煤化工技术及装备复习题

1/27一、名词解释复习题1、煤化工煤化工是以煤为原料经过化学加工，使煤转化为气体、液体和固体燃料及化学品的过程。包括煤的高温干馏、煤的低温干馏、煤的气化、煤的液化、煤制化学品及其它煤加工制品。2、炼焦煤在隔绝空气的条件下，加热到950～1050℃，经过干燥、热解、熔融、粘结、固化、收缩等阶段，最终制得焦炭，这一过程叫高温炼焦或高温干馏，简称炼焦。3、型焦以非炼焦煤为主体的煤料，通过压、挤成型，制成具有一定形状、大小和强度的成型煤料，或进一步炭化制成型焦，用以代替焦炭。4、粗苯硫酸法精制是对经过初步精馏所得的用硫酸进行洗净处理，以除去其中的不饱和化合物和硫化物，因为这些不饱和化合物和硫化物的沸点与苯类的沸点相差很小，所以不能用精馏的方法将它们去除；然后将酸洗后的用碱中和，再进行最终精馏以制取苯类各纯产品。5、煤炭气化原理煤的气化是指利用煤或半焦与气化剂进行多相反应产生碳的氧化物、氢、甲烷的过程，主要是固体燃料中的碳与气相中的氧、水蒸气、二氧化碳、氢之间相互作用。也可以说，煤炭气化过程2/27是将煤中无用固体脱出，转化为工业燃料、城市煤气和化工原料气的过程。6、煤炭地下气化是通过在地下煤层中直接构筑“气化炉”，通过气化剂，有控制地使煤炭在地下进行气化反应，使煤炭在原地自然状态下转化为可燃气体并输送到地面的过程。7、发电技术是将煤气化与联合循环发电相结合的一种洁净煤发电技术，其包括三部分，即煤的气化及其粗煤气的冷却和净化；洁净燃气透平发电；回收废热产生过热蒸汽进行蒸汽透平发电。8、煤直接液化基本原理煤的直接液化过程是煤的大分子结构在一定温度和氢压下裂解成小分子液体产物的反应过程，其包含着煤的热解和加氢裂解两个最基本的过程。9、煤油共炼工艺是将石油加氢裂化和煤直接液化相结合的工艺，其实质是用石油渣油作为煤直接液化的溶剂，在反应器内，煤加氢液化为液体油，石油渣油也进一步裂化为较低沸点的液体油。资料显示，煤油共炼的油收率比煤和渣油单独加氢获得的高。10、合成1923年，德国人和发现在铁催化剂的作用下，一氧化碳和氢可以反应生成烃类液体产品，这个过程即费托合成，简称合成。3/2711、碳一化工是以含一个碳原子的物质为原料，合成化工产品和液体燃料的生产过程。主要由合成气制燃料、甲醇及系列产品、低碳醇、醋酸及系列产品、低碳烯烃和燃料添加剂等。二、填空复习题1、从炼焦方法的进展看，焦炉经历了煤成堆、窑式、倒焰式、废热式和蓄热式等几个阶段。2、现代焦炉主要由炭化室，燃烧室、蓄热室和斜道区等组成。每座焦炉的燃烧室都比炭化室多一个。3、炼焦用煤主要有气、肥、焦、瘦煤，它们的煤化度依次增大，挥发分依次减小。4、炼焦化学产品包括焦炭、焦炉煤气和煤焦油。5、焦炭是以炭为主要成分的银灰色的棱块固体，内部有纵横裂纹，沿焦炭纵横裂纹分开即为焦块，其含有微裂纹，沿微裂纹分开，即为焦体，其由气孔和气孔壁组成，气孔壁即为焦质。6、焦炭按用途可分为冶金焦、铸造焦和电石焦。7、高炉焦的作用主要有三种，即供热燃料、还原剂和疏松骨架。8、焦炉火道联结方式有双联式、两分式和跨顶式。9、实现焦炉火道高向加热均匀的方法有高低灯火、废气循环和分段燃烧。4/2710、焦炉加热煤气管道附件有煤气混合器、煤气开闭器、水封槽、调节旋塞、交换旋塞和小孔板。11、建国以来我国自行设计的焦炉主要有43、55、60型等，可供不同规模的焦化厂选用。12、常用砌筑焦炉的耐火砖有：硅砖、粘土砖、高铝砖和镁砖等。13、焦炭的分级取决于用户需要，通常分为块度大于40、25～40、10～25及小于10的等级。14、焦炭筛分设备有辊轴筛和共振筛。15、炼焦化学产品中的粗煤气冷却采用管壳式冷却器，有立管和横管式，管间走煤气，管内走冷却水。横管式比立管式优越。16、炼焦化学产品回收过程中从初冷器出来的煤气，在回收有用物质之前，需要进行脱焦油雾、脱萘和脱硫的净化过程。17、清除煤气中焦油雾的方法和设备很多，小型焦化厂采用效率不高的旋风式、钟罩式或转筒式的捕焦油器。