2024年【裂解(裂化)工艺】考试题库及答案

2024年【裂解(裂化)工艺】考试题库及答案一、单项选择题（每题2分，共30分）1.石油烃类裂解的主要目的是生产（）。A.汽油B.柴油C.乙烯、丙烯D.润滑油答案：C2.以下哪项不是管式裂解炉的核心组成部分？（）A.辐射段B.对流段C.急冷锅炉D.再生器答案：D（再生器为催化裂化装置部件）3.裂解过程中，降低烃分压的主要手段是（）。A.提高操作压力B.加入稀释蒸汽C.减少原料流量D.降低反应温度答案：B（稀释蒸汽可降低烃分压，抑制二次反应）4.催化裂化工艺中，常用的催化剂是（）。A.金属氧化物B.分子筛（沸石）C.活性炭D.氧化铝答案：B（分子筛是催化裂化的核心催化剂）5.裂解炉结焦的主要原因是（）。A.反应温度过低B.停留时间过短C.二次反应生成的多环芳烃缩合D.原料中硫含量过高答案：C（二次反应生成的多环芳烃易缩合结焦）6.急冷油系统的主要作用是（）。A.提高反应温度B.终止裂解反应并回收热量C.分离裂解气中的重组分D.降低催化剂失活速率答案：B（急冷油通过快速降温终止反应，同时回收热量）7.热裂化与催化裂化的主要区别在于（）。A.原料不同B.反应温度不同C.是否使用催化剂D.产物中烯烃含量不同答案：C（催化裂化使用催化剂，热裂化仅靠高温）8.裂解过程中，乙烯收率最高的原料是（）。A.石脑油B.轻柴油C.减压渣油D.乙烷答案：D（乙烷含碳量低，裂解乙烯收率可达80%以上）9.催化裂化装置中，再生器的作用是（）。A.加热原料油B.烧焦再生催化剂C.分离油气与催化剂D.冷却反应产物答案：B（催化剂因结焦失活后，在再生器中烧焦恢复活性）10.裂解反应的主要类型不包括（）。A.断链反应B.脱氢反应C.聚合反应D.异构化反应答案：C（聚合属于二次反应，非主要裂解反应）11.以下哪项不是影响裂解深度的关键参数？（）A.反应温度B.停留时间C.原料含硫量D.烃分压答案：C（原料含硫量主要影响设备腐蚀，非深度关键参数）12.催化裂化工艺中，提高反应温度会（）。A.降低汽油收率B.增加气体产物（如丙烯）C.减少焦炭生成D.降低催化剂活性答案：B（高温促进二次裂化，气体产物增加）13.裂解气深冷分离的核心目的是（）。A.去除水分B.分离烯烃与烷烃C.提高裂解气压力D.回收稀释蒸汽答案：B（通过深冷分离得到高纯度乙烯、丙烯等）14.以下哪种原料不适用于裂解生产烯烃？（）A.天然气（甲烷）B.石脑油C.减压蜡油D.重质燃料油答案：D（重质燃料油含胶质、沥青质多，易结焦，不适宜直接裂解）15.裂解炉辐射段炉管材质通常为（）。A.普通碳钢B.不锈钢（304）C.高镍铬合金（如HK40）D.铝合金答案：C（高镍铬合金耐高温、抗结焦）二、多项选择题（每题3分，共30分）1.石油烃裂解的一次反应包括（）。A.断链反应B.脱氢反应C.聚合反应D.缩合反应E.异构化反应答案：AB（一次反应为生成烯烃的主反应，CD为二次反应，E非主要）2.稀释蒸汽在裂解中的作用包括（）。A.降低烃分压，提高烯烃收率B.防止炉管结焦C.提供反应所需热量D.减少原料分解E.稀释原料，避免局部过热答案：ABE（稀释蒸汽不直接提供热量，主要通过炉管加热）3.催化裂化装置的“三器”通常指（）。A.反应器B.再生器C.分馏塔D.沉降器E.吸收塔答案：ABD（反应器、再生器、沉降器为核心设备）4.影响裂解选择性（目标产物收率）的因素有（）。A.反应温度B.停留时间C.原料组成D.烃分压E.催化剂活性答案：ABCD（裂解为热反应，无催化剂，E不选）5.裂解炉结焦的危害包括（）。A.炉管传热效率下降B.炉管阻力增加，能耗上升C.烯烃收率降低D.炉管局部过热，缩短寿命E.原料转化率提高答案：ABCD（结焦会阻碍传热，降低转化率）6.