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1、能源转化复习题热能与动力工程专业能源转化复习题1按能量根本蕴藏方式不同，可将能源分成哪几大类？P12答：第一类能源是来自地球以外的太阳能。（直接，间接，某些方式）第二类能源是地球自身蕴藏的能量。（地热，原子能等）第三类能源是地球和其他天体引力相互作用而形成的。2试述能源的定义。P1答：比较集中而又较易转化的含能物质称为能源。比较集中的含能体或能量过程称为能源。3何谓燃料能源与非燃料能源?P3答：燃料能源：作为燃料使用，主要以提供热能形式的能源。燃料即是燃烧时能产生热能、光能的物质。主要有矿物燃料、生物燃料、化工燃料和核燃料。非燃料能源：多数具有机械能，还有热能和光能。4何谓一次能源、二次能源？

2、P2答：一次能源：在自然界中天然存在的，可直接取得而又不改变其基本形态的能源。二次能源：由一次能源经过加工转换成另一种形态的能源产品。5煤炭燃烧排放会引起那些环境问题？P39答：二氧化硫污染与酸雨（SO2导致空气污染和酸雨，酸雨对水生生态系统、农业生态系统、森林生态系统、建筑物和材料有影响）氮氧化物与光化学雾污染燃料颗粒物污染（三致，光化学污染，酸雨）燃煤产生的其他污染，包括微量有害元素污染和有机污染物6何谓煤的气化过程？P45答：煤气化过程是热化学过程，以煤或煤焦为原料，以氧气（空气、富氧或纯氧）、蒸汽或氢气为气化剂（又称气化介质），在高温的条件下，通过部分氧化反应将原料煤从固体燃料转化为气

3、体燃料（即气化煤气或简称煤气）的过程。7煤气化与煤燃烧有何区别？P45答：从化学反应角度看，气化和燃烧属于氧化过程。燃烧是在氧气充足的条件下，煤将发生的完全氧化反应，其所有的化学能最终都转化为热能。煤气化过程实质上就是通过控制供氧量，使煤通过部分氧化反应，转化成具有一定潜在化学能的气体燃料的过程。8煤气化与煤液化有何区别？P46答：气化和液化在工艺和化学反应角度都不同。液化目的是获取液体燃料或液体化学制品，其实质是通过将煤中大分子裂解成为小分子并同时调整煤中的C/H比以获取液体产物，常用方法是对高温溶剂中的煤颗粒加氢进行液化，或者说是直接对气化成的H2和CO进行合成。9煤气化与煤干馏有何区别？

4、P46答：(1)干馏是煤炭在隔绝空气的条件下，在一定的温度范围内发生热解，生成固体焦炭、液体焦油和少量煤气的过程，是一个热解过程。气化不仅具有高温热解过程，还有通过与气化剂的部分氧化过程将煤中碳转化为气体产物。(2)转化程度，干馏技术将煤本身不到10%的碳转化为气体产物，而气化可以将碳完全转化。10煤气化过程的主要反应有哪些？P47答：碳完全燃烧：C+C+393.8MJ/Kmol碳不完全燃烧：C+CO+115.7MI/Kmol二氧化碳还原：C+C2CO162.4MJ/Kmol水煤气生成反应：C+CO+131.5MJ/Kmol水煤气平衡/CO变换反应：CO+C+41.0MJ/Kmol甲烷生成：C

5、+2C74.9MJ/KmolCO+3C+250.3MJ/Kmol11按煤气化的供热方式分类有哪几种？P48-49（1）子供热气化方式（2）间接供热气化方式（3）加氢气化方式（4）热载体供热方式12按气化炉内原料煤和气化剂的混合方式和运动方式分成哪三种典型的气化方法，它们对适用煤种、粒度有何要求。它们的代表炉型有哪些（各举三种炉型）？P50(1)移动床气化法，适用于非黏结性煤，原料煤粒度为330mm，代表炉型：型炉、W-G炉、UGI间歇式水煤气炉；(2)流化床气化法，适用于黏结性较低的煤，原料煤粒度为15mm，代表炉型：Winkler炉、KRW/U-Gas炉、HTW炉；(3)气化床气化法，煤种无