多数焦化厂采用电捕焦油器。18、我国焦化厂煤气除萘油吸收法所用吸收剂主要是焦油洗油。19、煤气脱硫的方法有干法脱硫和湿法脱硫两大类。20、焦炉煤气脱硫的方法在不断地改进。最初用的是砷碱法和氧化铁干箱，后来逐步改为改良法等，主要设备是脱硫塔5/27和再生塔。21、吡啶碱不仅是重要的医药原料，可生产维生素、口服避孕药等，而且是合成纤维的高级溶剂，应予以回收。22、回收煤气中氨的方法主要有三种：我国大部分焦化厂采用的是饱和器法生产硫酸铵；国外的弗萨姆法生产无水氨；无饱和器法或酸洗法生产硫酸铵。23、粗苯的回收方法有洗油吸收法、吸附法和加压冷冻法。24、煤气最终冷却和除萘流程主要有三种：最终冷却和机械除萘、最终冷却和焦油洗萘、最终冷却和油洗萘。25、粗苯精制的方法主要有：酸洗净化法和加氢精制法两种。我国焦化厂广泛采用的是前者，但此法制取的苯类产品纯度不高。26、制取古马隆.茚树脂的原料，是重苯和焦油蒸馏所得的脱酚和脱吡啶后的酚油。27、焦油蒸馏的主要设备是管式加热炉、蒸发器和馏分塔。28、精萘生产的方法有压榨法、硫酸洗涤法和分步结晶法。29、从粗蒽或一蒽油中分离出蒽，工业用的方法主要有溶剂法和蒸馏溶剂法。前者我国应用较多，后者在工业发达国家用的较多。30、煤炭气化时，必须具备三个条件，即气化炉、气化剂、供给热量，三者缺一不可。31、按气化炉内煤料与气化剂的接触方式分类煤炭气化工艺主要6/27有固定床气化、流化床气化、气流床气化和熔浴床气化。32、从工艺角度讲，目前国际上主要集中于加压干法或水煤浆湿法加料的气流床气化技术及工艺的开发。33、加压固定床/移动床气化工艺的用户包括美国大平原气化，德国东部、美国示范厂、南非及中国一些用户，主要用于生产化工合成气和城市煤气。34、目前国际上采用的流化床气化工艺包括常压、循环流化床，加压、、等工艺。35、目前国际上开发出的气流床气化工艺主要包括干法加料的、、、和水煤浆加料的、等。36、按气固相间相互接触的方式不同，气化炉主要分为固定床、流化床和气流床等。37、煤的机械强度是指煤的抗碎、耐压和耐磨的物理综合性能。38、目前国内外用于煤液化研究和工艺的催化剂种类很多，通常按其成本和使用方法的不同，分为廉价可弃型和高价可再生型催化剂。39、大量的实验表明，金属硫化物的催化活性高于其它金属化合物，因此无论是铁系催化剂还是钼系催化剂，在进入系统前，最好转化为硫化态形式。40、煤直接液化所得的产物粗油中含有各种固体残渣，欲得煤液化油，需要将这些固体残渣从粗油中分出，分离技术主要有以下几种：过滤、反溶剂法、超临界萃取脱灰、真空闪蒸。7/2741、合成反应十分复杂，可以通过控制反应条件和H2比，在高选择型催化剂作用下，调整反应产物的分布。其基本反应是一氧化碳加氢生成脂肪烃。42、煤间接液化技术的核心是合成。43、合成法的工艺流程十分清晰，依次可分为五部分：煤的气化，合成气净化，合成，产物分离和产品精制，排污控制。合成工艺的关键在于合成反应器内的反应过程。44、20世纪八十年代中国科学院山西煤炭化学研究所提出了传统的合成与沸石分子筛相结合的固定床两段合成工艺，简称为（）法。45、间接液化工艺的核心设备是合成反应器，从公司煤液化厂的发展可看出，其合成反应技术经历了固定床反应器技术阶段（1950-1980）、循环流化床反应器阶段（1970-1990）、固定流化床反应器阶段（1990-）和浆态床反应器阶段（1993-）。46、目前常用的低压甲醇合成工艺主要有和低压合成工艺和三相流化床合成工艺。47、甲醇转化成汽油的原理并不复杂，首先是甲醇发生放热反应，生成二甲醚和水，然后二甲醚和水又转化为轻烯烃，然后至重烯烃。在催化剂选择作用下，烯烃可以重整得到脂肪烃、环烷烃和芳香烃，但一般所得烃的碳原子数不会超过10。48、文献介绍，经过煤气化、合成甲醇及工艺将煤转化为油的总热效率低于其他的煤液化工艺。8/2749、目前生产二甲醚的工艺路线很多，工艺上应用的主要是甲醇气相催化脱水工艺和合成气直接合成二甲醚工艺。