2025年加氢工艺考试题(附答案)

2025年加氢工艺考试题(附答案)一、单项选择题（每题2分，共30分）1.以下哪项不属于加氢工艺的主要反应类型？（）A.加氢脱硫（HDS）B.加氢脱氮（HDN）C.加氢裂化（HCK）D.催化重整（CR）2.加氢催化剂的活性组分通常为（）。A.贵金属（Pt、Pd）B.碱金属（Na、K）C.过渡金属硫化物（Ni-Mo、Co-Mo）D.稀土金属（La、Ce）3.加氢反应器内的主要热量来源是（）。A.原料预热B.反应放热（如脱硫、脱氮、裂化）C.循环氢加热D.炉管辐射热4.加氢工艺中，氢油比（体积比）的常用范围是（）。A.50-200B.200-500C.500-1500D.1500-30005.关于加氢裂化与加氢精制的区别，以下描述错误的是（）。A.加氢裂化的操作压力更高B.加氢精制以脱除杂质为主，加氢裂化以分子断裂为主C.加氢裂化的反应温度低于加氢精制D.加氢裂化产品中低沸点烃类含量更高6.循环氢中硫化氢（H₂S）含量过高会导致（）。A.催化剂活性提升B.设备腐蚀加剧C.氢分压显著升高D.反应深度自动降低7.加氢装置紧急泄压时，通常优先开启（）。A.高压分离器（HPS）顶部泄压阀B.反应器入口泄压阀C.加热炉出口泄压阀D.循环氢压缩机出口泄压阀8.催化剂预硫化的目的是（）。A.去除催化剂中的水分B.使活性金属从氧化态转化为硫化态C.提高催化剂比表面积D.降低催化剂堆密度9.加氢工艺中，空速（LHSV）的定义是（）。A.单位时间原料体积流量与催化剂体积的比值B.单位时间原料质量流量与催化剂质量的比值C.单位时间氢气流量与原料流量的比值D.反应器体积与原料体积流量的比值10.以下哪项不是加氢装置的关键设备？（）A.热高分（热高压分离器）B.冷低分（冷低压分离器）C.胺液再生塔D.催化重整反应器11.加氢反应的热力学特性为（）。A.吸热、体积增大B.吸热、体积减小C.放热、体积增大D.放热、体积减小12.新氢纯度要求通常不低于（）。A.90%B.95%C.99%D.99.9%13.加氢装置开工时，催化剂干燥的主要目的是（）。A.去除物理吸附水B.分解催化剂中的有机杂质C.提高催化剂机械强度D.激活催化剂活性位点14.关于氢分压对加氢反应的影响，以下描述正确的是（）。A.氢分压越高，脱硫、脱氮反应平衡越不利B.氢分压降低会抑制结焦反应C.提高氢分压可提升反应速率和转化率D.氢分压对裂化反应无显著影响15.加氢装置停工时，催化剂钝化的主要目的是（）。A.防止催化剂与空气接触自燃B.去除催化剂表面积碳C.恢复催化剂活性D.降低催化剂堆密度二、填空题（每空1分，共20分）1.加氢反应器按结构分为（）和（），工业中常用（）反应器。2.加氢催化剂的主要组成包括（）、（）和（），其中载体通常为（）。3.加氢工艺中，反应温度的控制范围一般为（）℃，过高会导致（），过低会导致（）。4.循环氢的主要作用是（）、（）和（）。5.高压分离器（HPS）的操作压力一般为（）MPa，温度为（）℃，其作用是（）。6.加氢装置的主要危险介质包括（）、（）和（），其中（）具有强腐蚀性，（）具有易燃易爆性。7.催化剂失活的主要原因包括（）、（）和（）。三、判断题（每题1分，共10分。正确填“√”，错误填“×”）1.加氢裂化反应中，原料分子在催化剂作用下断裂为较小分子，因此产物平均分子量低于原料。（）2.提高反应压力可以无限提升加氢反应的转化率。（）3.催化剂预硫化时，通常使用二硫化碳（CS₂）或DMDS（二甲基二硫）作为硫化剂。（）4.循环氢中甲烷（CH₄）含量过高会降低氢分压，需通过排放废氢补充新氢。