发布时间 : 星期三 文章煤化工工艺更新完毕开始阅读5304fd0376c66137ef061906
一、名词解释
1、粗煤气：炼焦过程中析出的挥发性产物，组成和产率主要影响因素为炼焦温度和二次热解作用。 净煤气：按一定顺序进行粗煤气处理，以便回收和精制焦油、粗笨、氨等化学产品之后最终得到的气体。 2、低温干馏：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。加热终温为500至600℃为低温干馏。仅是一个热加工过程，不用加氢，不用氧气，即可制的煤气和焦油，实现了煤的部分气化和液化。
3、合成天然气：即煤气的甲烷化，将煤气化产生气化煤气，脱除二氧化硫和硫化氢，然后将一氧化碳和氢合成甲烷。
4、间接液化：煤气化生成合成气（CO和H2），再以合成气为主要原料合成液体燃料或化学产品的过程。 5、空速：气体与催化剂接触时间的长短，即单位时间内，每单位体积催化剂所通过的气体量。其单位是m3(标)/( m3催化剂?h)，简写为h-1。空速是调节甲醇合成塔温度及产醇量的重要手段。 6、沥青烯：只可溶于苯但不溶于正己烷或环己烷的，类似于石油沥青质的重质煤液化产物。 7、煤气产率:单位质量的煤经气化后转变成煤气的体积数。
8、煤气化：是一个热化学过程。以煤或煤焦为原料，以氧气（空气，富氧或纯氧）、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。 9、配煤炼焦：把几种牌号不同的单种煤按照一定的比例配合起来炼焦。
10、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。 11、气/氧比：即气化剂中水蒸气与氧气之比。
12、前沥青烯：是指不溶于苯但可溶于吡啶或四氢呋喃的重质煤液化产物。 1.容积气化强度：qm/VR，单位气化反应器的生产能力，kg/（m3·h）。qm：固体的质量流量，kg/h。V：
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反应器体积，m。
13、水煤气：炽热的碳与水蒸气反应所生成的煤气，燃烧时火焰呈蓝色，又称蓝水煤气。
14、液压排渣：仅向气化炉内通入适量的水蒸气，控制炉温在灰熔点以上，使灰渣呈熔融状态自炉内排出。
15、直接液化：将煤在较高温度与压力下与氢气反应，使其降解和加氢，从而转化为液体油类的工艺，又称为加氢液化。
16、煤液化：把固体状态的煤炭，经过一系列化学加工过程使其转化成液体产品的洁净煤技术。
17、型煤技术：是指用一种和数种煤与一定比例的粘合剂、固硫剂、助燃剂经加工成一定形状和有一定的理化性能（冷强度、热强度、热稳定性、防水性等）的块状燃料或原料的技术。 二、简答或论述
1、F-T合成产物复杂，但对其产物分布的研究，将有助于高选择性催化剂的开发，就F-T产物分布的ASF模型进行讨论：
F-T合成反应可看作一种简单的聚合反应，式An+1/An={ EMBED Equation.KSEE3 \\* MERGEFORMAT |
kpkp?kt??可用于判断合成产物的分布情况：lim=0，即kp《kt，产物以低分子烃类为主，甲烷或C2-C4
轻烃，lim=0.5，即kp≈kt，产物分布宽，C1-C20,
lim=1.0，即kp>>kt，产物以高分子量烃类为主，石蜡或其他高聚物。值取决于催化剂的粒度、组成及反应条件。不同值对应不同的催化剂及反应条件，从而可以满足不同的产品要求，即根据不同的要求，只要设定不同的前提条件就能生产不同的产品。值低可以生产轻组分油品，如石脑油、汽油、柴油等：值高，可生产重组分产品。
2、F-T合成的炭烯/烯醇的反应机理
