2013-6答案A-试卷煤化工工艺学.doc

2013答案A 试卷煤化工工艺学 填空题（15分）：（每空0.5分） 1、煤干馏是指煤在隔绝空气的条件下,受热分解生成煤气、焦油、粗苯和焦炭的过程。根据加热终温分为三种，分别是 低温干馏（５００～６００℃），中温干馏（７００～９００℃），高温干馏（９００～１１００℃）。（重复） 2、煤气化是以煤或煤焦为原料，以氧气（空气、富氧或纯氧）、水蒸气或氢气等做气化剂，在高温条件下通过化学反应将煤或煤焦中的可燃部分转化为气体燃料的过程。 3、煤的间接液化原理是费托合成。用一氧化碳和氢在金属催化剂上于常压条件下合成出脂肪烃。 4、煤直接液化又称加氢液化，是指将煤在（400℃以上）温度和（10MPa以上）压力下与氢反应使其降解和加氢，从而转化为液体油类的工艺。 二、简答题（40分）（每题5分） 1、简述低温甲醇洗的原理和应用领域。（5分） 原理：该过程是一种物理吸收和解吸过程,在高压低温条件下，用低温甲醇作为洗液(吸收剂) 。（2分）在设计温度( - 50 ℃) 时,甲醇对于粗煤气中CO2 ,H2 S 和COS 具有较高的可溶性，减压时又很容易从溶剂中解吸出来。（2分） 应用领域：煤气净化 1分 2、完成生成理想水煤气的方程式并说明实际水煤气的组成与理想水煤气有何不同？为什么？（5分）重复 （1分）生成理想水煤气的方程式： Ｃ＋Ｏ２＋３.７６ N2 ＋３Ｃ＋３ H2Ｏ＝＝ ＣＯ２ ＋ ３.７６ N2 ＋ ３ＣＯ＋３ Ｈ2 （2分）理想水煤气组成：50%ＣＯ与50%Ｈ2 ， 气化效率：100% （2分）实际水煤气：Ｈ2含量高于ＣＯ（ ＣO＋H2Ｏ＝＝ ＣＯ2＋Ｈ2 ） 常含有ＣＯ2、N2 、H2S和ＣＨ4 等 气化效率：60%~65% 3、简述炼焦原理和焦炭主要用途（5分） 煤在焦炉内隔绝空气、加热到1000℃左右、可获得焦炭和化学产品和煤气的过程（又称高温干馏、炼焦）3分. 焦炭90%用于高炉炼铁2分 4、简述ZSM-5沸石分子筛的结构特征及其在煤化工的应用。 立体晶型结构，具有规则的孔道结构，结晶中有直的和拐弯的两种通道，尺寸为0.5~0.6nm，此尺寸正好和C10分子直径相当。 2分 Mobil公司开发了ZSM-5沸石分子筛催化剂，使甲醇转化成高辛烷值汽油。 3分 从炼焦新技术的发展方向简述干法熄焦的特点。 答：用惰性气体氮气（1）与炙热的焦炭换热（1），回收焦炭的余热（1），然后热氮气加热水进行发电或供热（1）。可节约回收能源（1） 。 举两个典型工艺实例说明新法干馏技术 以托斯考（Toscoal）工艺为例，热瓷球循环，是一种固体热载体干馏技术。 大连理工大学（中国褐煤干馏）， 热载体半焦 7、煤为什么会有结渣性，如何判断？ 煤中矿物质，在气化和燃烧过程中，由于灰分软化熔融而变成炉渣的性能称为结渣性。3分通常用煤灰熔点（T2）来判断煤炭是否容易结渣，灰熔点越低的煤，越易结渣。2分 8、以Shell煤气化为例，说明其工艺技术特征。 是一种气流床气化法，气化剂（蒸气与氧）将粉煤夹带入气化炉进行并流气化。 ①煤种适应广（干法粉煤、气流床） ②能源利用率高（高温、加压热效率高；碳转化率高） ③设备单位产气能力高（加压、设备单位容积产气能力高） ④环境效益好（富产物少，属洁净煤工艺） （每点1分） 三、综合题（45分） 1、根据三类煤气化炉床内温度分布图，画出对应的三种常用煤气化炉的示意图，并分别说明主要特征。（6分） 每种2分，（3条以上为满分） 2、低压合成甲醇法（ICI法）目前是合成甲醇的唯一方法。下图是其工艺流程，请回答下列问题：（1）写出合成原理及反应特征。5分（各1分）（2）该反应采用Cu-Zn-Al做催化剂，说明原料气组成的工艺参数特征，并说明为什么。 4分（各2分） ⑴合成反应： CO + 2H2 ---CH3OH +Q CO2 + 3H2--- CH3OH +H2O +Q ①可逆、强烈放热反应。 ②生成甲醇的反应是一个体积缩小 的反应 ③反应热要及时移走 ④需要高效的催化剂 n(H2)／n(CO)=2.0~3.0, H2过量； (高CO：温度不宜控制，催化剂易失活；) （9分） 3、（10分）用示意图标出煤气化发生炉各物料层的名称，（5分）并写出相应的化学反应方程式、热效应和特征。（5分） 4、画图说明内热式低温干馏技术中固体热