西 安 科 技 大 学 2013 — 2014 学 年 第 1 学 期 考 试 试 题（卷）
学院： 班级： 姓名： 学号：
西 安 科 技 大 学2013 — 2014 学 年 第 1 学 期 考 试 试 题（卷）
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考试科目
现代煤化工工艺学 试卷类型 A 学生班级 10化工1－4班 四、简述煤直接液化的原理,试就下图所示的神华煤直接液化流程图进行解释说明，并从多联产或综合利用方面提出你的改进观点（不超过500字）。

（30分）
答（10分）：煤直接液化是指煤在催化剂上于一定压力和温度条件下，发生加氢反应，将煤中有机大分子直接转化为低分子液体燃料及化学品的过程。

煤直接液化一般过程及主要反应：
(1) 煤经热作用后，大分子结构间的共价镀首先发生热裂解并形成自由基“碎片”；
(2) 自由基“碎片”与催化剂所吸附的活性氢或供氢溶剂提供的氢原子相结合而形成稳定的小分子液体或气体产物；
(3 ) 煤热解产生的芳烃“碎片”被加氢和加氢热解生成液化油； (4) 通过进一步的加氢对液化油进行杂原子脱除及改质；
三、写出甲烷化的反应方程，并给出常用甲烷化催化剂。

画出煤制天然气的工艺流程简图，并简要解释之（20分）
答： 1. (5分)甲烷化过程主要是洁净煤气中的H 2和CO 在甲烷化催化剂作用下发生反应生成CH 4的过程。

主要化学反应如下：CO+3H 2 → CH 4+H 2O 同时还会发生水煤气变换反应 CO+H 2O → CO 2+H 2
以及其他生成CH 4的次要反应 CO 2+4H 2 → CH 4+2H 2O 2CO → C+CO 2 C+2H 2 → CH 4 2. (5分)周期表中第八族的所有金属元素都能不同程度地催化一氧化碳加氢生成甲烷的反应。

Ru ＞Fe ＞Ni ＞Co ＞Rh ＞Rd ＞Pt ＞Ir 3. (5分)煤制天然气的工艺流程简图：
4. (5分)煤制天然气整个生产工艺流程可简述为：原料煤在煤气化装置中与空分装置来的高纯氧气和中压蒸汽进行反应制得粗煤气；粗煤气经耐硫耐油变换冷却和低温甲醇洗装置脱硫脱碳后，制成所需的净煤气；从净化装置产生富含硫化氢的酸性气体送至克劳斯硫回收和氨法脱硫装置进行处理，生产出硫磺；净化气进入甲烷化装置合成甲烷，生产出优质的天然气；煤气水中有害杂质通过酚氨回收装置处理、废水经物化处理、生化处理、深度处理及部分膜处理后，废水得以回收利用；除主产品天然气外，在工艺装置中同时副产石脑油、焦油、粗酚、硫磺等副产品。

西 安 科 技 大 学2013 — 2014 学 年 第 1 学 期 考 试 试 题（卷）
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考试科目
现代煤化工工艺学 试卷类型 A 学生班级 10化工1－4班
（10分）煤多联产技术是指以煤为原料，集成煤热解焦化、燃烧发电、气化与化工合成、废弃物处理与污染控制单元工艺，以生产洁净燃料、化学品、电力、热力、制冷等多种产品为目标，通过多种工艺的耦合与联产，实现保护生态环境，合理利用资源，减少工程投资，降低单位生产成本，提高过程效率与经济效益的单元工艺优化组合与产品方案灵活可调的“资源-化工-能源-环境”一体化的煤转化技术集成系统，故有时也自称为煤多
联产系统。

神华煤直接液化工艺从多联产或综合利用方面还可以继续进行探索和改进，如：结合煤直接液化和气化工艺，进行气化后气化气的进一步净化，保护生态环境；在提高过程效率与经济效益的单元工艺优化组合等方面也可作进一步的探索。

（10分）流程图的解释：
原料煤首先进行备煤工艺，其中的N 2来自空气空分；备煤后加入催化剂进行制浆，煤浆制备全部采用经过一定条件加氢的供氢性循环溶剂，由于循环溶剂采用预加氢，溶剂性质稳定，成浆性好，可以制备成含固体浓度 45～55wt ％的高浓度煤浆，而且煤浆流动性好，煤浆粘度低，同时由于循环溶剂采用预加氢，溶剂供氢性能好，使得液化反应条件温和，系统操作稳定性提高，在煤浆预热和换热过程中，能阻止煤热分解过程中自由基碎片的缩合，防止结焦，延长操作周期，提高了热利用率；接着煤浆进入加氢液化阶段，液化时采用超细水合氧化铁作为液化催化剂，由于液化催化剂活性高、添加量少，煤液化转化率高，残渣中由于催化剂带出的液化油少，故而提高了蒸馏油收率；接下来进入分离阶段，采用减压蒸馏的方法进行液化油和固体物的分离，残渣中含油量少，产品产率提高；分离以后的固体渣与一部分煤在空分后O 2的作用下进入气化炉进行气化制氢，气化气进过净化后得到纯净的氢气，这部分氢气对煤液化后的油进行改质来提高油的品质；最后不同种类的油进入分馏塔分馏，得到石脑油、柴油等不同类型的油。