催化裂化催化剂的组成包括（）。A.活性组分（分子筛）B.基质（如氧化铝）C.粘结剂D.助催化剂（如稀土元素）E.载体（如硅胶）答案：ABCD（基质、粘结剂、活性组分、助催化剂为主要成分）7.裂解气预处理步骤包括（）。A.脱酸性气体（CO₂、H₂S）B.脱水C.脱炔烃（如乙炔）D.脱甲烷E.脱乙烷答案：ABC（脱甲烷、乙烷属于深冷分离阶段）8.热裂化的缺点有（）。A.汽油辛烷值低B.气体产物多（浪费）C.焦炭产率高D.操作压力高（能耗大）E.原料适应性差答案：ABCD（热裂化原料适应性广，E错误）9.裂解工艺的安全控制要点包括（）。A.裂解炉超温联锁B.稀释蒸汽中断报警C.可燃气体泄漏检测D.急冷系统压力控制E.催化剂再生温度控制（仅催化裂化）答案：ABCD（E属于催化裂化安全点）10.以下关于裂解与裂化的描述正确的是（）。A.裂解是深度裂化，目标产物为烯烃B.裂化目标产物为汽油、柴油C.裂解温度（750900℃）高于裂化（450530℃）D.裂解无需催化剂，裂化（催化裂化）需催化剂E.裂解原料更重（如渣油），裂化原料较轻（如石脑油）答案：ABCD（裂解原料较轻，裂化可处理重质原料，E错误）三、填空题（每题2分，共20分）1.管式裂解炉的辐射段是（）的主要区域，原料在此发生裂解反应。答案：高温裂解2.催化裂化工艺中，催化剂与油气在（）内接触反应，反应后催化剂经（）进入再生器。答案：提升管（或反应器）；沉降器3.裂解过程中，停留时间过短会导致（），过长会导致（）。答案：原料转化率低；二次反应加剧（或结焦严重）4.稀释蒸汽与原料烃的质量比称为（），其典型范围为（）。答案：稀释比；0.30.6（或根据原料调整）5.催化裂化的主要反应包括（）、异构化、氢转移和缩合反应。答案：裂化（或断链）6.裂解气深冷分离的关键步骤是（），通过低温将烃类液化后精馏分离。答案：压缩与制冷7.裂解炉结焦后需进行（）操作，通常采用（）作为除焦介质。答案：清焦；水蒸气空气混合物8.催化裂化装置中，分馏塔的作用是将反应产物分离为（）、柴油、回炼油等。答案：汽油（或粗汽油）9.烃分压降低时，裂解反应的一次反应速率（），二次反应速率（）。答案：提高；降低10.裂解原料的族组成常用（）表示，其中（）含量越高，乙烯收率越高。答案：PONA值（烷烃、烯烃、环烷烃、芳烃）；烷烃（或P）四、简答题（共30分）1.（封闭型）简述管式裂解炉的基本结构及各部分作用。（6分）答案：管式裂解炉主要由辐射段、对流段和燃烧系统组成。辐射段：设有炉管（裂解管），是高温裂解反应的核心区域，通过燃料燃烧提供裂解所需热量（约70%80%）。对流段：利用辐射段排出的高温烟气预热原料、稀释蒸汽及锅炉给水，回收热量，提高热效率。燃烧系统：包括燃烧器、燃料供应管道等，提供辐射段所需的热源（燃料为天然气或燃料油）。2.（封闭型）对比热裂化与催化裂化的工艺特点（至少4点）。（8分）答案：①反应条件：热裂化温度（500700℃）、压力（27MPa）高于催化裂化（450530℃、0.10.3MPa）。②催化剂：热裂化无催化剂，催化裂化使用分子筛催化剂。③产物质量：催化裂化汽油辛烷值（RON8090）高于热裂化（RON5070），且气体中烯烃含量更高。④焦炭产率：热裂化焦炭产率（5%10%）高于催化裂化（2%5%）。⑤原料适应性：催化裂化可处理更重的原料（如减压蜡油），热裂化原料较轻。3.（开放型）分析裂解炉出口温度波动对生产的影响及调整措施。（8分）答案：影响：温度过高：二次反应加剧，结焦速率加快，烯烃收率下降，炉管寿命缩短。温度过低：原料转化率不足，乙烯等目标产物收率降低，未反应原料循环量增加，能耗上升。调整措施：优化燃料供应量（如天然气/燃料油流量），稳定辐射段热负荷。