2024年【裂解(裂化)工艺】考试试卷及答案

2024年【裂解(裂化)工艺】考试试卷及答案一、单项选择题（每题2分，共20题，40分）1.以下关于烃类热裂解与催化裂化的本质区别，正确的是（）A.热裂解需催化剂，催化裂化无需催化剂B.热裂解温度更高（750900℃），催化裂化温度较低（450550℃）C.热裂解主要产物为汽油，催化裂化主要产物为乙烯、丙烯D.热裂解压力更高，催化裂化压力更低答案：B2.工业上最常用的裂解原料是（）A.石脑油（轻油）B.减压渣油C.柴油D.润滑油答案：A3.乙烷裂解制乙烯时，主要副反应是（）A.脱氢生成乙炔B.聚合生成芳烃C.缩合生成焦炭D.异构化生成丙烷答案：A4.管式裂解炉中，急冷锅炉的核心作用是（）A.回收烟气余热B.快速降低裂解气温度（<300℃）以终止二次反应C.提高裂解气压力D.分离裂解产物中的重组分答案：B5.加氢裂化工艺中，常用的双功能催化剂组分为（）A.金属氧化物（酸性）+分子筛（加氢）B.分子筛（酸性）+金属硫化物（加氢）C.氧化铝（酸性）+贵金属（加氢）D.硅胶（酸性）+镍钼合金（加氢）答案：B6.延迟焦化工艺中，焦炭塔的操作温度范围是（）A.300400℃B.450500℃C.550600℃D.650700℃答案：B7.衡量裂解深度的关键指标是（）A.原料转化率B.乙烯收率C.裂解气中氢含量D.甲烷与乙烷的摩尔比答案：B8.裂解炉管材质通常选用（）A.20号钢（碳钢）B.1Cr18Ni9Ti（不锈钢）C.HK40（高铬镍合金）D.Q235（普通碳素钢）答案：C9.以下不属于裂解气预处理步骤的是（）A.酸性气体脱除（脱H₂S、CO₂）B.脱水（分子筛干燥）C.脱炔（催化加氢）D.分离乙烯与丙烯答案：D10.催化裂化装置中，再生器的主要功能是（）A.加热原料油B.烧焦恢复催化剂活性C.分离油气与催化剂D.提升反应压力答案：B11.热裂解反应的自由基链反应步骤不包括（）A.链引发B.链增长C.链终止D.链转移答案：D（注：自由基反应包括引发、增长、终止，链转移属于离子型反应步骤）12.加氢裂化工艺中，氢分压的典型范围是（）A.13MPaB.510MPaC.1220MPaD.2530MPa答案：C13.以下裂解炉类型中，属于毫秒炉的是（）A.SRTⅢ型（短停留时间炉）B.USC型（超选择性裂解炉）C.MTL型（毫秒裂解炉）D.Pyrocrack型（德国鲁奇炉）答案：C14.裂解过程中，结焦的主要原因是（）A.原料含硫量过高B.停留时间过长，二次反应生成多环芳烃并缩合C.反应压力过低D.催化剂活性过高答案：B15.催化裂化的主要反应类型不包括（）A.分解反应B.异构化反应C.缩合反应D.氢转移反应答案：C（缩合反应是热裂解的副反应，催化裂化以分解、异构化、氢转移为主）16.乙烯装置中，冷箱的作用是（）A.脱除裂解气中的水分B.利用深冷分离（100℃以下）实现组分分离C.降低裂解炉排烟温度D.储存液态乙烯产品答案：B17.以下关于裂解原料族组成（PONA值）的描述，错误的是（）A.P（烷烃）含量越高，乙烯收率越高B.O（烯烃）含量高会增加结焦倾向C.N（环烷烃）含量高，乙烯收率较低但丙烯收率较高D.A（芳烃）含量高，裂解易生成焦炭答案：C（环烷烃裂解乙烯收率低于烷烃，但丙烯收率不一定更高）18.延迟焦化的“延迟”是指（）A.原料油在加热炉中快速升温，延迟在焦炭塔中发生生焦反应B.焦炭塔切换操作的时间延迟C.加热炉出口温度延迟达到设定值D.油气在分馏塔中的分离延迟答案：A19.裂解炉辐射段的热负荷占总热负荷的比例约为（）A.20%30%B.40%50%C.60%70%D.80%90%答案：D20.以下关于裂解气压缩的描述，错误的是（）A.采用多段压缩（35段）以避免温度过高B.段间设置冷却器以降低气体温度C.