。15.煤制乙二醇工藝中，草酸酯合成段CO原料氣的最大允許O?含量為：A.0.1%B.0.3%C.1.0%D.3.0%答案：B解析：Pd/Al?O?催化劑對氧極敏感，O?＞0.3%將導致活性中心氧化失活，并生成CO?副產(chǎn)。16.下列哪種氣體在低溫甲醇洗中相對甲醇的溶解度最小？A.H?SB.COSC.CO?D.H?答案：D解析：H?為非極性小分子，?40℃下亨利常數(shù)約為CO?的1/100，損失最小，是有效氣。17.煤制氫裝置中，變壓吸附（PSA）尾氣最常用的處理方式是：A.直接放空B.作為燃氣輪機燃料C.返回轉(zhuǎn)化爐燃燒D.深冷回收CO答案：C解析：PSA尾氣含CO25–30%、H?15%、CH?20%，熱值約12MJ/m3，返回轉(zhuǎn)化爐可替代部分天然氣，節(jié)能10%以上。18.煤液化油加氫精制，最難脫除的雜原子是：A.硫B.氮C.氧D.氯答案：B解析：氮雜環(huán)（咔唑、喹啉）空間位阻大，C–N鍵能高，需高溫高壓（380℃、15MPa）才能深度加氫斷裂。19.氣流床氣化爐采用水冷壁結(jié)構(gòu)，其向火面掛渣層厚度一般控制在：A.1–3mmB.5–10mmC.15–25mmD.30–50mm答案：C解析：穩(wěn)定掛渣15–25mm可形成“以渣抗渣”保護層，既隔熱又抗沖刷；過厚易脫落堵塞排渣口。20.煤基合成氣發(fā)酵制乙醇，微生物最敏感的抑制物是：A.HCNB.NH?C.H?SD.苯酚答案：A解析：HCN濃度＞0.1ppm即可使Clostridiumljungdahlii氫化酶失活，需酸洗＋催化水解至＜10ppb。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.關于德士古（Texaco）氣化爐，下列說法正確的是：A.采用水煤漿進料B.氣化溫度1350～1450℃C.液態(tài)排渣D.碳轉(zhuǎn)化率可達99%E.燒嘴為外混式答案：ABCD解析：Texaco燒嘴為內(nèi)混式三通道（氧—漿—氧），E錯誤；其余均正確。22.煤制天然氣項目環(huán)境影響評價中，必須考慮的溫室氣體包括：A.CO?B.CH?C.N?OD.SF?E.HFC23答案：ABC解析：煤化工過程CO?排放強度大，CH?泄漏源于甲烷化及管線，N?O產(chǎn)生于燃氣鍋爐脫硝副反應；SF?、HFC23不相關。23.下列措施可有效降低煤直接液化油中芳烴含量的有：A.提高反應壓力B.延長反應時間C.提高催化劑活性D.增加溶劑循環(huán)比E.提高反應溫度答案：ABC解析：高壓、長停留時間、高活性催化劑促進芳環(huán)加氫飽和；高溫反而促進縮合，溶劑循環(huán)比對芳烴影響小。24.低溫甲醇洗系統(tǒng)發(fā)泡的可能原因有：A.甲醇中水含量升高B.灰分帶入C.表面活性劑雜質(zhì)D.氣速過高E.甲醇溫度過低答案：ABCD解析：水↑降低表面張力，灰分與酚類作固相成核劑，氣速高剪切起泡；溫度過低黏度↑反而不易發(fā)泡，E不選。25.煤基聚甲醛（POM）裝置中，甲醛濃縮塔真空度不足會導致：A.塔釜溫度升高B.甲醛聚合C.塔頂甲醛損失增加D.副產(chǎn)甲酸增加E.催化劑堿耗降低答案：ABCD解析：真空度↓→沸點↑→釜溫↑→甲醛自聚→塔頂攜出↑；高溫亦促進Cannizzaro反應生成甲酸；堿耗因酸度↑而增加，E相反。26.下列屬于煤氣化細渣資源化利用途徑的有：A.水泥混合材B.橡塑填料C.土壤改良劑D.鋁硅合金原料E.燃料電池電極答案：ABCD解析：細渣富SiO?、Al?O?，活性高，可替代部分水泥或作填料；經(jīng)堿熔—酸浸可制鋁硅合金；E尚未工業(yè)化。27.煤制氫裝置中，水氣變換（WGS）反應器段間冷卻方式可采用：A.原料氣換熱B.蒸汽過熱C.鍋爐給水預熱D.脫鹽水加熱E.空氣冷卻答案：ABCD解析：WGS出口氣280～420℃，熱量可用于預熱原料、產(chǎn)蒸汽、加熱鍋爐水；空氣冷卻效率低且占地大，工業(yè)上不采用。28.關于SAPO34催化劑失活，下列說法正確的是：A.高溫水熱導致骨架脫鋁B.積炭堵塞孔道C.