考试性考试科目 考命题 周安宁 审批 现代煤化工工艺学 质 二、选择题（多项选择，用? 选择， 30分,5×6） 1、煤炭热解是煤炭在热解反应器中，于 a,c,d 气氛下，受热发生系列物理化学反应，形成气体、液体和固体产物的热转化过程。 a.氢气 b. 氧气 c. 甲烷,合成气 d. 氮气 2、按热解速度高低分类，煤炭热解可分为 a,b,c 。 a. 慢速热解 b. 快速热解（10～200℃/s） c. 闪速热解（≥200℃/s） d. 800℃ 3、煤炭气化是指在气化炉内于一定温度及压力下使煤中的有机质与气化剂发生一系列物理化学反应，将煤转化为灰渣和可燃性气体（煤气）的过查 10化工1－4班 成绩 西 安 科 技 大 学 2013 — 2014 学 年 第 1 学 期 考 试 试 题（卷） 试卷类型 A 考试地点 主楼 学生班级 ——装 订 线————————装 订 线 以 内 不 准 作 任 何 标 记————————装 订 线—— 1.命题时请尽量采用电子版，手写稿必须字迹工整、清晰可辩。审批由系主任负责； 2.考试科目应与教学计划保持一致，不能用简写或别称。考试性质为“考试”或“考查”； 3.试卷类型注明A\\B\\C\\D等字样，考试地点注明“雁塔”或“临潼”； 4.试题（卷）内容不要超出线格范围，以免影响试题印制和教师评分。 学院： 班级： 姓名： 学号： 一、简答题（20分，5×4） 1、现代煤化工用原料煤主要为 褐煤、烟煤（长焰煤,不粘煤,弱粘煤）等低变质煤。侏罗纪低变质煤煤岩组分的主要特点是 惰性组组分 含量高。 2、煤炭分质转化利用主要指 根据低阶煤的物质构成及其物理化学性质，首先采用中低温热解技术对煤炭进行分质，将煤热解成气、液、固三相物质，程。下列可以作为气化剂的气体有 a,b,c,d 。 a. 空气 b. 氧气、水蒸气 然后再根据各类热解产物的物理化学性质有区别的进行利用，梯级延伸加工，生产大宗化工原料和各类精细化学品。 3、现代煤化工主要包括 煤气化制甲醇及下游产品、 煤直接液化制油及其他化工产品 、煤间接液化合成油等化工产品 、 煤化工多联产 等。c. 二氧化碳 d. 氢气或甲烷或合成气 4、煤气化技术按汽化剂在气化炉内运动状态分为固定床气化，流化床气化，气流床气化，熔融床气化等。下列气化技术属于气流床气化技术的 传统煤化工主要包括 干馏（炼焦） 等，其突出缺点是：煤炭利用率低 、 是 a,b,c 。 a. Shell b. GSP 环境不友好 等。 4、现代煤化工技术的关键是高效催化的开发，煤化工高效催化剂的主要由 活性组分 、 载体 、 助催化剂 等组分组成。 ② 环境污染问题 。 c. 德士古（Texaco） d. 灰熔聚（U-Gas和ICC） 5、煤气湿法脱硫主要包括化学吸收、湿式氧化、物理吸收和物理化学吸收等。下列方法中属于物理吸收的方法是 a,b 。 a. 低温甲醇法 b. 分子筛、活性炭和氧化铁箱 c. 乙醇胺法、改良热钾碱法 d. 改良砷碱法 5、发展现代煤化工的核心目标是解决 ① 能源的最大化利用问题
——————装 订 线——————装 订 线 以 内 不 准 作 任 何 标 记————————装 订 线——— 考试科目 现代煤化工工艺学 试卷类型 A 学生班级 10化工1－4班 四、简述煤直接液化的原理,试就下图所示的神华煤直接液化流程图进行解释说明，并从多联产或综合利用方面提出你的改进观点（不超过500字）。（30分） 西 安 科 技 大 学2013 — 2014 学 年 第 1 学 期 考 试 试 题（卷） 三、写出甲烷化的反应方程，并给出常用甲烷化催化剂。画出煤制天然气的工艺流程简图，并简要解释之（20分） 答： 1. (5分)甲烷化过程主要是洁净煤气中的H2和CO在甲烷化催化剂作用下发生反应生成CH4的过程。