煤化工工藝考試試題

1、煤化工工藝考試試題一、問答題每空2分A.煤直接液化是通過裂解、加氫、脫雜等過程將煤變成類似于石油組成的液體燃料。B.中國化石能源結(jié)構(gòu)的特點(diǎn):富煤、缺油、少氣A在植物轉(zhuǎn)化為泥炭的過程中,當(dāng)水體較深的還原環(huán)境中,植物殘骸經(jīng)化學(xué)生物作用分解成均一的物質(zhì),這個(gè)過程稱為凝膠化過程,而當(dāng)處于淺水氧化環(huán)境或經(jīng)森林大火后發(fā)生的泥炭化作用稱之為絲炭化過程A 煤的大分子結(jié)構(gòu)主要由芳香結(jié)構(gòu)單元、橋鍵及結(jié)構(gòu)單元周邊連接的官能團(tuán)或側(cè)鏈三部分組成B植物的化學(xué)組成可概括為:糖類及其衍生物木質(zhì)素蛋白質(zhì)脂類化合物四大類A煤熱解干餾時(shí)按加熱溫度的不同可分為高溫干餾、中溫干餾、低溫干餾三種形式B干餾爐按供熱方式的不同可分為內(nèi)熱式、

2、外熱式、內(nèi)處熱聯(lián)合式三種形式A.煤的液化過程中生成的液態(tài)物質(zhì)根據(jù)分子量或在不同溶劑中溶解度的可以分為三類:分子量250400的為輕油、分子量500700的是瀝青烯,分子量1000左右的是前瀝青烯。B.根據(jù)加氫液化反應(yīng)的條件不同,煤直接液化工藝按反應(yīng)器的多少以及段間是否有分離單元,一般可以分為一段加氫法和兩段加氫法兩大類。A 煤是有植物演化而來的,一般的,高等植物形成的煤稱為腐植煤,低等植物形成的煤稱為腐泥煤B煤直接液化原則性工藝流程可由煤漿制備單元、加氫液化反應(yīng)單元、分離單元、提質(zhì)加工四個(gè)單元組成二、名詞解釋:每個(gè)5分A 煤化工FT合成膠質(zhì)體直接液化B 粘結(jié)性成煤過程煤干餾間接液化三問答題:每

3、個(gè)10分1AB.以煤為原料制液體燃料油有哪幾種工藝路線,從投資、環(huán)保、效益等方面說明各自優(yōu)缺點(diǎn)目前利用煤炭為原料制備液體燃料的工藝方法主要有以下四種:煤干餾焦油加氫裂化:一般在常壓及600以上進(jìn)行,加壓加氫可提高焦油產(chǎn)率。溶劑萃取:高溫高壓下,利用溶劑取代作用破壞煤分子氫鍵、范氏力,部分轉(zhuǎn)化成液體直接液化:該工藝的特點(diǎn)是在高溫、高壓及催化劑的作用下,將煤的大分子化學(xué)結(jié)構(gòu)破壞并通過溶劑加氫和去除雜質(zhì)轉(zhuǎn)化成液態(tài)燃料的過程。間接液化:氣化合成氣FT合成、MTG轉(zhuǎn)化液態(tài)燃料直接液化,制1噸油需3-4噸煤,水耗8噸以上,碳排6噸以上,投資1億/萬噸簡(jiǎn)接液化制1 噸油需5-6噸煤,小耗12噸碳排 8-9噸

4、投資1億/萬噸,工藝苛刻溶劑萃取水耗碳排均小,但分離過程復(fù)雜,適宜從煤中提取化學(xué)品通過干餾的煤焦加氫制油,干餾過程水循利用2千萬元/萬噸,投資小,設(shè)備工藝簡(jiǎn)單成熟。2A.分階段簡(jiǎn)述成煤過程植物在泥炭沼澤中持續(xù)地生長(zhǎng)和死亡,其殘骸不斷堆積,經(jīng)過長(zhǎng)期而復(fù)雜的生物化學(xué)、地球化學(xué)、物理化學(xué)作用和地質(zhì)化學(xué)作用,在上覆巖層的溫度和壓力作用下逐漸演化成泥炭、褐煤、煙煤和無煙煤的過程,稱為成煤作用?？杀硎緸? 2B.分階段簡(jiǎn)述煤直接液化的基本過程(1熱解(裂解煤經(jīng)熱作用后,大分子結(jié)構(gòu)間的共價(jià)鍍首先發(fā)生熱裂解并形成自由基“碎片”;(2氫轉(zhuǎn)移加氫穩(wěn)定煤熱解產(chǎn)生的自由基“碎片”與催化劑所吸附的活性氫或供氫溶劑提供的