鐵雜質(zhì)促進副反應D.再生溫度超過700℃將不可逆失活E.磷流失降低酸性答案：ABCDE解析：SAPO34熱穩(wěn)定性低于ZSM5，700℃以上骨架塌陷；Fe雜質(zhì)催化烯烴裂化為烷烴；P流失削弱B酸中心，均導致選擇性下降。29.煤液化循環(huán)溶劑加氫反應器采用滴流床時，需重點監(jiān)控的參數(shù)有：A.液時空速（LHSV）B.氫油比C.床層壓降D.軸向溫差E.溶劑水含量答案：ABCD解析：滴流床為氣液固三相，LHSV過高反應深度不足，氫油比低則供氫不足；壓降↑預示堵塞，溫差大出現(xiàn)熱點；水含量對滴流床影響較小。30.下列屬于煤制烯烴項目碳足跡核算邊界的有：A.煤炭開采甲烷泄漏B.合成氣制備C.甲醇合成D.MTO反應E.烯烴聚合答案：ABCD解析：烯烴聚合屬下游石化，不在煤化工邊界；其余均需計入。三、判斷題（每題1分，共10分。正確打“√”，錯誤打“×”）31.魯奇爐氣化層溫度越高，出口煤氣中CH?含量越低。答案：√解析：高溫利于CO、H?生成，甲烷化反應逆向移動，CH?＜2%。32.煤直接液化催化劑添加量越多，油收率一定越高。答案：×解析：催化劑過量導致設備磨損、固液分離困難，且增加灰分，油收率反而下降。33.低溫甲醇洗中，H?S吸收塔通常位于CO?吸收塔下游。答案：×解析：H?S在CO?之前吸收，避免CO?競爭吸收導致H?S超標。34.費托合成鈷基催化劑比鐵基更適合高CO?含量的合成氣。答案：×解析：Co基幾乎無WGS活性，CO?為惰性組分，導致碳效率低；鐵基可利用CO?通過WGS補氫。35.煤制天然氣項目，甲烷化催化劑對S、Cl、As均敏感，需精脫硫至＜0.1ppm。答案：√解析：Ni基甲烷化催化劑遇S、Cl、As形成穩(wěn)定化合物，永久失活。36.水煤漿濃度每提高1%，氣化氧耗下降約0.8%。答案：√解析：濃度↑減少蒸發(fā)水耗熱，氧耗近似線性下降，經(jīng)驗值0.7–1.0%。37.煤焦油加氫裂化采用NiMo/Al?O?催化劑時，Mo主要提供加氫活性，Ni提供裂化活性。答案：×解析：Ni促進加氫，Mo提供C–S、C–N氫解活性，二者協(xié)同。38.煤制乙二醇草酸酯合成反應，CO分壓越高，草酸酯選擇性越高。答案：√解析：主反應2CO+2RONO→(COOR)?+2NO，高壓抑制副產(chǎn)碳酸酯。39.煤氣化細渣比表面積越大，越適合用作吸附劑。答案：√解析：比表面積＞300m2/g的細渣經(jīng)堿活化可制廉價吸附劑，對COD、重金屬去除率＞90%。40.煤液化油加氫精制段，反應溫度超過420℃將導致大量環(huán)烷烴開環(huán)。答案：×解析：420℃以上主要發(fā)生芳烴縮合和裂化，環(huán)烷烴開環(huán)需貴金屬催化劑及更高氫壓。四、填空題（每空1分，共20分）41.氣流床氣化爐燒嘴頭部材質(zhì)通常選用__________＋__________復合涂層，以抗高溫熔渣沖刷。答案：Inconel625；碳化鎢42.煤直接液化典型操作壓力為________MPa，溫度________℃。答案：17–30；400–45043.低溫甲醇洗再生塔頂酸性氣中H?S濃度一般控制在________%以上，以保證后續(xù)克勞斯裝置穩(wěn)定燃燒。答案：2544.費托合成鐵基催化劑助劑K?O的作用是________電子助劑，促進________反應。答案：給；CO解離45.煤制天然氣項目，每千標方SNG約消耗合成氣________Nm3，副產(chǎn)高壓蒸汽________噸。答案：2500–2700；0.9–1.146.煤焦油蒸餾切取230–300℃餾分稱為________油，是制取________的主要原料。答案：洗油；萘、苊、氧芴47.煤制烯烴項目中，甲醇合成催化劑活性相為________，載體為________。答案：Cu/ZnO；Al?O?48.煤氣化廢水“酚氨回收”工段，脫酚萃取劑選用________，脫氨采用________汽提。答案：二異丙醚；蒸汽49.煤液化殘渣氣化制氫，采用________氣化爐，氧煤比約為________Nm3/kg。答案：氣流床；0.8–1.050.