2025版上海裂解(裂化)工艺考试题库必考点附答案

2025版上海裂解(裂化)工艺考试题库[内部版]必考点附答案1.选择题（每题2分，共40分）（1）以下哪项是裂解工艺的核心目标？A.生产高辛烷值汽油B.制备乙烯、丙烯等轻质烯烃C.提高柴油十六烷值D.降低燃料油粘度答案：B解析：裂解工艺通过高温（750-900℃）使重质烃类发生断链、脱氢等反应，主要产物为乙烯、丙烯等低级烯烃，是石化产业链的核心原料；A为催化裂化目标，C为柴油加氢精制目标，D为减粘裂化目标。（2）管式裂解炉中，稀释蒸汽与原料烃的质量比（稀释比）通常控制在：A.0.1-0.3B.0.3-0.6C.0.6-0.9D.0.9-1.2答案：B解析：稀释蒸汽的作用是降低烃分压（促进裂解反应正向进行）、减少结焦、保护炉管。工业上典型稀释比为0.3-0.6（轻质原料取低限，重质原料取高限），过高会增加能耗，过低则结焦加剧。（3）急冷换热器（废热锅炉）的核心作用是：A.回收热量产生蒸汽B.终止裂解反应C.分离裂解气中的重组分D.降低裂解气压力答案：B解析：裂解反应在高温下（如850℃）进行，若不及时终止，烯烃会进一步发生聚合、缩合等二次反应生成焦炭和重组分。急冷换热器需在0.01-0.1秒内将裂解气从800℃以上冷却至350-400℃，优先实现反应终止，同时副产高压蒸汽（A为次要作用）。（4）裂解炉管结焦的直接表现为：A.炉管表面温度（管壁温）升高B.裂解炉燃料气用量减少C.裂解气中甲烷含量降低D.急冷换热器出口温度下降答案：A解析：结焦导致炉管热阻增大，燃料燃烧热量难以传递至管内物料，为维持物料出口温度，需提高炉温，表现为管壁温（TMT）上升；同时，结焦使管内流通面积减小，系统压力降增大。（5）以下哪种情况会导致裂解反应深度不足？A.裂解炉出口温度（COT）过高B.原料烃分子量过小（如乙烷）C.停留时间过短D.稀释蒸汽比过高答案：C解析：反应深度由温度、停留时间、烃分压共同决定。停留时间过短（物料在炉管内反应时间不足）会导致裂解不完全，乙烯收率下降；A会导致过度裂解（二次反应加剧），B中乙烷裂解深度易控制（因其分子结构简单），D中稀释蒸汽比过高会降低烃分压（促进裂解）。（6）裂解气压缩系统中，段间冷却的主要目的是：A.减少压缩机功耗B.分离凝液（水和重烃）C.防止烯烃聚合D.以上都是答案：D解析：裂解气压缩采用多段压缩（通常3-5段），段间冷却可降低气体温度（根据PV=nRT，温度降低则体积减小，功耗降低）；同时，冷却使部分水和C5+重烃冷凝分离（避免进入下一段压缩机）；此外，低温可抑制烯烃（如丁二烯）在高温下聚合结垢。（7）裂解装置紧急停车（ESD）触发条件不包括：A.裂解炉进料中断B.稀释蒸汽中断C.急冷油循环泵故障D.裂解气压缩机入口压力波动答案：D解析：ESD触发条件为威胁装置安全的紧急情况，如进料中断（炉管超温结焦）、稀释蒸汽中断（炉管结焦加剧甚至烧穿）、急冷油循环泵故障（无法冷却裂解气导致系统超压）；而压缩机入口压力正常波动可通过调节控制，无需紧急停车。（8）测定裂解原料特性的关键指标是：A.密度B.族组成（PIONA）C.闪点D.运动粘度答案：B解析：PIONA（烷烃P、异构烷烃I、烯烃O、环烷烃N、芳烃A）组成直接影响裂解产物分布。例如，正构烷烃（P）裂解乙烯收率最高（约30-50%），芳烃（A）易结焦且乙烯收率低（<10%）。（9）裂解炉辐射段炉管材质通常为：A.20钢B.1Cr18Ni9Ti（321不锈钢）C.HP-40（含Cr25、Ni35的高镍铬合金）D.Q235答案：C解析：辐射段炉管需承受高温（1000℃以上）、高压（0.1-0.3MPa）及烃类裂解环境（渗碳腐蚀），HP-40合金（如Cr25Ni35Nb）具有优异的高温强度和抗渗碳性能，是工业裂解炉的标准选材；321不锈钢最高使用温度约800℃，无法满足要求。（10）裂解气脱酸性气体（H₂S、CO₂）常用吸收剂是：A.30%KOH溶液B.5-15%乙醇胺（MEA）溶液C.浓硫酸D.活性氧化铝答案：B解析：MEA（一乙醇胺）是弱碱性溶液，可与H₂S、CO₂发生可逆反应（吸收-再生），适用于裂解气中酸性气体的脱除（要求H₂S<1ppm，CO₂<50ppm）；KOH溶液腐蚀性强且再生能耗高，浓硫酸会与烯烃反应，活性氧化铝用于干燥而非脱酸。2.判断题（每题2分，共20分）（1）裂解反应是吸热反应，因此提高温度有利于乙烯收率无限增加。（×）解析：温度升高虽加快一次反应（生成乙烯）速率，但二次反应（乙烯聚合、生焦）速率增加更快，存在最佳温度（如石脑油裂解最佳COT为820-850℃）。（2）稀释蒸汽的作用仅为降低烃分压，与防止炉管结焦无关。（×）解析：稀释蒸汽不仅降低烃分压（促进裂解），还通过与焦炭前驱体（如芳烃）反应（C+H₂O→CO+H₂）减缓结焦，同时蒸汽的流动可冲刷炉管内壁，减少焦层沉积。