50、目前国内所采用的醋酸生产工艺有乙醇氧化法、乙烯氧化法、丁烷和轻质油氧化以及甲醇羰基化法。甲醇羰基化法是目前世界上生产醋酸的主要方法。51、制备甲醛的方法有多种，如甲烷氧化、甲醇脱氢氧化、乙烯氧化等。其中甲醇脱氢氧化又分为银法和铁钼法。三、1、完成部分气化技术比较表格特点项的填写气化技术特点煤气热值·3煤气用途固定床鲁奇炉加压，可用褐煤，煤气热值较高，可远距离输送2500合成气、城市煤气流化床常压，可用褐煤，碳转化率低，气化强度不高，已很少新建2200~2500合成气高温加压，与常压炉相比提高了碳转化率和煤气产量2200~2500合成气、代用天然气低压，煤种适应性广，可降低灰渣含碳量，提高碳转化率2200~2500发电、工业燃气加压，煤种适应性广，碳效率高，环境影响小。缺点是消耗的循环煤气量大1000~1200发电气流床加压，湿法进料，煤种适应性广，气化效率高，煤转化率高，环境影响小，但氧耗较高2200~2500合成气、发电加压，湿法进料，煤种适应性广，生产能力大，氧耗低，产率高2200~25009/27加压，煤种无限制，煤气中有效成分2含量比法更高，碳转化率高，环境影响小，生产能力大2800加压，煤种无限制，煤气中有效成分2含量高，环境影响小，单炉生产能力大2200~25002、完成各种气化炉操作特点表格的填写固定床流化床气流床固体颗粒的工作状态固定，床层高度基本不变悬浮沸腾，但留在床层内而不流出均匀分散到气化剂中，并与气化剂一起流出原料煤粒度及其加入方式6～50的块煤或焦煤，由上部加入3～5的煤粒，由上部加入粉煤（70%以上通过200目），与气化剂从下部并流加入气化剂加入方式由气化炉底部鼓入由气化炉底部鼓入与煤粒从下部并流加入炉内情况煤焦与产生的煤气、气化剂与灰渣都进行逆向热交换煤与气化剂传热快，温度均匀煤与气化剂在高温火焰中反应煤气与灰渣出口温度不高接近炉温接近炉温灰渣排出状态液态或固态固态熔化态碳转化率高低高四、看图说明复习题1、下图是饱和器法生产硫酸铵的工艺流程，请按序号指出所用设备。10/27煤气蒸汽煤气酸库来硫酸氨气去吡啶装置1234567891011121314151617181920211-煤气预热器；2-饱和器；3-除酸器；4-结晶槽；5-离心机；6-螺旋输送机；7-沸腾干燥器；8-送风机；9-热风机；10-旋风器；11-排风机；12-满流槽；13-结晶泵；15-母液槽；16-硫铵槽；17-母液泵；18-细粒硫铵槽；19-硫铵包装机；20-带运机；21-硫酸高位槽。2、下图是日本煤直接液化工艺流程，请说明其流程及优点。工艺是20世纪80年代日本在“阳光计划”的研究基础上开发的一项直接液化工艺，在流程上与美国的工艺十分类似，都是先对液化重油进行加氢后再作为循环溶剂。主要不同是其在煤浆加氢11/27液化过程中加入铁系催化剂（合成硫化铁或天然硫铁矿），并采用更加高效和稳定的真空蒸馏的方法进行固液分离。其工艺流程为：从原料煤浆制备工艺过程送来的含铁催化剂煤浆，经高压原料泵加压后，与氢气压缩机送来的富氢循环气体一起进入到预热器内加热到387~417℃，然后进入高温液化反应器内，操作温度为450~460℃，压力为16.8~18.8。反应后的液化产物送往高温分离器、低温分离器以及常压蒸馏塔中进行分离，得到轻油和常压塔底残油。后者经加热后送入真空闪蒸塔，分离得到重质油和中介油及残渣。其中重质油和部分用于调节循环溶剂量的部分中质油作为加氢反应器，反应器内部的操作温度为290~330℃，反应压力为10.0，催化剂为2O3。总的来说，工艺由于对做了改进，其液化油的质量要高于美国工艺，同时操作压力低于德国的工艺。3、下图是固定床反应器的合成工艺流程图，请说明其流程及优点。12/27纯合成气与循环气以1：2：3比例混合，压缩到2.45后进入反应器。反应器内温度为220-235。在反应器底部由分离器流出蜡类物质，气体产物流进换热器，在底部分出冷凝液，