煤化工工艺学复习题.docx

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1、煤化工工艺学复习题1. 低温干馏煤焦油成分：黑褐色液体，密度小于1g/cm3,含酚类、有机碱、烷烃、烯烃、 环烷烃、中性含氧化合物、中性含氮化合物、沥青。 2. 低温干馏主要炉型：立式炉、水平炉、斜炉和转炉。 3. 新发干馏：固体热载体法，采用此法进行煤干馏，加热速度快，载体与干馏气态产物分 离容易，单元设备生产能力大，焦油产率高，煤气热值高，适合煤粉干馏。 4. 焦炭用途：炼铁 5. 炼焦的焦油和氨水分离的理由：氨水循环回到集气管进行喷洒冷却，它应不含有焦油 和固体颗粒物，否则堵塞喷嘴使喷洒困难。焦油需要精制加工，其中如果含有少量水将增大耗热量和冷却水用量。此外，有水汽存在于设备中，会增大设

2、备容积，阻力增大。氨水中溶有盐，当加热高于250，将分解析出HCl和SO3，导致焦油精制车间设备腐蚀。焦油中含有固体颗粒，是焦油灰分的主要来源，而焦油高沸点馏分即沥青的质量，主要有、由灰分含量来评价。焦油中含有焦油渣，在导管和设备中逐渐沉积，破坏正常操作。固体颗粒容易形成稳定的油与水的乳化液。 6. 炼焦产品：排入大气造成污染、加剧腐蚀、在燃烧时生成有毒有 腐蚀性的氧化氮、在粗苯回收中妨碍油水分离 7. 炼焦产品：氨和吡啶溶于水，可以用水洗回收。氨和吡啶是碱性 的，能溶于酸中。 8. 粗苯：脱氨后得焦炉煤气中含有苯系化合物，其中以苯含量为主，称之为粗苯。 9. 粗苯回收原理：吸收煤气中的粗苯可

3、用焦油洗油，也可用石油的轻柴油 馏分。焦油有良好的吸收粗苯能力。 10. 粗苯精制目的：得到苯、甲苯、二甲苯的产品，宝贵的基本有机化工原料。 11. 粗苯组成和苯的用途：粗苯中主要成分是苯，是纯苯的主要来源，还含有不饱和化合物， 硫化物，饱和烃等。 用途：是有机合成的基础原料，可制成苯乙烯、苯酚、丙酮、环己烷、硝基苯等，进一步可制合成纤维、合成橡胶、合成树脂以及燃料、洗涤剂、农药、医药等多种产品。 1. 煤化工的范畴：煤的干馏、气化、液化和合成化学品等。 2. 煤干馏定义：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，称 为煤干馏。 煤干馏分类：按加热终温的不同，可分为三种:5

4、00600为低温干馏、700900为中干馏、9001100为高温干馏。 3. 低温干馏煤焦油成分：黑褐色液体，密度小于1g/cm3,含酚类、有机碱、烷烃、烯烃、 环烷烃、中性含氧化合物、中性含氮化合物、沥青。 4. 干馏产品影响因素：原料煤性质、加热条件、加热速度、加热终温以及压力。 5. 低温干馏主要炉型：立式炉、水平炉、斜炉和转炉。 6. 新发干馏：固体热载体法，采用此法进行煤干馏，加热速度快，载体与干馏气态产物分 离容易，单元设备生产能力大，焦油产率高，煤气热值高，适合煤粉干馏。 7. 煤的成焦过程包括哪些阶段：煤的干燥预热阶段、胶质体形成阶段、半焦形成阶段和焦 炭形成阶段。 8. 配煤

