第一章 绪论
一、 选择题
1、下列属于化石能源的是（石油、天然气 、煤炭 ） 2、最大的煤生产和消费国是（中国 ）
4、民用燃气的热值一般为（4620kg/m3 ）
5、二次世界大战后，煤炭汽化工业发展缓慢的原因是（石油和天然气的发展）
6、下列属于新型煤化工特点的是（煤炭-能源-化工一体化 ）
7、下列属于碳一化学品的是（CO 、CO2 、 CH3OH 、HCHO ）
8、下列说法正确的是（煤气化产物不是煤化工的最终产品） 9、煤属于（混合物 ）
10、城市煤气要求CO低的原因是（CO有毒 ）
二、 复习思考题
1、何为煤化工？
答：煤化工是以煤为原料经过化学加工，实现煤的转化并进行综合利用的工业。煤化工包括炼焦工业、煤炭气化工业、煤炭液化工业、煤制化学品工业以及其他煤加工制品工业等。
2、什么是煤气化？包含的内容有那些，有什么特点？
答：煤的气化是煤或煤焦与气化剂在高温下发生化学反应将埭或煤焦中有机物转变为煤气的过程。
煤炭气化技术广泛应用于下列领域。
(1)作为工业燃气
(2)作为民用煤气
(3)作为化工合成和燃料油合成的原料气
(4)作为冶金用还原气
(5)作为联合循环发电的燃气
(6)作煤炭气化燃料电池
(7)煤炭气化制氢
(8)煤炭液化的气源
3、试述煤炭气化产品——煤气为原料，说明碳一化学的发展方向和趋势。
答：碳-化学是以含有一个碳原子的物质(如CO、CO2、CH3、CH3OH、HCHO)为原料合成化工产品或液体燃料的有机化工生产过程。
碳-化学是一个很大的领域，其产品包括由合成气台成燃料、甲醇及系列产品，合成低碳醇、醋酸及系列产品，合成低碳烯烃、燃料添加剂等方面。
4、煤炭气化工艺课程的学习内容有那些？本课程与本专业主要专业基础课、专业课有何区别和联系。
答：具体内容可分为以下几部分。
①气化原理。讨论气化方法、气化热力学、动力学过程对气化过程的影响。
②煤炭性质对气化的影响。介绍了煤种及煤质对气化的影响a
③气化炉。讨论各类气化炉结构特点、工艺流程、工艺条件选择对气化的影响等。
④气化炉的操作管理。介绍了气化过程中如何正常、安全、经济地操作、调控方法及参数选定等。
⑤煤气的净化。讨论了气化产品——煤气的净化方法、流程及典型设备。
⑥F- T合成原理。介绍F T合成生产原理和典型工艺流程。
⑦碳一化学及其应用。根据新型煤化工发展趋势，以台成气合成化工原料、精细化工原料为重点，结合碳一化学发展及应用作了介绍。
第二章 试题
一、 选择题：
1、 煤气的有效成分是（CO ）
2、地面气化和地下气化的区别是（ 对环境的破坏不同）
3、关于内热式和外热式煤气化的说法对的是（ 目前煤气化主要采用前者）
4、下列煤气只是采用水蒸气做气化剂的是（半水煤气 ）
5、移动床汽化就是（固定床气化）
6、下列反应属于一次反应的是（C+O2=CO2 、C+H2O=CO+H2 ）
7、粗煤气组成与气化压力的关系是（气化压力上升，CH4含量上升 ）
二、简答题
1、什么是煤炭的汽化?
2、什么是固定床气化?
3、什么是流化床气化?
4、什么是气流床气化?
5、什么是熔浴床气化?
6、煤炭气化技术广泛应用于下列领域?
7、简述深层地下煤炭气化工艺.
8、煤的气化过程发生哪些主要的化学反应.
9、简述发展我国煤炭气化技术的战略.
10、煤和木炭、焦炭组成有什么不同？
11、煤的结构?
12、什么叫煤的干馏？煤的干馏是物理变化还是化学变化？
13、煤的干馏产物有哪些？
14、煤制气与天然气成分、热值？
15、煤气发生炉反应机理。
16、煤制气过程中产生的污染物是什么?
