煤液化复习题

一、填空题
1.煤是古代植物残骸经地下高温、高压作用，经过复杂的物理变化和化学变化而形成的有机生物岩。

2.煤炭直接液化对原料煤的一般要求是转化率和油产率要高；煤转化为低分子产物的速度快；氢耗量要少。

3.在煤间接液化过程中，合成气富含氢时，有利于形成烷烃。

4.煤的液化包括直接液化、间接液化和煤的部分液化。

5.F－T合成除了能获得汽油主要产品之外，还能合成一些重要的基本有机化学原料。

6.在煤间接液化工艺中，反应器主要有固定床反应器、气流床反应器和浆态床反应器三种。

7.煤的间接液化制取的合成原料气中有效成分是氢气和二氧化碳。

8.煤的直接液化是在溶剂油存在下，通过高压加氢使煤液化的方法.
9.从煤液化机理可知，在煤液化大致可分为热解抽提和加氢裂解两个过程。

10.改良ADA法属于湿法脱硫；活性炭吸附属于干法脱硫。

11.直接液化反应器是一种气、液、固三相浆态鼓泡床反应器；F-T合成所用的催化反应器有多种，其中目前较为先进是气流床反应器。

12.煤液化时，为了提高H/C原子比，必须向煤中加入足够的氢。

二、判断题
1.根据成煤过程中煤化程度的不同，腐植煤可分为泥炭、褐煤、烟煤、无烟煤。

2.在F－T合成中，含氧化合物虽然是作为副产物，但其含量必须控制在一定的程度。

3.在合成甲醇反应中，接触时间越短，单程转化率越高。

4.甲醇本身可用作发动机燃料，或作为混掺汽油的燃料。

5.甲醇转化成汽油最理想的催化剂是钴钼催化剂。

6.氢与一般气体不同，其溶解度随着温度升高而增加。

7.煤的间接液化是以人工煤气为原料合成液化燃料或化学产品的过程。

8.煤加氢液化中主要是氢分子攻击煤分子而使其裂解。

9.在煤直接液化工艺中，气态产物产率越大，说明反应越完全。

10.煤的间接液化工艺与直接液化工艺的主要区别是有无加氢过程。

11.煤的液化其实指的就是把煤变成煤浆的过程。

12.粗合成气净化时，旋风除尘往往都安排在水洗除尘之后。

三、概念题
1.费托合成
将以合成气为原料，生产各种烃类以及含氧化合物的基本过程称为费托合成，是煤液化的主要方法之一。

2.煤的间接液化
煤气化产生的合成气（CO+H2）,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。

3.煤的直接液化
是将煤在较高和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，故又称加氢液化。

4. CO变换反应的化学方程式为： CO+H2O≒CO2+H2+Q 该反应是一个可逆、催化的放热反应。

5.液化油的提质：
对煤液化粗油采用加氢精制或进行重整加工获得合格的汽油、柴油等产品的过程。

四、简答题
1.在煤加氢液化中为防止发生焦化反应应采取哪些措施？
（1）提高系统的氢分压
（2）提高供氢溶剂的浓度
（3）反应温度不要太高
（4）降低循环油中沥青烯含量
（5）缩短反应时间
2.氢耗量对煤液化的影响有哪些？
氢耗量大小与煤的转化率和产品分布密切相关，氢耗量低时煤的转化率低，产物主要是沥青，各种油的产率随着氢耗量增加而提高，同时气体的产率也有所增加。

3. 合成甲醇的化学反应
由CO催化加H2合成甲醇，是工业化生产甲醇的主要方法，主要化学反应如下：
CO+2H2≒CH3OH(g) +100.4 kJ/mol
当有二氧化碳存在时，二氧化碳按下列反应生成甲醇：
CO2+3H2≒CH3OH(g) +H2O +58.6 kJ/mol
目前，工业上重要的合成甲醇生产方法有低压法、中压法和高压法。

低、中、高压法。

4. 煤炭直接液化对煤质的基本要求：
煤炭直接液化对原料煤的品种有一定要求，选择加氢液化原料煤时，主要考察以下指标：
①以原料煤有机质为基准的转化率和油产率要高；
②煤转化为低分子产物的速度快；
③氢耗量要少。

5.煤炭直接液化必须具备以下4大功能：
(1) 将煤炭的大分子结构分解成小分子；
(2) 提高煤炭的H/C原子比，以达到石油的H/C原子比水平；
(3) 脱除煤炭中氧、氮、硫等杂原子，使液化油的质量达到石油产品的标准；
(4) 脱除煤炭中无机矿物质。

6.煤在加氢液化过程中主要发生的四类化学反应：
（1）煤热裂解反应
（2）加氢反应
（3）脱氧、硫、氮杂原子反应
（4）缩合反应
五、论述题
1. 煤直接液化加氢液化过程基本分为哪三大步骤：
煤在一定温度、压力下的加氢液化过程基本分为三大步骤。

首先，当温度升至300℃以上时，煤受热分解，即煤的大分子结构中较弱的桥键开始断裂，打碎了煤的分子结构，从而产生大量的以结构单元分子为基体的自由基碎片，自由基的相对分子质量在数百范围；
第二步，在具有供氢能力的溶剂环境和较高氢气压力的条件下，自由基被加氢得到稳定，成为沥青烯及液化油的分子。