（）5.空速增大时，原料在反应器内的停留时间缩短，反应深度增加。（）6.冷氢（反应器内注入的低温氢气）的作用仅为降低床层温度。（）7.胺液（如MEA、DEA）吸收硫化氢（H₂S）是物理吸收过程。（）8.新氢通常补入循环氢压缩机入口，以维持系统氢分压。（）9.反应器床层温差过大（如超过50℃）可能是由于催化剂床层偏流或结焦导致。（）10.加氢装置停工时，应先停止加热炉，再逐步降低进料量，最后切断原料。（）四、简答题（每题6分，共30分）1.简述加氢精制与加氢裂化的主要区别（从目的、原料、操作条件、产品四个方面说明）。2.催化剂失活的常见原因有哪些？如何延缓催化剂失活？3.氢油比在加氢工艺中的作用是什么？过高或过低会带来哪些问题？4.循环氢脱硫（脱除H₂S）的必要性体现在哪些方面？5.加氢装置发生紧急停车（如停电）时，应采取哪些关键操作步骤？五、计算题（共10分）某加氢装置处理量为100t/h的柴油原料（密度0.85g/cm³），催化剂装填体积为50m³，新氢流量为12000Nm³/h，循环氢流量为80000Nm³/h（纯度90%），原料硫含量为1.5%（质量分数），产品硫含量为0.005%（质量分数）。假设硫全部转化为H₂S脱除，氢气密度为0.0899kg/Nm³，硫的摩尔质量为32g/mol，氢的摩尔质量为2g/mol。（1）计算体积空速（LHSV，单位h⁻¹）；（3分）（2）计算总氢油比（体积比，原料体积按20℃液态体积计，柴油20℃密度0.85g/cm³）；（3分）（3）计算理论氢耗（kg/h）。（4分）六、综合分析题（共20分）某加氢装置运行中，反应器床层温度突然从380℃快速升至420℃（设计最高温度为410℃），且床层温差（入口与出口）从25℃扩大至50℃。请分析可能原因及应采取的处理措施。参考答案一、单项选择题1.D2.C3.B4.C5.C6.B7.A8.B9.A10.D11.D12.C13.A14.C15.A二、填空题1.固定床；沸腾床；固定床2.活性组分；载体；助剂；γ-Al₂O₃（γ-氧化铝）3.300-420；催化剂结焦失活；反应深度不足（杂质脱除率低）4.提供反应所需氢气；带走反应热（控制床层温度）；抑制催化剂结焦5.8-18；150-300；分离反应产物中的气相（氢气、轻烃）与液相（生成油）6.氢气（H₂）；硫化氢（H₂S）；轻烃（如甲烷、乙烷）；H₂S；H₂（或轻烃）7.积碳（结焦）；金属沉积（如Ni、V）；中毒（如砷、钠等杂质）三、判断题1.√2.×（受平衡限制，压力过高可能加剧裂化副反应）3.√4.√5.×（停留时间缩短，反应深度降低）6.×（还可调节床层温度分布，避免局部过热）7.×（化学吸收，生成硫氢化物）8.√9.√10.×（应先切断原料，再停加热炉，防止催化剂超温结焦）四、简答题1.加氢精制与加氢裂化的区别：-目的：加氢精制以脱除硫、氮、氧等杂质及部分芳烃饱和为主，改善产品质量；加氢裂化以将大分子烃类断裂为小分子烃类为主，提高轻质油收率。-原料：加氢精制原料为含杂质的油品（如直馏柴油、焦化柴油）；加氢裂化原料更重（如减压蜡油、脱沥青油）。-操作条件：加氢精制压力较低（3-10MPa）、温度300-400℃；加氢裂化压力更高（10-20MPa）、温度360-450℃。-产品：加氢精制产品为优质燃料油（如清洁柴油）；加氢裂化产品为汽油、煤油、柴油等轻质油，且产品饱和度高、安定性好。2.催化剂失活原因及延缓措施：-原因：①积碳（结焦）：反应中生成的焦炭覆盖活性位点；②金属沉积：原料中重金属（Ni、V等）沉积在催化剂表面；③中毒：碱性氮、砷、钠等杂质与活性位点结合；④烧结：高温导致催化剂晶粒长大，比表面积下降。