5、的目的和意义：从前，炼焦只用单种焦煤，由于炼焦工业的发展，焦煤的储量开始 感到不足。而且还存在着煤炼的焦饼收缩小，推焦困难；焦煤膨胀压力很大，容易胀坏炉体；焦煤挥发分少，炼焦化学产品产率小等缺点。为了克服这些缺点，采用了多种煤的配煤炼焦。 意义：配煤炼焦扩大了炼焦煤资源，降低煤料的膨胀压力，增加收缩，利于推焦，并可提高化学产品产率。配煤炼焦可以少用好焦煤，多用结焦性差的煤，使国家资源不但利用合理，而且还能获得优质产品。 9. 炼焦用煤：主要由焦煤JM、肥煤FM、气煤QM、和瘦煤SM以及过渡性牌号煤类构成。 10. 焦炭用途：炼铁 11. 炼焦新技术：增大焦炉容积。 12. 粗煤气：炼焦过程析出

6、的挥发性产物，简称粗煤气。 13. 炼焦的焦油和氨水分离的理由：氨水循环回到集气管进行喷洒冷却，它应不含有焦油 和固体颗粒物，否则堵塞喷嘴使喷洒困难。焦油需要精制加工，其中如果含有少量水将增大耗热量和冷却水用量。此外，有水汽存在于设备中，会增大设备容积，阻力增大。氨水中溶有盐，当加热高于250，将分解析出HCl和SO3，导致焦油精制车间设备腐蚀。焦油中含有固体颗粒，是焦油灰分的主要来源，而焦油高沸点馏分即沥青的质量，主要有、由灰分含量来评价。焦油中含有焦油渣，在导管和设备中逐渐沉积，破坏正常操作。固体颗粒容易形成稳定的油与水的乳化液。 14. 炼焦产品：排入大气造成污染、加剧腐蚀、在燃烧时生成

7、有毒有 腐蚀性的氧化氮、在粗苯回收中妨碍油水分离 15. 炼焦产品：氨和吡啶溶于水，可以用水洗回收。氨和吡啶是碱性 的，能溶于酸中。 16. 粗苯：脱氨后得焦炉煤气中含有苯系化合物，其中以苯含量为主，称之为粗苯。 17. 粗苯回收原理：吸收煤气中的粗苯可用焦油洗油，也可用石油的轻柴油 馏分。焦油有良好的吸收粗苯能力。 18. 粗苯精制目的：得到苯、甲苯、二甲苯的产品，宝贵的基本有机化工原料。 19. 粗苯组成和苯的用途：粗苯中主要成分是苯，是纯苯的主要来源，还含有不饱和化合物， 硫化物，饱和烃等。 用途：是有机合成的基础原料，可制成苯乙烯、苯酚、丙酮、环己烷、硝基苯等，进一步可制合成纤维、合成

8、橡胶、合成树脂以及燃料、洗涤剂、农药、医药等多种产品。 19. 粗苯精制流程包括：初步精馏、化学精馏、最终精馏。 20. 煤气化，气化产品：煤气化过程是一个热化学过程。它是以煤或煤焦为原料，以氧气、 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。气化时所得的可燃气体称为气化煤气，其有效成分包括一氧化碳、氢气及甲烷等。 21. 煤气化类型：自热式煤的水蒸气气化、外热式煤的水蒸气气化、煤的加氢气化、煤的水 蒸气气化和加氢气化相结合制造代用天然气、煤的水蒸气气化和甲烷化相结合制造代用天然气。 22. 气化基本化学反应：C+O2、C+H2O、C+CO2、C

9、+H2、H2+O、CO+O2、CO+H2O、CO+H2 23. 煤气化气固反应器类型之床层：固定床、流化床、气流床 24. 气化效率：单位质量气化原料的化学热转化为所产生的煤气化学热的比例。 25. 容积气化强度：d单位气化反应器的生产能力 26. 气化用煤的性质包括：水分、挥发性、粘结性、固定碳、反应性、灰分、煤的热稳定性、 煤的机械强度、粒度。 27. 煤的反应活性：第一，当制造合成天然气时，是否有利于CH4的生成：第二，反应性好 的原料，借助于水蒸气在更低的温度下尚进行反应，同时还进行CH4生成的放热反应，可减少氧的消耗：第三，当使用具有相同灰熔点而反应活性较高的原料时，由于气化反应可在