第二章 答案
二、简答题
1、答: 煤炭气化是指煤在特定的设备内，在一定温度及压力下使煤中有机质与气化剂（如蒸汽/空气或氧气等）发生一系列化学反应，将固体煤转化为含有CO、H2、CH4等可燃气体和
CO2、N2等非可燃气体的过程。煤炭气化时，必须具备三个条件，即气化炉、气化剂、供给热量，三者缺一不可。
2、答案: 在气化过程中，煤由气化炉顶部加入，气化剂由气化炉底部加入，煤料与气化剂逆流接触，相对于气体的上升速度而言，煤料下降速度很慢，甚至可视为固定不动，因此称之为固定床气化；而实际上，煤料在气化过程中是以很慢的速度向下移动的，比较准确的称其为移动床气化。
3、答案: 是以粒度为0-10mm的小颗粒煤为气化原料，在气化炉内使其悬浮分散在垂直上升的气流中，煤粒在沸腾状态进行气化反应，从而使得煤料层内温度均一，易于控制，提高气化效率。
4、答案: 它是一种并流气化，用气化剂将粒度为100μm以下的煤粉带入气化炉内，也可将煤粉先制成水煤浆，然后用泵打入气化炉内。煤料在高于其灰熔点的温度下与气化剂发生燃烧反应和气化反应，灰渣以液态形式排出气化炉。
5、答案: 它是将粉煤和气化剂以切线方向高速喷入一温度较高且高度稳定的熔池内，把一部分动能传给熔渣，使池内熔融物做螺旋状的旋转运动并气化。目前此气化工艺已不再发展。
6、答案: 1）作为工业燃气 一般热值为1100－1350大卡热的煤气，采用常压固定床气化炉、流化床气化炉均可制得。主要用于钢铁、机械、卫生、建材、轻纺、食品等部门，用以加热各种炉、窑，或直接加热产品或半成品。
2）作为民用煤气 一般热值在3000－3500大卡，要求CO小于10％，除焦炉煤气外，用直接气化也可得到，采用鲁奇炉较为适用。与直接燃煤相比，民用煤气不仅可以明显提高用煤效率和减轻环境污染，而且能够极大地方便人民生活，具有良好的社会效益与环境效益。出于安全、环保及经济等因素的考虑，要求民用煤气中的H2、CH4、及其它烃类可燃气体含量应尽量高，以提高煤气的热值；而CO有毒其含量应尽量低。
3）作为化工合成和燃料油合成原料气 早在第二次世界大战时，德国等就采用费托工艺（Fischer-Tropsch）合成航空燃料油。随着合成气化工和碳－化学技术的发展，以煤气化制取合成气，进而直接合成各种化学品的路线已经成为现代煤化工的基础，主要包括合成氨、合成甲烷、合成甲醇、醋酐、二甲醚以及合成液体燃料等。
化工合成气对热值要求不高，主要对煤气中的CO、H2等成分有要求，一般德士古气化炉、Shell气化炉较为合适。目前我国合成氨的甲醇产量的50％以上来自煤炭气化合成工艺。
4）作为冶金还原气 煤气中的CO和H2具有很强的还原作用。在冶金工业中，利用还原气
可直接将铁矿石还原成海棉铁；在有金属工业中，镍、铜、钨、镁等金属氧化物也可用还原气来冶炼。因此，冶金还原气对煤气中的CO含量有要求。
5）作为联合循环发电燃气 整体煤气化联合循环发电（简称IGCC）是指煤在加压下气化，产生的煤气经净化后燃烧，高温烟气驱动燃气轮机发电，再利用烟气余热产生高压过热蒸汽驱动蒸汽轮机发电。用于IGCC的煤气，对热值要求不高，但对煤气净化度-如粉尘及硫化物含量的要求很高。与IGCC配套的煤气化一般采用固定床加压气化（鲁奇炉）、气流床气化（德士古）、加压气流（Shell气化炉）广东省 加压流化床气化工艺，煤气热值2200－2500大卡左右。
6）作煤炭气化燃料电池 燃料电池是由H2、天然气或煤气等燃料（化学能）通过电化学反应直接转化为电的化学发电技术。目前主要由磷酸盐型（PAFC）、熔融碳酸盐型(MCFC)、固体氧化物型(SOFC)等。它们与高效煤气化结合的发电技术就是IG-MCFC和IG-SOFC，其发电效率可达53%。
7）煤炭气化制氢 氢气广泛的用于电子、冶金、玻璃生产、化工合成、航空航天、煤炭直接液化及氢能电池等领域，目前世界上96%的氢气来源于化石燃料转化。而煤炭气化制氢起着很重要的作用，一般是将煤炭转化成CO和H2，然后通过变换反应将CO转换成H2和H2O，
将富氢气体经过低温分离或变压吸附及膜分离技术，即可获得氢气。
8）煤炭液化的气源 不论煤炭直接液化和间接氧化，都离不开煤炭气化。煤炭液化需要煤炭气化制氢，而可选的煤炭气化工艺同样包括固定床加压Lurgi气化、加压流化床气化和加压气流床气化工艺。