主要化学反应如下：CO+3H2 → CH4+H2O 同时还会发生水煤气变换反应 CO+H2O → CO2+H2 以及其他生成CH4的次要反应 CO2+4H2 → CH4+2H2O 2CO → C+CO2 C+2H2 → CH4 2. (5分)周期表中第八族的所有金属元素都能不同程度地催化一氧化碳加氢生成甲烷的反应。Ru＞Fe ＞Ni ＞Co ＞Rh ＞Rd ＞Pt ＞Ir 3. (5分)煤制天然气的工艺流程简图： 学院： 班级： 姓名： 学号： 答（10分）：煤直接液化是指煤在催化剂上于一定压力和温度条件下，发生加氢反应，将煤中有机大分子直接转化为低分子液体燃料及化学品的过程。 4. (5分)煤制天然气整个生产工艺流程可简述为：原料煤在煤气化装置中与空分装置来的高纯氧气和中压蒸汽进行反应制得粗煤气；粗煤气经耐硫耐油变换冷却和低温甲醇洗装置脱硫脱碳后，制成所需的净煤气；从净化装置产生富含硫化氢的酸性气体送至克劳斯硫回收和氨法脱硫装置进行处理，生产出硫磺；净化气进入甲烷化装置合成甲烷，生产出优质的天然气；煤气水中有害杂质通过酚氨回收装置处理、废水经物化处理、生化处理、深度处理及部分膜处理后，废水得以回收利用；除主产品天然气外，在工艺装置中同时副产石脑油、焦油、粗酚、硫磺等副产品。 煤直接液化一般过程及主要反应： (1) 煤经热作用后，大分子结构间的共价镀首先发生热裂解并形成自由基“碎片”； (2) 自由基“碎片”与催化剂所吸附的活性氢或供氢溶剂提供的氢原子相结合而形成稳定的小分子液体或气体产物； (3 ) 煤热解产生的芳烃“碎片”被加氢和加氢热解生成液化油； (4) 通过进一步的加氢对液化油进行杂原子脱除及改质；
——————装 订 线——————装 订 线 以 内 不 准 作 任 何 标 记————————装 订 线——— 考试科目 现代煤化工工艺学 试卷类型 A 学生班级 10化工1－4班 （10分）煤多联产技术是指以煤为原料，集成煤热解焦化、燃烧发电、气化与化工合成、废弃物处理与污染控制单元工艺，以生产洁净燃料、化学品、电力、热力、制冷等多种产品为目标，通过多种工艺的耦合与联产，实现保护生态环境，合理利用资源，减少工程投资，降低单位生产成本，提高过程效率与经济效益的单元工艺优化组合与产品方案灵活可调的“资源-化工-能源-环境”一体化的煤转化技术集成系统，故有时也自称为煤多西 安 科 技 大 学2013 — 2014 学 年 第 1 学 期 考 试 试 题（卷） 学院： 班级： 姓名： 学号： 联产系统。 神华煤直接液化工艺从多联产或综合利用方面还可以继续进行探索和改进，如：结合煤直接液化和气化工艺，进行气化后气化气的进一步净化，保护生态环境；在提高过程效率与经济效益的单元工艺优化组合等方面也可作进一步的探索。 （10分）流程图的解释： 原料煤首先进行备煤工艺，其中的N2来自空气空分；备煤后加入催化剂进行制浆，煤浆制备全部采用经过一定条件加氢的供氢性循环溶剂，由于循环溶剂采用预加氢，溶剂性质稳定，成浆性好，可以制备成含固体浓度 45～55wt％的高浓度煤浆，而且煤浆流动性好，煤浆粘度低，同时由于循环溶剂采用预加氢，溶剂供氢性能好，使得液化反应条件温和，系统操作稳定性提高，在煤浆预热和换热过程中，能阻止煤热分解过程中自由基碎片的缩合，防止结焦，延长操作周期，提高了热利用率；接着煤浆进入加氢液化阶段，液化时采用超细水合氧化铁作为液化催化剂，由于液化催化剂活性高、添加量少，煤液化转化率高，残渣中由于催化剂带出的液化油少，故而提高了蒸馏油收率；接下来进入分离阶段，采用减压蒸馏的方法进行液化油和固体物的分离，残渣中含油量少，产品产率提高；分离以后的固体渣与一部分煤在空分后O2的作用下进入气化炉进行气化制氢，气化气进过净化后得到纯净的氢气，这部分氢气对煤液化后的油进行改质来提高油的品质；最后不同种类的油进入分馏塔分馏，得到石脑油、柴油等不同类型的油。