10、较低的温度下进行，使得较易避免结扎渣现象。 28. 发生炉煤气：以煤或焦炭为原料，以空气和水蒸气作为气化剂通入发生炉 内制得的煤气成为发生炉煤气。 29. 理想气化过程的理想情况：理想的制取发生炉煤气的过程应是在气化炉内实现碳与氧气 所生成的二氧化碳全部还原为一氧化碳，这事，过程所释放的热量，正好全部供给给碳与水蒸气的分解过程。 30. 水煤气：是炽热的碳与水蒸气反应所生成的煤气，燃烧时火眼呈蓝色，又称为蓝色、水 煤气。 提供水蒸气分解所需热量的方法：外部加热法、热载体法、用氧和水蒸气为气化剂的连续气化法、用水蒸气和空气为气化剂的间歇气化法。后两种较普遍 31. 常压流化床气化原理：采用0-1

11、0mm的小颗粒煤作为气化原料，气化剂同时作为流化介 质，通过气化炉内的气体分布板自下而上经过床层，控制气化剂流速，使床内的原料煤全部处于流化状态，煤料在剧烈的搅拌和返混中，煤粒和气化剂充分接触，进行着化学反应和热量传递。利用碳燃烧放出的热量，提供给煤粒进行干燥、干馏和气化。 32. 温克勒气化工艺流程：原料的预处理、气化、粗煤气的显热回收、煤气的除尘和冷却。 33. 气流床气化法基本原理：炉内反应基本上与流化床内的反应类似，但其对熔渣-温度特 性有一定要求。 34. 气流床气化法主要特征：气化温度高、煤种适应性强、煤气中不含焦油、需设置较庞大 的磨粉、余热回收、除尘的辅助装置。 35. 什么是

12、煤间接液化：煤气化产生合成气，再以合成气为原料合成液体燃料或化学产品， 此过程称为煤的间接液化。 36. 什么是费托合成：是以合成气为原料，生产各种烃类以及含氧化合物，是煤液 化的主要方法之一。 它可得到哪些产品：气体和液体燃料，以及石蜡、乙醇、丙酮和基本有机化工原料，如乙烯、丙烯、丁烯和高级烯烃等。 37. F-T合成的化学反应：基本化学反应是由一氧化碳加氢生成饱和烃和不饱和烃，反应式： nCO+ 2nH2n+ nH2O H=-158KJ/mol (250) 38. F-T合成反应器：固定床反应器、气流床反应器、浆态床反应器 39. 甲醇用途：它是生产塑料、合成橡胶、合成纤维、农药和医药的原

13、料。 40. 甲醇合成反应：CO+2H2CH3OH H=-90.84KJ/mol 反应物中有CO2时还发生 CO2+3H2 CH3OH+H2O H=-49.57KJ/mol 41. 甲醇合成反应器：冷激式绝热反应器、管壳式等温反应器、浆态床反应器 42. 现在合成甲醇的三大缺点：.由于受到反应温度下热力学平衡的限制，单程转化率低， 在合成塔出口产物中甲醇含量极少能超过7%，因此不得不使用多次循环，这就大大增加了合成气制造工序的投资和合成气成本。.ICI等方法要求原料中必须有5%CO2，从而产生了有害的杂质水，为了使甲醇产品符合燃料及下游化工产品的要求，不得不进行能耗很高的甲醇-水分离。ICI等

14、传统方法的合成气净化成本很高。 43. 甲醇作为燃料的一些缺陷：甲醇能量密度低，溶水能力大，单位容积甲醇能量只相当于 汽油的50%，故其装载、储存和运输容量都要加倍：甲醇作为燃料应用时，能从空气中吸收水分，再储存时会导致醇水互溶的液相由燃料中分出，致使发动机停止工作；此外，甲醇对金属有腐蚀作用，对橡胶有溶浸作用以及对人体有毒害作用。 甲醇用为燃料的有效方法之一是将其转化成：汽油 44. 甲醇转化汽油总反应：简化看成是甲醇脱水，反应式：n CH3OHn+nH2O 反应机 理：2 CH3OHCH3OCH3+ H2O轻质烯烃类+水脂肪烃+环烷烃+芳香烃 45. 甲醇转化汽油反应器：固定床式反应器、流