7.答案: 技术是一种深层地下煤炭气化工艺方法，其工艺方法步骤包括在待气化的煤层建设地下气化炉、在地下气化炉的一端钻设与地面连通的进气通道、在地下气化炉的另一端钻设与地面连通的出气通道，然后通过点火装置点燃气化炉内煤层，并对产生的煤气进行收集和处理，其中，气化炉外钻设有排水孔，排水孔一端伸出地面，另一端与地下气化炉的钻孔联通，以构成地下气化炉的排水系统，其中所述排水孔的孔底低于气化炉底10米以上，并作水封措施。藉此，可以明显提高地下气化炉排水效力，并节省大量能源，降低煤气生产成本。
8、答案
C+O2→CO2 394.1kJ/mol
C+H2O→H2＋CO -135.0kJ/mol
C＋ O2→CO 110.4kJ/mol
C+2H2O→2H2＋CO2 -96.6KJ/mol
C＋2H2→CH4 84.3kJ/mol
C+CO2 → 2C0 +173.3 kJ／mol
2CO+O2 → 2C02 -566.6kJ／ mol
CO+H20 → H2+C02 -38.4kJ／mol
CO+3H2 → CH4+H20 -219.3kJ／mol
3C+2H20 → CH4+2C0 +185.6 kI／mo1
2C+2H20 → CH4+C02 +12.2kJ／mo1
9、答案: 水蒸气通过炽热的焦炭而生成的气体，主要成份是一氧化碳、氢，燃烧后排放水和
二氧化碳，有微量CO、CO2和NOX。燃烧速度是汽油的7.5倍，抗爆性好，据国外研究和专利的报导:压缩比可达12.5。热效率提高20－40％、功率提高15％、燃耗降低30％。有毒，工业上用作燃料，又是化工原料。将水蒸气通过炽热的煤层可制得较洁净的水煤气（主要成分是CO和H2），化学方程式为C+H2O=CO+H2。煤气厂常在家用水煤气中特意掺入少量难闻气味的气体，目的是CO和H2为无无味气体，当煤气泄漏时能闻到及时发现。
10、答案: 我国发展煤炭气化技术的总体目标是基于我国煤炭自身的特点，形成具有自主知识产权的产业化技术，为新型煤化工和能源转化提供满足不同需要的龙头技术。
常压固定床气化技术只能在现有基础上挖潜改造，应有条件地放弃进一步使用。加压固定床气化技术因受到煤种资源影响和煤气处理费用高而限制其用途。使用活性高的粉煤为原料的加压流化床技术，目前在开发和使用上有些问题尚未得到很好解决。相对而言，加压气流床气化工艺在大型煤炭气化工艺研究及开发中处于优势地位，也符合目前世界上煤炭气化技术的发展趋势。
我国煤炭气化的发展要顺应国际上煤炭气化技术的发展趋势，并要结合中国的国情，重点应放在大型、高效、对环境友好、易于工业化的气流床气化技术的开发和应用。加速开发和
应用具有自主知识产权的加压气流床气化技术不仅迫在眉睫，而且时机成熟。
国内自主知识产权的新型煤气化示范装置已在建设之中，技术特点是：四喷嘴对置的水煤浆气流床气化炉及复合床煤气洗涤冷却设备；分级净化的煤气初步净化工艺；蒸发分离直接换热式含渣水处理及热回收工艺。待示范成功，将扭转我国煤气化技术长期依赖进口的局面，为发展我国的洁净煤技术奠定良好的基础。
11. 答案:煤是以碳为主的复杂有机物和无机物的混合物，而木炭、焦炭的成分是炭单质，所以木炭、焦炭易燃烧，而煤不易燃烧。
12. 答案：煤的主要组成部分是有机物质，所以煤的分子结构具有有机化合物的特有结构。不同煤种、同种煤不同地区、同一地区不同煤层，它们结构都有很大差别。关于煤分子结构的认识，至今还有待于完善与发展。但通过各种分析、测定，证明煤的结构的基本单位是以缩合芳环为主体的周围联接有很多烃类的侧链、“-O-”键和各种官能团的高分子。缩合芳环类似石墨结构，碳原子都在一个平面上，形成平面网结构，侧链和“-O-”键又将碳网在空间以不同角度互相联接起来，构成了煤的复杂、不规则的空间结构。缩合芳环主要由C构成，O、S、N、H等元素主要在侧链上。随变质程度加深，煤的基本结构单位——六碳环平面网变大，
排列逐步规则化，侧链逐渐减少，变短。煤的一种结构示意图如图4-12所示。
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