F—T合成的第一步是CO和H2在催化剂上同时进行化学吸附，CO的C原子与催化剂金属结合，形成活化的C-O-键，与活化的氢反应，构成一次复合物，进—步形成链状烃。链状烃由于表面化合物的加碳作用，使碳链增长。此增长碳链因脱吸附、加氢或因与合成产物反应而终止。此反应的主要产物是烷烃和烯烃，副产物是醇、醛和酮。副产物是由于增长链发生顺序反应生成的，或由表面复合物形成。
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3、F-T合成的主要化学反应
F—T合成的基本化学反应是由—氧化碳加氢生成饱和烃和不饱和烃，反应式如下： nCO+2nH2→(-CHe-)n+nH2O
当催化剂反应条件和气体组成不同时，还进行下述平行反应
CO+2H2 → -CH2-+H20 CO+3H2 → CH4+H20 2CO+H2 → -CH2-+CO2 3CO+H2O → -CH2-+2CO2 2CO → C+CO2
合成反应也能生成含氧化合物，如醇类、醛、酮、酸和酯等。其化学反应式如下：nCO+2H2 → CnH2n+1OH+(n-1)H2O
(n+1)CO+(2n+1)H2 → CnH2n+1CHO+nH20
4、从原料产物和机理等角度，论述煤低温干馏和炼焦的异同
产物：都有固、液、气三相物质生成 机理：都在隔绝空气加热条件下进行 低温干馏：原料：褐煤、长焰煤和高挥发分的不黏煤等低阶煤， 产物：半焦、煤焦油、煤气
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机理：加热终温为500-600C
炼焦： 原料：焦煤、肥煤、气煤和瘦煤以及中间过渡型牌号煤类 产物：焦炭、化学产品（芳香族化合物）、煤气 机理：加热终温为10000C
5、捣固焦炉及其附属机械的构成及各个构件的作用
焦炉主要由炭化室、燃烧室、斜道区、蓄热室及炉顶区、焦炉基础平台、烟道、烟囱等部分组成： 炭化室：是装煤炼焦的地方，
燃烧室：是煤气燃烧，给炭化室加热的地方， 斜道区：是焦炉加热系统的一个重要部位，
蓄热室：是废气与空气（或煤气）进行热交换的部位，
炉顶：该区域有装煤孔、上升管孔、看火孔、烘炉孔及烘炉道、拉条沟， 焦炉基础平台、烟道与烟囱：炉内燃烧产生的废气通过烟道由烟囱排出。
焦炉附属机械包括：装煤车：装煤车的作用是完成由煤塔取煤往炭化室装煤的操作； 推焦车：推焦车的作用是完成启闭机侧炉门、推焦、平煤的操作；
拦焦车：拦焦车的作用是启闭焦侧炉门，将炭化室推出的焦饼通过导焦槽导入熄焦车中，以完成出焦操作；
熄焦车：熄焦车的作用是接受由炭化室推出的红焦，送至熄焦塔下用水喷洒将其熄灭，然后把焦碳卸至焦台。
6、根据教材32页表3-1和图3-6c，说明火道温度变化对煤化的影响规律（产物分布）
图1、火道温度低时，粗苯产率高，粗苯中苯含量低而甲苯含量高，温度越高，焦油中奈含量越高。焦油和氨产率，在火道温度为12750C左右时最高。图2、形成芳烃的最适宜温度在700-8000C左右 7、根据如下典型烟煤焦化示意图，阐述烟煤焦化过程，并给出合理的解释
煤焦化过程：随温度升高，煤料首先经过干燥脱水脱气形成干煤，在300℃左右开始软化析出煤气
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及焦油（450C时析出的焦油最多），随温度升高逐渐形成胶质体，然后固化形成半焦，最后形成焦炭。 胶质体形成实质是煤分解为固体、液体、气体的混合物；温度超过胶质体固化上限时粘结形成半焦，最后半焦发生缩聚，熟化成焦。
8、何谓理想煤气，为什么实际发生炉煤气与理想煤气有差别？
气化过程在理想情况（气化纯碳、且碳全部转化为CO；按化学计量方程式供给空气和水蒸气、且无过剩；气化系统为孤立系统、系统内实现热平衡下制得的煤气。
首先，气化的原料并非纯碳，而是含有挥发分、灰分等的煤或焦炭。且气化过程不可能进行到平衡。碳更不可能完全气化，水蒸气不可能完全分解，二氧化碳也不可能完全还原，因而煤气中的CO、H2含量比理想发生炉的组分要低。同时，气化过程中存在热损失，如生成煤气、带出物和炉渣等带出的热损失，散热损失等，因而气化效率随煤种的改变而不同，一般为70%-75%左右。