6、限制，原料煤粒度小于0.1mm，代表炉型：Texaco/E-Gas、Shell/Prenflo/GSP.13衡量煤气化效果的指标有哪些？P50气化强度；碳的转化率；冷煤气效率和热煤气效率。14煤炭反应活性和煤灰熔点对煤气化有何影响？P51（1）反应活性。煤的反应活性对煤气化效果有着直接的关系。首先反应活性越好，其起始气化温度也就越低，而低温条件对生成CH4有利，也能减少氧化。其次与同样灰熔点的低反应活性煤相比，使用较少的水蒸气就可以控制反应温度不超过灰熔点，减少了水蒸气的消耗量。（2）灰熔点。不同的气化设备对灰熔点的选择不同，如液态排渣的气化炉要求灰的熔点越低越好，而固态排渣的气化炉则需要通过

7、控制温度以免出现结渣。15常压移动床煤气化炉内自下而上分成哪几层？P54灰渣层，燃烧层/氧化层，气化层/还原层，干馏层，预热干燥层。16加压移动床煤气化技术有哪些优缺点？P62优点：煤种适应性好耗氧量低气化强度提高，生产能力增大便于输送，同时也有利于煤气净化、变换和精制等后续加工过程。缺点：由于在干馏层压力较低且气流中含有大量的氢气，因此干馏热解产物很少裂解，因此粗煤气中含有较多的焦油和轻油蒸汽，处理工艺复杂。同时，因为提升压力需要一定的电耗，通常用纯氧代替空气作为气化剂以减少升压能耗，但由于需要的空分装置而增加了工艺投资。17液态排渣气化炉与固态排渣有哪些主要区别？P63-64（1）水蒸气和

8、氧气的比，在干法排灰中该比例一般为（4：1）（5：1），而在液态排渣中则为（0.5：1）。（2）在结构上，由于液态排渣炉的灰渣处于熔融状态，固态排渣炉中的旋转炉起不到应有的作用，被熔渣池所取代。 （3）液态排渣炉通过提高炉温来加快气化反应的速率，使得气化程度和生产能力有了显著的提高，约为干法排灰式的三倍。 （4）同干法排灰相比，粗煤气中CH4含量下降，CO和H2组分之和提高，CO/H2比上升，CO2含量下降。18流化床气化工艺有何主要特点？试说出三种流化床气化炉。P65-66（1）与移动床相比，氧化反应进行的缓慢，而且只能用于气化反应性较好的煤种。（2）与固定床相比，还原层温度较高，且一直可以

9、延伸到整个床层。温度沿床层高度的变化也比固定床稳定，床内温度分布均匀，粗煤气出口温度较高。（3）流化床传质传热性能好，干燥和热解过程在反应区同时进行，挥发分的分解完全，热解产物含量较少，几乎不含焦油。典型的流化床气化炉：Winkler炉、KRW/U-Gas炉、HTW炉19气流床煤气化工艺有哪些主要特点？试说出三种气流床气化炉，P70（1）煤种适应性强（2）常用纯氧和水蒸气作为气化剂（3）气化煤气的主要组分中CO含量高（4）煤粉干馏产物全部分解，其主要杂质为H2S和少量COS，利于简化后续净化系统，对环境污染少。（5）需采用合适的余热回收设备，提高效率。典型的气流床气化炉：K-T常压气化炉，Sh

10、eel气化炉，Prenflo气化炉。20简述Shell煤气化法和Shell煤气化炉运行特点。P73气化法：采用干法供粉，高压N2输送。气化炉运行特点：煤种适应性广碳转化高单台生产能力大21何为熔融床气化炉？其最大的特点是什么？按熔融物质不同可分为哪几种气化法？P77煤在熔融物质中直接接触气化剂而气化。能够改善气固接触状况，并具有一定催化作用，使得煤种适应性较广。熔渣床、熔铁床、熔盐床气化法。22常用煤气湿式脱硫工艺有哪些？P82物理吸收法、化学吸收法（中和法，氧化法）、物理化学法23试述煤气化技术的重要性？P87它彻底打破了煤炭复杂的分子结构，将其转变成为结构和组分都十分简单的化学品，从而让人