15、化床式反应器 46. 甲醇利用的方法有：甲醇燃料、甲醇制烯烃 47. 煤制乙酐化学反应：C+H2OCO+H2、CO+2H2CH3OH、CH3OH+ CH3COOHCH3COOCH3+H2O、 CH3COOCH3+CO(CH3CO)2O、(CH3CO)2O+纤维素乙酸纤维+CH3COOH 48举例说明四种床层气化炉的气化过程特征和对煤种的要求。 固定床(移动床)气化炉 原料：650块煤或者煤焦 加料方式：上部加料 排灰方式：固态或者液态 灰渣和煤气出口温度：不高 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 煤种要求 一般使用块煤或煤焦为原料，筛分范围为650mm 对细料或粘结性燃料

16、则需进行专门处理。 流化床气化炉 煤种要求：煤料粒度35mm 加料方式：上部加料 排灰方式：固态排渣 灰渣和煤气出口温度：接近炉温 炉内情况:悬浮沸腾 气流床气化炉 原料：粉煤 加料方式：下部与气化剂并流加料 排灰方式：液态排渣 灰渣和煤气出口温度：接近炉温 炉内情况:煤与气化剂在高温火焰中反应 熔池气化炉 气固液三相反应气化炉 原料： 以下直至煤粉所有范围的煤粒 加料方式：燃料与气化剂并流加入 排灰方式：液态 灰渣和煤气出口温度：接近炉温 炉内情况:熔池是液态的熔灰、熔盐或熔融金属作为气化剂和煤的分散剂，作为热源供煤中挥发物的热解和干馏。 煤气终冷和机械除萘 终冷和油洗萘 终冷和焦油洗萘 沉

17、萘槽庞大笨重、除萘不尽 两塔分立，煤气中含萘仍较高，终冷水中 含浮油，循环水用量少，利于环保 两塔一体，除萘效果好，用水量大，不利于环保 49.吸收塔 目前采用的有填料塔、板式塔、空喷塔。 50.粗苯精制原理：利用各成分间的沸点差别进行精馏。 51轻苯加氢精制三种主要方法 鲁奇法 K.K法 莱托法。采用三氧化二铬为催化剂，反应温度600650，压力6.0MPa。由于苯的同系物加氢脱烷基转化为苯，苯的收率达114以上，可制得合成用苯，纯度99.9。 52.配煤的意义；降低煤料的膨胀压力，增加收缩，利于推焦，提高化学产品产率 53.干法熄焦：利用惰性气体将赤热焦炭冷却，得到的热惰性气体加热锅炉发生

18、蒸汽，降了温的惰性气体，再循环使用 54.干法熄焦的优缺点；优点：提高热效率回收热能且焦炭质量高无污水及有害气体 。缺点：装置复杂，技术要求高，基建投资大，操作耗电多 55.煤气脱焦油雾的目的：脱除焦油蒸汽。设备：电补焦油器。 56.煤气除萘的目的：防止管道和设备堵塞。方法：冷却冲洗法和油吸收法。 57.氨和吡啶回收的目的和意义：1.氨水解吸，排入大气，形成污染；2.形成腐蚀性较高的物质；3.氨燃烧生成NO，污染环境；4.影响粗苯的吸收，阻碍油水分离。 58.氨和吡啶的回收原理：1.氨和吡啶易溶于水，用水吸收；2.氨和吡啶具有碱性，用酸吸收。 59.饱和器法：吸收剂是硫酸。缺点是生产的硫酸铵颗

19、粒小。 60.饱和器法和无饱和器法的区别是硫酸铵结晶粒度不同。 61.粗苯吸收的吸收剂：焦油洗油、石油的轻柴油馏分。 62.粗苯精馏的原理：沸点不同，挥发度不同。 63.吹苯的目的：脱除高沸点杂质，得到纯粗苯蒸汽。 64.焦油精制前的准备工作：匀合、脱水、脱盐。匀合的目的：使焦油性质均一。脱水的目的防止突沸冲油。脱盐的目的：降低沥青中的灰分，较少设备腐蚀。脱水的方法：蒸发。脱盐的方法：加入8%12%的碳酸钠溶液。 65.焦油蒸馏方法：分段蒸发流程和一次蒸发流程。 66.两塔流程与一塔流程相比增加了蒽油塔。 67.现代水煤气发生炉采用六个阶段的工作循环： 第一阶段为吹风阶段 目的：加热燃料层 第