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9、加压气化工艺生产煤气的组成与常压气化工艺产生的煤气组成的主要有何区别
主要区别：①常压下煤气中一氧化碳含量较高②加压下煤气中氢气含量较少，甲烷含量较高。
原因：①在相同温度下，压力越高，一氧化碳平衡浓度降低，因而加压下气化产生的煤气中二氧化碳的含量高于常压气化，而一氧化碳含量低于常压气化。
②气化炉内主要反应是：C+2H2?CH4;CO+3H2?CH4+H2O;CO2+4H2?CH4+2H2O;2CO+2H2?CO2+CH4。它们是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。在同一温度下，随着压力增加，而反应速率下降，即增加压力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的氢的重要来源，因此导致随着气化压力提高，煤气中氢含量减少。
③常压气化方法理想的制取发生炉煤气的过程，影视气化炉内实现碳与氧所生成的二氧化碳全部还原为一氧化碳。这时，过程所释放出的热量，正好全部供给碳与水蒸气的分解过程。故常压下CO含量高。
10、浆态床F-T合成工艺
浆态床反应器是一个气液固三相鼓泡塔反应器，反应器的操作温度为250度，操作压力为3.0MPa，气体线速度10cm/s，合成气处理量110000m3/h。经预热的合成气从反应器底部进入反应器，以气泡形式扩散入由液状石蜡和催化剂颗粒组成的浆液中。合成气在催化剂的作用下生成不同碳数组成的烃类产物。重质烃产品和固体催化剂的分离采用SASOL开发的专利分离技术进行分离，固液分离器为内置式。从反应器上部出来的气相轻馏分则从排出的尾气中冷凝回收，通过冷凝分馏和产品蜡的温和加氢裂解和加氢异构化可生产柴油、煤油、石脑油等中间馏分油，分离的谁送往回收装置处理。产生的反应热由内置式冷却盘管生产蒸汽取出。 11、焦化煤气与气化煤气的异同
同：①主要产物都是H2、CH4、CO、N2等
②都是煤热解的产物
③产物中都是H2居多，其次是CO，再次是CH4
异：①焦化煤气是由炼焦产生的焦炉煤气经净化而得到的煤气。
②气化煤气是在高温条件下将煤或煤焦中的可燃部分转化为气体而得到的气体燃料。 ③焦化煤气的可燃气除H2、CH4、CO外还有少量的C2及以上气体。
12、Shell气化和texaco的气化工艺有何区别，并说明为什么texaco气化炉不适宜以褐煤为原料 入料性质不同：前者以干煤粉进料；后者以煤粉与水制成的水煤浆进料
入料方式不同：前者干煤粉由少量的氮气吹入气化炉；后者水煤浆通过喷嘴在高速氧气流的作用下破碎、
雾化喷入气化炉，加料方便又稳定 相对氧耗不同：后者所需氧耗高于前者
一般来说，褐煤的内在水分含量很高，其内孔表面大，吸水能力强，在成浆时，颗粒上能吸附的水量多。因而，在水煤浆浓度相同的条件下，自由流动的水相对减少，以致流动性较差；若是其具有相同的流动性，则煤浆浓度必然下降。故褐煤在目前尚不适宜作为水煤浆的原料。 13、煤焦化过程中炭化室的成焦特性
最大膨胀压力出现在两胶质层在中心汇合时；炭化室内同时进行着成焦的各个阶段，由于五层共存，因此半焦收缩时相邻层存在着收缩梯度，即相邻层温度高低不等，收缩值的大小不同，所以有收缩应力产生，导致出现裂纹；各部位在半焦收缩时的加热速度不等，产生的收缩应力也不同，因此产生的焦饼裂纹网多少也不一样。加热速度快，收缩应力大，裂纹网多，焦炭碎。靠近炉墙的焦炭，裂纹很多，形状像菜花，有焦花之称；成熟的焦饼，在中心面上有一条缝，一般称焦缝 14、煤的气化过程发生哪些主要化学反应，请写出具体反应式 碳的氧化反应 C+→CO C+→ 碳与二氧化碳的反应 C+→2CO 碳与水蒸气的反应 C+→CO+