能与自由基结合的氢并非是分子氢(H2)，而应是氢自由基，即氢原子，或者是活化氢分子；
第三步，沥青烯及液化油分子被继续加氢裂化生成更小的分子。

所以，煤液化过程中，溶剂及催化剂起着非常重要的作用。

2. 画出F－T合成（即煤间接液化技术）基本工艺方框流程：
煤间接液化技术具有下述特点：
（1）适用煤种广泛，由于使用一氧化碳和氢气合成，故可以利用任何廉价的碳资源(如高硫、高灰劣质煤，也可利用钢铁厂中转炉、电炉的放空气体)，如南非SASOL-Ⅱ、SASOL-Ⅲ
工厂所用煤中灰分含量高达27％~31％；
（2）可以在现有化肥厂已有气化炉的基础上实现合成汽油；
（3）可根据油品市场的需要调整产品结构,生产灵活性较强；
（4）可以独立解决某一特定地区（无石油炼厂地区）各种油品（轻质燃料油、润滑油等）的要求，如费托合成油工厂；
（5）工艺过程中的各单元与石油炼制工业相似，有丰富的操作运行经验可借鉴。

（6）油收率低于直接液化，需5-7t煤出1t油，所以产品油成本比直接液化高出较多。

3.完整画出 MFT合成工艺流程简图。

MFT合成工艺流程如图6-15所示。

水煤气经压缩、常温甲醇洗、水洗、预热至250℃，经ZnO脱硫和脱氧成为合格原料气，与循环气以1：3的比例混合后进入加热炉对流段，预热至240~255℃送入一段反应器，反应器内温度250~270℃、压力2.5MPa，在铁催化剂存在
图6-15 MFT合成工艺流程简图
1-加热炉对流段;2-导热油冷却器;3-一段反应器;4-分蜡罐;5-一段换热器;
6-加热炉辐射段;7-二段反应器;8-水冷器;9-气液分离器;10-循环压缩机
下主要发生CO＋H2合成烃类的反应。

由于生成的烃分子量分布较宽(C1~C40)，需进行改质，故一段反应生成物进入一段换热器与二段尾气(330℃)换热，从245℃升至295℃，再进加热炉辐射段进一步升温至350℃，然后送至二段反应器(两台切换操作)进行烃类改质反应，生成汽油。

二段反应温度为350℃，压力2.45MPa。

为了从气相产物中回收汽油和热量，二段反应产物首先进一段换热器，与一段产物换热后降温至280℃，再进入循环气换热器，与循环气(25℃，2.5MPa)换热至110℃后，入水冷器冷却至40℃。

至此，绝大多数烃类产品和水均被冷凝下来，经气液分离器分离，冷凝液靠静压送入油水分离器，将粗汽油与水分开。

水计量后送水处理系统，粗汽油计量后送精制工段蒸馏切割。

分离粗汽油和水后，尾气中仍有少量汽油馏分，故进入换冷器与冷尾气(5℃)换冷至20℃，入氨冷器进而冷至1℃，经气液分离器分出汽油馏分。

该馏分直接送精制二段汽油贮槽。

分离后的冷尾气(5℃)进换冷器与气液分离器来的尾气(40℃)换冷到27℃，回收冷量。

此尾气的大部分作为循环气送压缩二段，由循环压缩机增压，小部分供作加热炉的燃料气，其余作为城市煤气送出界区。

增压后的尾气进入循环气换热器，与二段尾气(280℃)换热至240℃，再与净化、压缩后的合成原料气混合，重新进入反应系统。

4. 完整画出中国神华煤直接液化工艺示意图：
图4-31中国神华煤直接液化工艺示意图
该工艺的主要特点：①采用两段反应，反应温度455℃、压力19MPa，提高了煤浆空速；
②采用人工合成超细铁基催化剂，催化剂用量相对较少，1.0%(质量)(Fe/干煤)，同时避免了HTI的胶体催化剂加入煤浆的难题；③取消溶剂脱灰工序，固液分离采用成熟的减压蒸馏；
④循环溶剂全部加氢，提高溶剂的供氢能力；⑤液化粗油精制采用离线加氢方案。

5.超临界萃取：
超临界萃取工艺流程图如图4-30所示。

将破碎至粒度小于1.6mm的干燥煤与溶剂甲苯分别加热，逆向进入萃取器进行超临界萃取，萃取温度为455℃，萃取压力10MPa，含萃取的蒸气（甲苯、萃取物、水和气态烃等）从萃取器顶部导出，经冷却、减压，使溶剂萃取物冷凝，送入脱气塔脱出的气态烃作燃料。

塔底排出溶剂和萃取物，以加热（高溶剂沸点）、减压后送入常压蒸馏塔，大部分溶剂和水以蒸汽形式从顶部逸出，经冷却分离，甲苯加热后循环使用，闪蒸塔底部排出的萃取物，其中尚未含有相当数量的溶剂，还需送常压蒸馏塔，从底部获得萃取物，塔顶排出甲苯循环使用。

萃取后的残渣从萃取器底部排出，减压送残渣槽，由于温度高于溶剂沸点，同时又用蒸汽吹扫残余溶剂，基本上能完全回收残渣中的溶剂，残渣或半焦可作气化原料。

6.煤气化制取合成气和氢气的工艺流程示意图如下图所示：
煤制合成气及氢气的工艺过程主要包括煤炭气化、煤气除尘、煤气脱硫、CO变换、CO2脱除及氢气提纯六个关键环节。