煤基聚甲醛裝置中，甲醛濃縮塔真空度常維持在________kPaA，塔頂溫度約________℃。答案：10–15；45–55五、簡答題（每題6分，共30分）51.簡述Shell粉煤氣化爐水冷壁“以渣抗渣”機理。答案：高溫下灰渣熔融，沿水冷壁面向下流動，在壁面形成15–25mm厚度的穩(wěn)定固態(tài)渣層；外層熔渣不斷替換內(nèi)層，避免耐火磚直接暴露于1400℃高溫及高速氣流；渣層導熱系數(shù)低（＜1W/m·K），降低壁面熱流密度至＜250kW/m2，保護水冷壁管；同時熔渣對堿金屬、硫侵蝕具有屏障作用，延長壁壽命至＞10年。52.煤制天然氣項目如何實現(xiàn)CO?近零排放？答案：①高CO?合成氣進入甲烷化前，先經(jīng)低溫甲醇洗捕集90%以上CO?；②捕集CO?一部分用于尿素、純堿、食品級銷售；③剩余CO?經(jīng)壓縮—干燥—管道輸送至油田驅(qū)油（CCUS），提高采收率10–15%；④甲烷化副產(chǎn)高壓蒸汽驅(qū)動CO?壓縮機，降低外購電；⑤采用干法氣化、廢鍋回收減少工藝CO?產(chǎn)生；⑥尾礦、爐渣碳化封存少量CO?；通過以上組合，全廠碳利用率＞55%，實現(xiàn)近零排放。53.比較鐵基與鈷基費托催化劑在煤間接液化中的優(yōu)劣。答案：鐵基：優(yōu)點—成本低、WGS活性高，可處理低H?/CO比（0.5–1.0）合成氣，產(chǎn)物烯烴高、可調(diào)；缺點—CO?選擇性高（＞30%），需復雜產(chǎn)品分離，易磨損。鈷基：優(yōu)點—CO?選擇性＜5%，鏈增長概率高，柴油餾分＞80%，穩(wěn)定性好；缺點—價格高（＞$50/kg），對S、Cl敏感，需深度凈化（S＜0.1ppm），無WGS活性，需高H?/CO比（2.0–2.2），需額外變換單元。54.說明煤焦油加氫裂化裝置“催化劑級配”策略。答案：自上而下：①保護劑（大孔、低活性、高孔隙率）—脫金屬、截留膠質(zhì)；②加氫脫金屬（HDM）催化劑—NiMo/Al?O?，大孔徑15–25nm，深度脫Ni、V；③加氫脫硫（HDS）催化劑—CoMo/Al?O?，中孔，350℃脫S至＜500ppm；④加氫脫氮（HDN）催化劑—NiMo/Al?O?，小孔、高活性，380℃脫N至＜50ppm；⑤裂化催化劑—NiW/USY，酸性適中，開環(huán)異構(gòu)；級配降低床層壓降、延長運行周期至＞8000h。55.煤制乙二醇草酸酯合成反應中，如何抑制亞硝酸酯（RONO）分解？答案：①控制反應溫度100–120℃，避免局部過熱；②采用列管式反應器，管外鍋爐給水取熱，保持等溫；③CO進料中O?＜0.3%，減少RONO氧化；④加入微量NO（1–2%）維持RONO/NO平衡；⑤反應器材質(zhì)選用316L＋Ti襯里，避免Fe、Ni催化RONO分解；⑥快速移走反應熱，縮短停留時間至＜2s，減少副產(chǎn)碳酸酯。六、計算題（共30分）56.（10分）某Shell氣化爐日投煤量2000t（干基），煤含C80%、H4%、O10%、灰6%，氣化劑為純氧＋少量蒸汽，操作壓力4.0MPa，碳轉(zhuǎn)化率98%，合成氣中CH?體積分數(shù)0.5%，CO?2.5%，H?30%，CO65%（干基）。求：（1）日耗氧量（Nm3/d）；（2）日產(chǎn)合成氣量（干基，萬Nm3/d）；（3）比氧耗（Nm3O?/1000Nm3(CO+H?)）。答案：（1）碳轉(zhuǎn)化量=2000×0.8×0.98=1568t/d=1.568×10?kg/d=1.307×10?molC/d設合成氣總量為VNm3/d，則：CO=0.65V，H?=0.30V，CH?=0.005V，CO?=0.025VC平衡：0.65V/22.4+0.005V/22.4+0.025V/22.4=1.307×10?解得V=4.24×10?Nm3/d=424萬Nm3/dH原子平衡：煤中H=2000×0.04=80t/d=4×10?molH/d合成氣中H=2×0.30V/22.4+4×0.005V/22.4=2.52×10?molH/d需額外蒸汽提供H=1.48×10?molH?O