-延缓措施：①控制反应温度（避免超温）；②优化原料预处理（脱除重金属、杂质）；③适当提高氢分压（抑制结焦）；④定期注硫（维持催化剂硫化态）；⑤控制空速（避免停留时间过长加剧结焦）。3.氢油比的作用及影响：-作用：①携带反应热，防止床层超温；②提供足够氢气浓度，维持氢分压；③稀释原料，降低反应物浓度，抑制结焦。-过高：增加循环氢压缩机负荷，能耗上升；可能导致反应温度难以维持（热量被过多氢气带走）。-过低：氢分压不足，反应速率下降；热量无法及时带走，床层易超温结焦；原料浓度过高，结焦加剧。4.循环氢脱硫的必要性：-防止催化剂中毒：过高的H₂S会与加氢脱氮（HDN）催化剂活性位点结合（尤其对于Ni-Mo型催化剂），抑制脱氮反应。-减少设备腐蚀：H₂S与水反应生成H₂S-H₂O腐蚀体系，加剧高压设备（如换热器、分离器）的腐蚀。-提高氢纯度：脱除H₂S后，循环氢中有效氢含量增加，可降低新氢补充量，降低能耗。5.紧急停车操作步骤：-立即切断原料进料（关闭进料阀），停止注硫、注氨等助剂。-停加热炉（关闭燃料气/油阀），开启炉管吹扫蒸汽（防止炉管结焦）。-启动紧急泄压系统（根据情况选择一级或二级泄压），将系统压力降至安全范围（如0.7MPa）。-停循环氢压缩机，关闭出入口阀，防止氢气倒窜；若有备用机，尝试启动维持循环（若停电则无法启动）。-向反应器、高压系统通入氮气置换（维持正压，防止空气进入），降低床层温度。-检查各塔、容器液位，防止满罐或抽空；关闭所有调节阀，切断动力源（电、气）。五、计算题（1）体积空速（LHSV）：原料体积流量=质量流量/密度=(100×10³kg/h)/(0.85×10³kg/m³)≈117.65m³/hLHSV=原料体积流量/催化剂体积=117.65m³/h/50m³≈2.35h⁻¹（2）总氢油比：总氢气体积流量=新氢流量+循环氢流量=12000+80000=92000Nm³/h原料体积（20℃液态）=117.65m³/h=117650L/h（1m³=1000L）氢油比=总氢气体积流量/原料体积流量=92000Nm³/h/117.65m³/h≈782（体积比）（3）理论氢耗：原料中硫质量流量=100×10³kg/h×1.5%=1500kg/h产品中硫质量流量=100×10³kg/h×0.005%=5kg/h脱除硫质量流量=1500-5=1495kg/h硫的物质的量=1495×10³g/32g/mol≈46718.75mol/h反应式：S+H₂→H₂S，1molS消耗1molH₂氢耗物质的量=46718.75mol/h氢耗质量=46718.75mol/h×2g/mol=93437.5g/h=93.44kg/h六、综合分析题可能原因：1.原料性质突变：如原料干点升高（重组分增加）、硫/氮含量突然增大，反应放热增加。2.催化剂活性异常：催化剂预硫化不充分（活性金属未完全硫化）或再生后活性过高，导致反应速率激增。3.冷氢系统故障：冷氢阀卡阻、冷氢流量不足（如循环氢压缩机故障），无法及时带走反应热。4.仪表误报或控制失灵：温度测点故障（显示值偏高）、进料流量调节阀失控（实际进料量高于设定值）。5.反应热计算偏差：原料中烯烃含量过高（未检测到），烯烃加氢放热远大于脱硫/脱氮放热。处理措施：1.立即增大冷氢注入量（检查冷氢阀开度，若卡阻则手动调节），降低反应器入口温度（如降低加热炉出口温度）。2.降低进料量（若进料调节阀可控），减少反应物料量以降低总放热量；若进料量无法调