（3）裂解炉管出口温度（COT）是控制裂解深度的核心参数，需保持各炉管COT偏差≤10℃。（√）解析：COT偏差过大（如超过10℃）会导致各炉管裂解深度不一致，部分炉管过度结焦或乙烯收率下降，工业上要求COT均匀性≤±5℃。（4）急冷油系统中，急冷油粘度升高是正常现象，无需处理。（×）解析：急冷油（主要成分为C9+重芳烃）在循环过程中因高温易发生聚合，粘度升高会导致泵扬程下降、换热器堵塞，需定期补充轻柴油或外排部分重组分（控制粘度≤200cSt@50℃）。（5）裂解气压缩机喘振的根本原因是流量低于最小稳定流量。（√）解析：喘振是离心式压缩机的固有现象，当流量低于喘振线时，气体在叶轮内出现严重分离，导致压力波动和机身振动，需通过防喘振阀回流或放空维持流量。3.简答题（每题8分，共40分）（1）简述裂解工艺中“停留时间”的定义及控制原则。答案：停留时间指物料在裂解炉辐射段炉管内的反应时间（t=炉管体积/物料体积流量）。控制原则：①与裂解温度匹配（高温短停留，低温长停留），如COT=850℃时，停留时间约0.1-0.3秒；COT=780℃时，停留时间需延长至0.5-1.0秒。②避免过长停留（二次反应加剧，乙烯收率下降）或过短停留（裂解不完全，原料浪费）。③根据原料性质调整（重质原料需更短停留，减少结焦）。（2）列举裂解炉管结焦的4个主要原因及3项预防措施。答案：主要原因：①原料芳烃含量高（易生焦）；②稀释蒸汽比过低（烃分压高，生焦反应加剧）；③停留时间过长（二次反应生成焦前驱体）；④炉管局部过热（如火嘴偏烧导致管壁温不均）。预防措施：①控制原料芳烃含量（如石脑油BMCI值<20）；②维持设计稀释比（如石脑油0.5-0.6）；③优化炉管传热（调整火嘴燃烧，避免局部高温）；④定期烧焦（当管壁温比设计值高50℃或压力降增加20%时，进行蒸汽-空气烧焦）。（3）说明裂解气分离流程中“前脱乙烷”与“前脱丙烷”的区别及适用场景。答案：区别：①前脱乙烷流程：在压缩后先脱除乙烷及更轻组分（C2-），再分离C3+；前脱丙烷流程：先脱除丙烷及更轻组分（C3-），再分离C4+。②前脱乙烷塔操作温度更低（-40℃以下），能耗较高；前脱丙烷塔操作温度较高（-20℃左右），能耗较低。适用场景：①原料中C2以下组分（如乙烷、甲烷）含量高时（如炼厂气为原料），前脱乙烷可减少冷量消耗；②原料中C3以上组分（如石脑油裂解）含量高时，前脱丙烷流程更经济（因C3+重组分冷凝温度高，无需深度冷冻）。（4）分析裂解炉“燃料气压力低”的可能原因及处理步骤。答案：可能原因：①燃料气供应系统故障（如压缩机停机、管网泄漏）；②燃料气分液罐液位过高（液体堵塞管道）；③烧嘴堵塞（局部阻力增大）；④燃料气调节阀故障（开度不足）。处理步骤：①确认燃料气压力低报是否真实（检查现场压力表）；②若分液罐液位高，开启排液阀降低液位；③若烧嘴堵塞，切换备用烧嘴并清理；④若调节阀故障，切手动增大开度或启动旁路；⑤若压力持续下降至联锁值（如<0.1MPa），触发紧急停车（切断进料，通入蒸汽吹扫炉管）。（5）简述裂解装置“三废”处理的关键措施。答案：①废气：裂解炉燃烧废气（含NOx、SOx）通过低氮火嘴（降低NOx）、烟气脱硫（如石灰石-石膏法）处理，排放满足《石油化学工业污染物排放标准》（GB31571-2015）；火炬气（开停工/事故排放）通过分子密封器+地面火炬减少噪音和光污染。②废水：急冷系统含油污水经隔油池+气浮+生化处理（A/O工艺），COD<60mg/L后回用或外排；酸性水（含H₂S、NH3）经汽提塔回收硫化氢（送硫黄回收装置）。③固废：炉管烧焦产生的焦粉（含碳、金属氧化物）送危废处理厂；废催化剂（如急冷油系统阻聚剂废剂）按HW50类危险废物管理，委托有资质单位处置。4.案例分析题（20分）某石脑油裂解装置运行中，DCS显示：裂解炉COT（出口温度）从830℃升至860℃，同时炉管管壁温（TMT）从1050℃升至1120℃，急冷换热器出口温度从380℃升至420℃，裂解气压缩机入口压力从0.12MPa降至0.08MPa。（1）判断可能发生的异常工况及原因。（2）提出应急处理措施。答案：（1）异常工况及原因：①COT和TMT同时升高，可能原因为炉管结焦（结焦导致热阻增大，燃料燃烧热量无法有效传递至物料，需提高炉温维持COT，导致TMT超温）。②急冷换热器出口温度升高，可能因结焦导致急冷换热器换热效率下降（焦层附着在换热管内壁，热阻增大，裂解气冷却效果变差）。③压缩机入口压力下降，可能因裂解气总量减少（结焦导致炉管流通面积减小，物料流量降低）或系统泄漏（但结合其他参数，结焦可能性更大）。（2）应急处理措施：①立即降低裂解炉燃料气流量，控制TMT≤1100℃（避免炉管过热烧穿）；②增大稀释蒸汽流量（从设计0