20、二阶段水蒸汽吹净阶段 目的：避免含有氮气和二氧化碳的吹风气降低水煤气质量，用水蒸气将残余吹风气吹出。 第三阶段为一次上吹阶段 目的：水蒸气与原料进行水煤气反应 第四阶段为下吹制气阶段 目的：使气化过程在一个稳定的、温度均匀的区域进行，灰渣层得显热，氧化层保持在炉内下部。 第五阶段为二次上吹制气阶段 目的：将炉子下部的水煤气吹尽，为下次循环作准备。 第六阶段为空气吹尽阶段 目的：将残存在炉内和管道中的水煤气吹入水煤气净制系统。 68.温克勒气化流程：a原料的预处理b气化c粗煤气的显热回收d煤气的除尘和冷却 69.在原料煤中添加石灰石，石灰或白云石来提高煤的软化点和熔点。 70.气固反应器的主要类

21、型:a固定床b流化床(沸腾床)c气流床 固定床气化炉优点:转化率高，煤气灰分较少。缺点：煤气中焦油含量高，向炉内投料不方便，温度不均匀。原料：块煤或煤焦 流化床气化炉优点：炉内温度均一，便于控制，转化率高。缺点：煤气中灰分含量较高。原料：3-5毫米煤粒 气流床气化炉优点：生产能力大，煤气中不含焦油，酚。 缺点：生产过程氧耗较高，需要添加助熔剂。 原料：粉煤 71.气化指标；气化效率 ，热效率，气化强度 72.以煤或焦炭为原料，以空气和水蒸气作为气化剂通入发生炉内制得的煤气称为发生炉煤气 73.K-T气化工艺流程: 煤粉制备、煤粉和气剂的输送、制气、废热回收和洗涤冷却。 74.流化床气化法: 1

22、常压流化床气化法2 高温温克勒气化法3 灰团聚气化法 75.常压流化床气化原理： 1流化床气化采用010mm的小颗粒煤作为气化原料。 2气化剂同时作为流化介质，通过气化炉内的气体分布板自下而上经过床层。 3根据所用原料的粒度分布和性质，控制气化剂的流速，使床内的原料煤全部处于流化状态，在剧烈的搅动和返混中，煤粒和气化剂充分接触，同时进行着化学反应和热量传递。 4利用碳燃烧放出的热量，提供给煤粒进行干燥、干馏和气化。生成的煤气在离开流化床床层时，夹带着大量细小颗粒由炉顶离开气化炉。部分密度较重的炉渣由炉底排灰机构排出。 5在流化床气化炉内，主要进行的反应有：碳的燃烧反应、二氧化碳还原反应、水蒸汽

23、分解反应及水煤气变换反应等。 76.流化床气化工艺的优点 ： 1单炉生产能力大。2气化炉结构较简单。3可气化细颗粒煤(010mm)。4出炉煤气基本上不含焦油。5运行可靠，开停车容易。 77.流化床气化工艺的缺点 : 1气化温度低。2气化炉设备庞大。3热损失大。4带出物损失较多5粗煤气质量较差 78.温克勒气化工艺的缺点，主要是由于操作温度和压力偏低造成的。 79高温温克勒气化工艺的优点: 1高温温克勒工艺在压力下气化，大大提离了气化炉的生产能力。 2由于提高气化反应温度和使煤气中夹带的煤粉经分离后返回气化炉使用，使碳转化率上升为96。 3煤中添CaO后，不但可脱除煤气中的H2S等，并可使含碱性