11、们对煤炭资源的价值进行了再认识。24何谓煤的直接液化、间接液化？P89直接液化：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。间接液化：以煤气化生成的合成气为原料，在一定的工作条件下，利用催化剂的作用将合成气合成为液体油。25煤的直接液化工艺一般可分成哪二大类？P91单段液化SSL和两段液化26煤二段液化工艺有哪些优点？P91既可以显著的减少煤液化反应中逆反应过程，还在用煤适应性、液化产物的选择性和质量上有明显的优点。27简述煤加氢液化和加氢精制一体化联合工艺（IGOR）法。P94 大致可分为煤浆制备、液化反应、两段催化剂加氢、液化

12、产物分离和常减压蒸馏等工艺过程。制得的煤浆与氢气混合后，经预热器进入液化反应器。反应器顶端排除的液化产物进入到高温分离器，在此将轻质油气、难挥发的重质油以及固体残渣等分离开来。据分离器下部的真空闪蒸塔，重质产物再次分离成残渣和闪蒸油。加氢的产物进入中温分离器，从底部排出的重质油作为循环溶剂使用，从顶部出来的馏分油气送入第二固定床反应器再次加氢处理，由此得到的加氢产物送往汽液低温分离器，从中分离的轻质油气送入气体洗涤塔，回收其中的轻质油，而洗涤塔塔顶排除的富氢气体则循环使用。28煤加氢液化和加氢精制一体化联合工艺（IGOR）法有何特点？P951.煤液化反应和液化有机质加工在同一个高压系统内进行，

13、即缩短和简化了工艺过程，也可得到质量优良的精制燃料油。2.固液分离-闪蒸塔代替离心分离装置，生产能力大，效率高。同时，煤液化反应器的空速也较以往有较大的增加，从而也提高了生产能力。3.加氢后的质油作为循环溶剂，使得溶剂具有更高的供氢性能，有利于提高煤液化过程的转换率和液化油产率。29H-Coal煤液化工艺有何特点？P951.操作灵活性大，表现在对原料煤的适应性和对液化产物品种的可调性好。2.流化床内的传热传质效果好，有助于提高煤的液化率。3.将煤的催化液化反应、循环溶剂加氢反应和液化产物精制过程综合在一个反应器内进行，可有效缩短工艺流程。30煤直接液化技术的关键影响因素有哪些？P101-102

14、原料煤、供氢溶剂、催化剂、操作条件31为什么煤的直接液化必须有溶剂存在？P102答1.将煤与溶剂制成浆液的形式便于工艺过程的输送。同时溶剂可以有效地分散煤粒子、催化剂和液化反应生成的热产物，有利于改善多相催化液化反应体系的动力学过程。2.依靠溶剂能力使煤颗粒发生溶胀和软化，使其有机质中的键发生断裂。3.溶解部分氢气，作为反应体系中活性氢的传递介质；或者通过供氢溶剂的脱氢反应过程，可以提供煤液化需要的活性氢原子。4.在有催化剂时，促使催化剂分散和萃取出在催化剂表面上强吸附的毒物。32煤直接液化产物有何特点？P104答：煤直接液化只是一个催化加氢的过程，因此其产物液化油也主要是由芳烃和环烷烃构成，

15、与石油产品相比，其特点为富含芳环和脂环，碳含量较高，氢含量较低，并含有一定的氮，氧和硫等杂原子。33何谓费托（FT）合成？P107答：煤的间接液化技术的核心是费托合成，是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。34费托合成工艺由哪几部分组成？P108答：由五部分组成：煤的气化，合成气净化，FT合成，产物分离和产品精制，排污控制。35间接液化工艺的合成反应器发展经历了哪几个阶段？P109答：间接液化工艺的核心设备是FT合成反应器，从Sasol煤液化厂的发展也可看出，其合成反应器技术经历了固定床技术阶段（1950-1980年）、循环流化床阶段（1970-1990年）、固定硫化床阶段（1990年-）和浆态床阶段（1993年-）。36目前常用的低压甲醇合成工艺有哪些？P119答：主要有ICI和Lurgi低压合成工艺和三相流化床合成工艺。37简述甲醇转化成汽油的步骤。P120答：步骤为：首先甲醇发生发热反应，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。38