检查燃烧器工作状态，确保燃烧均匀（避免局部过热或过冷）。调整原料与稀释蒸汽的流量配比，确保烃分压稳定（温度波动可能由进料量变化引起）。定期清理对流段积灰，保证热量回收效率，避免烟气温度异常影响辐射段温度。4.（开放型）催化裂化催化剂失活的主要原因有哪些？如何再生？（8分）答案：失活原因：①结焦（积炭）：反应过程中生成的焦炭覆盖催化剂活性中心，导致活性下降（主要原因）。②中毒：原料中的重金属（如Ni、V、Fe）沉积在催化剂表面，破坏分子筛结构；碱性氮化物吸附在酸性中心，中和酸性。③热失活：再生器温度过高（>750℃）导致分子筛骨架脱铝，比表面积下降。再生方法：催化剂与油气分离后进入再生器，与空气接触，在650700℃下烧焦（主要反应：C+O₂→CO₂，CO+O₂→CO₂），烧除积炭，恢复活性。再生后的催化剂返回反应器循环使用。五、应用题（共30分）1.（计算题）某裂解装置使用石脑油（平均分子式C₆H₁₄）为原料，进料量为1000kg/h，反应后得到乙烯280kg/h、丙烯120kg/h、其他产物（甲烷、丁二烯等）200kg/h，未反应原料100kg/h。计算：（1）原料转化率；（2）乙烯收率（以质量计）。（10分）（注：C原子量12，H原子量1）答案：（1）原料转化率=（进料量未反应量）/进料量×100%=（1000100）/1000×100%=90%。（2）乙烯收率=乙烯产量/原料中可转化为乙烯的碳氢总量×100%。石脑油摩尔质量=6×12+14×1=86g/mol，1000kg=1000000g，物质的量=1000000/86≈11627.9mol。每个C₆H₁₄分子含6个C原子，总C原子物质的量=11627.9×6≈69767.4mol。乙烯（C₂H₄）摩尔质量=28g/mol，280kg=280000g，物质的量=280000/28=10000mol，含C原子物质的量=10000×2=20000mol。乙烯收率=（20000/69767.4）×100%≈28.7%（或直接用质量收率=280/1000×100%=28%，需明确题意要求，此处按碳转化率计算更准确）。2.（分析题）某裂解装置急冷油系统效率下降，表现为急冷后裂解气温度升高（正常40℃，现为60℃）。请分析可能原因及解决措施。（10分）答案：可能原因：①急冷油换热器结垢：裂解气中的重组分（如裂解汽油、燃料油）在换热器管壁沉积，降低传热效率。②急冷油循环量不足：泵故障、管路堵塞或阀门开度不够，导致油量减少，无法有效降温。③急冷油温度过高：急冷油冷却器（如空冷器、水冷器）故障，或循环水/空气流量不足，导致急冷油自身温度升高。④裂解气流量突然增大：原料量增加或裂解深度提高，导致裂解气负荷超过急冷系统设计能力。解决措施：①清洗换热器（化学清洗或机械除垢），恢复传热效率。②检查急冷油泵及管路，清理堵塞物，调整阀门开度，确保循环量达标。③排查急冷油冷却器，修复故障（如清理管束、增加循环水流量），降低急冷油温度。④若因裂解气流量增大，需降低裂解炉负荷或优化裂解深度，使急冷系统负荷回到设计范围。3.（综合题）某催化裂化装置原料为减压蜡油（密度0.92g/cm³，含硫0.8%），近期出现汽油收率下降、焦炭产率上升的现象。请结合工艺参数和原料性质分析可能原因，并提出调整建议。（10分）答案：可能原因：①反应温度偏低：低温下裂化反应速率降低，汽油生成量减少，而缩合反应（生成焦炭）相对增强。②催化剂活性下降：催化剂结焦严重（再生器烧焦不彻底）或重金属污染（原料中Ni、V含量高），导致活性中心减少。③原料性质变差：减压蜡油变重（平均碳数增加）、芳烃含量升高（难裂化），或含硫、氮化合物增多（中和催化剂酸性）。④剂油比过低：催化剂与原料接触比