24、灰分的煤灰熔点有所提高。 80.K-T气化工艺流程: 煤粉制备、煤粉和气剂的输送、制气、废热回收和洗涤冷却。 81.K-T气化法的优点: 1 KT气化法的技术成熟，有多年运行经验； 2气化炉结构简单，维护方便，单炉生产能力大； 3煤种适应性广，更换烧嘴还可气化液体燃料和气体燃料； 4蒸汽用量低； 5煤气中不含焦油和烟尘，甲烷含量很少(约0.2)，有效成份(CO+H2)可达8590； 6不产生含酚废水，大大简化了煤气净化工艺，生产灵活性大，开、停车容易，负荷调节方便； 7碳转化率高于流化床。 82.K-T气化法的缺点: 1主要缺点是为制煤粉需要庞大的制粉设备，耗电量高； 2气化过程中耗氧量较大，

25、需设空分装置，又需消耗大量电力； 3为将煤气中的含尘量降至0.1mg/m3以下，需有高效除尘设备； 4在制煤粉过程中，为防止粉尘污染环境，也需设置高效除尘装置，故操作能耗大，建厂投资高。 5 为进一步提高气化强度和生产能力，在KT炉的基础上，后发展了谢尔柯柏斯(shelIKoppers)炉，即由原来的常压操作改进为加压下气化，使生产能力大为提高。 83.Shell工艺技术特点: 1煤种适应广2能源利用率高3设备单位产气能力高4环境效益好 84.GSP工艺的特点 1 GSP工艺已经经过多年的大型装置的运行,业已证明可以气化高硫、高灰分和高盐煤。2煤气中CH4含量很低，可作合成气，气化过程简单，气

26、化炉能力大。3可以气化硬煤和焦粉 85.UIG煤气发生炉： 常压、水和空气作为气化剂、固态排渣 特点：设备容易制造、操作简单、投资少。我国3000台运行，最大炉径3.6m 86.鲁奇炉特点： 固态排渣，适宜弱黏结性碎煤； 生产能力大，达到28000m3/h台； 鲁奇炉结构复杂，炉内设有破黏和煤分布器、炉箅等转动设备，制造和维修费用大 鲁奇炉使用的原料仍是块煤 出炉煤气中含有焦油、酚等，无水处理和煤气净化工艺复杂、流程长、设备多，炉渣含碳5%左右； 固态排渣意味着气化温度不能超过灰熔点，更适合气化一些反应性高的煤种如褐煤，和灰熔点高的煤。 87.常压流化床特点： 操作温度：900oC 煤种：粒度

27、为010mm的褐煤、不黏煤、若黏煤和长烟煤；需要较高的活性煤；黏结性强的煤，要预氧化破黏。 二次气化剂由气化炉中部送入，减小飞灰中碳含量。 88.温克勒气化工艺的优缺点： 优点：单炉生产能力大；气化炉结构简单；可气化细颗粒煤(010mm)；z出炉煤气基本上不含焦油；运行可靠，开停车容易。 缺点： 气化温度低；气化炉设备庞大；热损失大；带出物损失较多；粗煤气质量较差。 89.高温温克勒气化法特点：提高气化炉生产能力；碳的转化率上升，提高了煤气的质量 90.K-T气化法特点：温度高、气化强度大；煤种适用性强；需庞大的磨粉、余热回收、除尘装置；干粉进料 91.德士古气化法特点：水煤浆进料(煤60%)

28、，压力高先进行预热、水蒸发干馏、热解、气化液态排渣进料比干煤粉简单稳定湿法研磨节省动力副产蒸汽煤浆需加稳定剂O2耗较高、CO2较多 92.Shell煤气化工艺特点： 干煤粉进料、对喷烧嘴；14001700oC，煤转化率高98%以上；煤气中CO2相当少，无焦油； (2)干法进料，耗氧较少、煤气有效成分较多；但干法进料压力是有限的； (3)水冷壁、液态排渣 (4)单炉生产能力大，达3000t/d。 (5)符合环保要求，粗煤气中硫和氨容易处理，灰玻璃状的固体，可作建筑材料 (6)用循环冷煤气激冷到9001100oC；避免黏性灰渣进入废热锅炉。 (7)磨煤能耗高； (8)工业运行暴露问题：粉煤输送系统的稳定性差、下渣口堵塞、锅炉积灰等