5、氫原子相結(jié)合而形成穩(wěn)定的小分子液體或氣體產(chǎn)物;(3脫雜通過進(jìn)一步的加氫對(duì)液化油進(jìn)行雜原子脫除及改質(zhì);3A.分階段簡(jiǎn)述煤直接液化的基本過程(1熱解(裂解煤經(jīng)熱作用后,大分子結(jié)構(gòu)間的共價(jià)鍍首先發(fā)生熱裂解并形成自由基“碎片”;(2氫轉(zhuǎn)移加氫穩(wěn)定煤熱解產(chǎn)生的自由基“碎片”與催化劑所吸附的活性氫或供氫溶劑提供的氫原子相結(jié)合而形成穩(wěn)定的小分子液體或氣體產(chǎn)物;(3脫雜通過進(jìn)一步的加氫對(duì)液化油進(jìn)行雜原子脫除及改質(zhì);3B 分階段描述煤熱解干餾至成焦的過程第一階段(室溫300 ,從室溫到300 為煉焦初始階段,煤在這一階段一般沒什么變化,主要從煤中析出蓄存的氣體和非化學(xué)結(jié)合水。脫水主要發(fā)生在120前,脫氣(CH4

6、 、CO2 和N2 大致在200 前后完成。第二階段(300 600 ,這一階段以解聚和分解反應(yīng)為主,煤黏結(jié)成半焦,并發(fā)生一系列變化。煤在300 左右開始軟化,強(qiáng)烈分解,析出煤氣和焦油,煤在450 前后焦油量最大,在450 600 氣體析出量最多。煤氣成分除熱解水,一氧化碳和二氧化碳外,主要是氣態(tài)烴,故熱值較高。第三階段(600 1000 ,這是半焦變成焦炭的階段,以縮聚反應(yīng)為主。焦油量極少,溫度的升高,促進(jìn)了半焦脫氣體揮發(fā)分,700 后煤氣成分主要是氫氣。焦炭揮發(fā)分小于2 %,芳香晶核增大,排列規(guī)則化,結(jié)構(gòu)致密,堅(jiān)硬并有銀灰色金屬光澤。從半焦到焦炭,一方面析出大量煤氣,揮發(fā)分降低,另一方面焦

7、炭本身的重量損失,密度增加,裂紋及裂縫產(chǎn)生,形成碎塊。焦炭的塊度和強(qiáng)度與收縮情況有直接關(guān)系。4A.隨變質(zhì)程的提高,煤的性有哪些變化規(guī)律? 4B.煤通過化學(xué)轉(zhuǎn)化的方式轉(zhuǎn)化為氣液固產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化途徑 5A 固定床加壓氣化對(duì)氣化過程有哪些影響?加壓氣化是強(qiáng)化煤氣化的一種方法,但它對(duì)煤氣組成、煤的部分氣化性也會(huì)帶來影響。(1一般來講,在加壓的情況下,氣體密度增大,化學(xué)反應(yīng)速度加快,有利于單爐生產(chǎn)能力的提高;從氣化反應(yīng)平衡來講,加壓有利于甲烷的形成,不利于二氧化碳的還原和水蒸氣的分解,從而導(dǎo)致水耗量增大,煤氣中二氧化碳濃度有所增加。(2從化學(xué)平衡方面講,在煤炭氣化的一次反應(yīng)中,所有反應(yīng)均為增大體積的反應(yīng),故

8、增加壓力,不利于反應(yīng)進(jìn)行。(3煤的粘結(jié)性隨壓力的增加而增加,因而結(jié)渣率隨系統(tǒng)壓力的增加而減少。(4壓力提高后,有利于甲烷化反應(yīng)進(jìn)行,在氣化爐還原區(qū)的上方會(huì)形成一個(gè)較厚的甲烷化反應(yīng)區(qū),使得CH4產(chǎn)率隨壓力提高迅速增加.5B 論述不同煤氣化方式的特點(diǎn)及其優(yōu)劣性(1固定床加壓氣化(Lurgi熱效率(或冷煤氣效率最高,氧耗量最低,但由于必須使用弱粘或不粘塊煤為原料,煤氣中含焦油、酚等物質(zhì),凈化處理流程長(zhǎng)、投資高,新建氣化項(xiàng)目較少采用。(2氣流床氣化以粒徑<0.1mm的細(xì)粉煤為原料,煤粉可以干態(tài)(Shell或漿態(tài)(水煤漿,Texaco進(jìn)料,操作溫度高,煤氣中不含焦油、酚和烴類,氣化強(qiáng)度最高。但同時(shí)投資高,氧耗量高, 必須采用較低灰熔點(diǎn)和低灰含量煤作原料,否則需加助熔劑而進(jìn)一步增加氧耗。(3流化床氣化以碎煤為原料(小于6mm,煤氣中幾乎不含焦油、酚和烴類,傳統(tǒng)流化床為防止床內(nèi)物料因灰含量高而燒結(jié),必須控制在較低的操作溫度(低于950,因而只適用于高活性的褐煤或次煙煤。我國開發(fā)的灰熔聚流化床氣化技術(shù),借選擇