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碳与氢气的反应 C+2→
15、煤经甲醇制烯烃的主要过程及主要化学反应
主要过程：甲醇生产：甲醇催化剂烯烃：裂解产物分离与精制
主要化学反应：CO+1/2O2→CH2OH CO2+2H2→CH2OH+H2O nCH2OH→(CH2)n+nH2O 16、焦化粗煤气分离与净化的主要过程
粗煤气含有各种杂质，必须经过净化以后才可以利用。根据煤气用户不同，煤净化的程度也有一定的差异，一般来说工业用煤气的净化程度要差一些，民用煤气的净化程度则要求较高。
煤气净化的任务是冷却煤气，并回收煤气中的焦油、氨、硫、苯等化工产品。煤气净化过程一般包括冷却、输送、焦油分离、脱硫、脱氨、洗苯几个工续，民用煤气还要增加脱萘和精脱硫。
根据煤气净化工艺流程不同，煤气净化车间一般有：冷凝鼓风工段、脱硫段、硫氨（或水洗氨）工段、粗苯工段、污水处理段组成。
煤气净化过程中回收的化工产品主要有焦油、粗苯、硫氨（或无水氨）和硫磺等。 17、煤直接液化的反应机理
18、煤直接液化对煤质的要求
(1)煤中的灰分要低,一般小于5%,因此原煤要进行洗选,生产出精煤进行液化。(2)煤的可磨性要好，煤的水分要低。. (3)煤中的氢含量越高越好,氧的含量越低越好, (4)煤中的硫分和氮等杂原子含量越低越好,(5)丝质组成越高,煤的液化性能越好;镜质组合量高,则液化活性差。 适宜液化的煤一般是：1) 年轻烟煤和年老褐煤；2) 挥发分大于37%（无水无灰基），灰分小于10%（干燥基）；3）氢含量大于5%，碳含量82%~85%，氢/炭原子比越高越好，同时希望氧含量越低越好；4) 芳香度小于0.7；5）活性组分大于80%；6) 矿物质中富含硫铁矿。褐煤比烟煤活性高，但氧含量高，液化过程中用氢量多。
18、煤加氢液化的主要反应
煤的热解反应：煤在隔绝空气的条件下加热到一定温度，就会发生一系列的复杂反应，析出煤气、热解水和焦油等产物，剩下煤油。当煤达到开始热解温度时，只有最弱的键裂解，随温度的升高，较稳定的的键相继断开，所以热解速度随温度升高而明显加快。
对自由基碎片的供氢：自由基“碎片”是不稳定的。它如能与氢结合就能变得稳定，成为分子量比原来的煤要低得多的初级加氢产物。不能与氢结合时，自由基“碎片”则以彼此结合的方式实现稳定，分子量增加，变为煤焦或类似的重质产物。
脱杂原子反应：脱氧反应：含氧官能团一COOH、-OH、_CO和醌基等。醚键和杂环 脱硫反应、脱氮反应、结焦反应 19、煤直接液化过程溶剂的作用
1.与煤配成煤浆，便于煤的输送和加压。2.溶解煤，防止煤热解产生的自由基碎片缩聚。3.溶解气相氢，使氢分子向煤或催化剂表面扩散。4.向自由基碎片直接供氢或传递氢。 20、煤直接液化的催化剂的种类和作用特点
铁系催化剂：有含氧化铁的矿物、铁盐和煤中的硫铁矿等。一般要在有硫存在的条件下才有较高的活性。所以，煤中含有的硫铁矿是一种较理想的催化剂。铁系催化剂一般用于煤的糊相加氢，反应后不回收，故称一次性催化剂。
石油工业中常用的工业加氢催化剂：用于氢煤法、供氢溶剂法(循环油预加氢)和初级加氢产物的加氢裂解和提质。这类催化剂都是担载型的，载体大多用AL2O3，主要成分有NiO、MoO3, GoO和WO3等，这些催化剂在使用前要预硫化，将上述氧化物转化为对应的硫化物在反应中还要保证气相中有足够的H2S存在。它们的活性明显高于铁系催化剂，但价格较贵,要反复使用，故一般不适合于糊相加氢。在煤直接液化过程中，这类催化剂比较容易失活，如何延长使用寿命是一个十分重要的课题。失活的原因有:①沥青烯等在催化剂表面积炭;②煤中的灰分和油中的金属在表面沉积;③杂环化合物在表而被牢固吸附;④H2S不足，金属硫化物被还原。
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