煤化工工艺学考题(130616)

《煤化工工艺学考题(130616)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、天津大学工程硕士研究生（渤海化工班）煤化工工艺学试题（2013.6.16）考试地点：天津大学学员姓名学号成绩1.简答题:（20分）什么叫煤的干馏？煤的干馏产物有哪几种？煤种的不同及温度条件的不同对煤干馏产物分布有哪些影响？煤在隔绝空气条件下，受热分解生成煤气、焦油、粗苯和焦炭的过程，成为煤干馏（或称炼焦、焦化）。煤干馏按加热终温的不同，可大致分为三种：500-600℃为低温干馏；600-900℃为中温干馏；900-1100℃为高温干馏。随着煤的变质程度增高，氧含量降低，焦油中酚类含量明显减少，酚类中酚、甲酚和二甲

2、酚含量可达50％。热解生成水量与煤中氧含量有关，随着煤的变质程度增高其量减少。煤气中氨和硫化氢含量与原料煤中氮和硫的含量及其形态有关。煤化度低的煤的开始热解温度也低。焦油形成约于550℃结束，故510～600℃为低温干馏的适宜温度。煤的块度增加，焦油产率降低。提高煤的加热速度能降低半焦产率，增加焦油产率，煤气产率稍有减少。2.简答题：（20分）将甲醇用作燃料的有效方法之一是将其通过催化转化法转变为高辛烷值汽油（MTG）。简述Mobil工艺中ZSM-5催化剂的催化原理。甲醇转化成汽油的催化剂为合成沸石分子筛ZSM-

3、5，这是Mobil法的关键。ZSM-5是立体晶体硅铝酸盐分子筛结构，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，此尺寸大小正好与C10分子直径相当，C10以下的分子能通过ZSM-55催化剂。在反应中生成的C10分子，由于其分子直径大于ZSM－5催化剂的通道，从而限制了它的链增长，只有向减少尺寸方向反应才能离开催化剂，催化反应产物主要为C5～C10烃，其沸点范围恰为汽油馏分。3.论述题：（20分）煤焦油中含有几百种化学物质，是珍贵的化工原料。如何对这些宝贵的资源加以充分、有效地加以利

4、用？针对我国目前的焦油加工现状，您有何高见？1、走大型化集中加工的道路，形成规模优势大型化集中加工不仅是科学发展观的具体体现，而且是二次及深加工、精细加工的原料来源，具体体现为：一是可以最大限度地合理利用煤焦油资源，保护环境；二是将低组分（＜1%）馏分聚合成为二次深加工、多次深加工的原料，提纯市场急需、附加值高的精细化学品；三是可以采用先进的科技成果，实现装置现代化，达到节能环保降耗，提供产品质量，生产装置长期稳定运行。2、产学研结合，我国经过多年发展，已经形成一支具有较大国内外影响的科研与人才优势队伍，研究及设

5、计单位可以提供大量新技术、新工艺、新产品。完全能够形成具有自主知识产权核心竞争力，实现向规模化、精细化方向发展，生产高附加值的深加工系列产品，不断延伸焦油加工产业链、才能真正把煤焦油加工产业最大最强。3、结合市场需求，不断提高煤焦油加工深度、开发新品种煤焦油产品广泛用于化工、轻工、医药、冶金等部门，不同部门对产品的品种与质量有不同要求，煤焦油的下游产品有很高的的附加值，但必须有高投入和先进的技术作保障，因此在设计产品方案时，不能盲目追求品种数量与质量，必须根据市场需求，结合自身实际加强科技力量的建设，增加科技投资

6、，选择组织重点课题攻关，开发研究煤焦油深度加工和分离的新技术，以生产适销对路和高附加值的精细化学品，促进我国焦油加工的发展与进步。4.论述题：（20分）在加压固定床气化炉生产城市煤气过程中，气化压力是非常重要的操作参数，其对煤气化过程及其煤气组成、热值、产率都有显著的影响。试从过程原理角度解释其原因。Ø压力对煤气组成的影响随着气化压力的增加，粗煤气中甲烷和二氧化碳含量增加，氢气和一氧化碳含量减少。热值也随气化压力提高而增加。对于体积减小的放热反应，提高压力和降低温度有利于反应向着生成甲烷的方向移动。5加压下气化产

7、生的粗煤气中二氧化碳含量高于常压气化，而一氧化碳含量低于常压气化。在试验的压力下，随着温度升高，反应速率随压力增加而增加。而在同一温度下，随着压力增加，而反应速率下降，即加压不利于水蒸气分解反应。因加压下甲烷生成反应需耗氢，而水蒸气分解生成的氢又是甲烷生成反应中氢的重要来源，由此导致随着气化压力提高，煤气中氢含量减少。Ø压力对氧气耗量的影响在气化过程中，甲烷生成反应为放热反应，这些反应热可为水蒸气分解、二氧化碳还原等吸热反应提供热源。因此，甲烷生成放热的反应即成为气化炉内除碳燃烧反应以外的第二热源，从而减少了碳燃

8、烧反应中氧的消耗。故随气化反应压力提高，氧气的消耗量减少。例如，生产的煤气热值一定时，在1.96MPa下消耗的氧气仅为常压下气化时耗氧量的1/3～1/2。Ø压力对蒸汽消耗量的影响加压使生成的甲烷量增加，生成甲烷所消耗的氢气量亦增加，水蒸气分解生成的氢气是甲烷生成反应中氢的重要来源。但加压不利于水蒸气分解反应进行。在加压下，水蒸气分解率下降。为解决这一矛盾，只有增加水蒸气用