压缩后的裂解气压力通常为34MPaD.压缩目的是提高分离效率，无需考虑设备材质答案：D（压缩需考虑材质耐高压和腐蚀）二、多项选择题（每题3分，共10题，30分）1.影响烃类裂解反应的主要因素包括（）A.反应温度B.停留时间C.烃分压（稀释蒸汽量）D.原料组成答案：ABCD2.管式裂解炉的主要组成部分包括（）A.辐射段（炉管、燃烧器）B.对流段（预热原料、蒸汽）C.急冷系统（急冷锅炉、急冷油/水塔）D.再生器（烧焦恢复催化剂）答案：ABC（再生器属于催化裂化装置）3.加氢裂化工艺的优点包括（）A.原料适应性广（可处理高硫、高氮原料）B.产品质量好（低硫、低芳烃、高辛烷值）C.操作压力低，设备投资少D.液体收率高（接近100%）答案：ABD（加氢裂化操作压力高）4.裂解气中酸性气体（H₂S、CO₂）的脱除方法有（）A.乙醇胺法（化学吸收）B.氢氧化钠溶液洗涤（化学吸收）C.分子筛吸附（物理吸附）D.膜分离法答案：AB（分子筛主要用于脱水，膜分离工业应用较少）5.催化裂化装置的“三器”指（）A.反应器B.再生器C.分馏塔D.沉降器答案：ABD（沉降器用于分离油气与催化剂）6.裂解炉结焦的判断依据包括（）A.炉管表面温度（管壁温）升高B.裂解炉入口压力下降C.乙烯收率下降D.急冷锅炉出口温度升高答案：ACD（结焦会导致炉管阻力增大，入口压力上升）7.以下属于二次裂解反应的是（）A.乙烷脱氢生成乙烯B.乙烯聚合生成丁二烯C.丁二烯环化生成芳烃D.正庚烷分解为丙烯和丁烯答案：BC（一次反应为原料分解为小分子烯烃，二次反应为烯烃进一步反应）8.延迟焦化的主要产品包括（）A.干气（C₁C₂）B.液化石油气（C₃C₄）C.汽油、柴油D.石油焦答案：ABCD9.裂解过程中加入稀释蒸汽的作用有（）A.降低烃分压，抑制二次反应（聚合、缩合）B.提供反应所需热量（蒸汽热容大）C.减少炉管结焦（蒸汽与焦炭反应：C+H₂O→CO+H₂）D.提高裂解气压力，便于压缩答案：ABC（稀释蒸汽降低分压，不提高压力）10.加氢裂化催化剂失活的主要原因有（）A.积炭覆盖活性位点B.金属（如Ni、V）沉积C.硫、氮中毒（暂时失活）D.高温导致催化剂烧结答案：ABCD三、填空题（每空1分，共20空，20分）1.烃类热裂解的主要目的产物是______，催化裂化的主要目的产物是______。答案：乙烯（或低碳烯烃）；汽油（或轻质燃料油）2.管式裂解炉中，辐射段炉管的排列方式通常为______（选填“单程”“双程”或“多程”），以实现______停留时间（选填“长”或“短”）。答案：多程；短3.加氢裂化工艺中，原料油需先经______（设备）脱除金属杂质，再进入反应器与______（物质）接触反应。答案：预处理反应器（或保护反应器）；氢气4.裂解气深冷分离的关键步骤是______，其原理是利用各组分的______差异实现分离。答案：精馏（或低温精馏）；沸点5.催化裂化催化剂的主要活性组分是______，其作用是提供______（选填“酸性位点”或“加氢位点”）。答案：分子筛（如Y型分子筛）；酸性位点6.延迟焦化过程中，原料油在______（设备）中被加热至______℃左右，然后进入焦炭塔发生生焦反应。答案：加热炉；5007.裂解炉的热效率通常为______%（范围），提高热效率的主要措施是回收______（部位）的余热。答案：8595；对流段（或排烟）8.裂解反应的自由基链引发步骤是______（选填“吸热”或“放热”）过程，链增长步骤______（选填“吸热”或“放热”）。答案：吸热；放热9.加氢裂化的反应类型包括______、______和异构化反应（至少填两种）。答案：加氢分解（或氢解）；加氢饱和（或芳烃加氢）10.裂解炉管结焦后，需通过______（方法）清焦，其原理是______（化学反应式）。答案：蒸汽空气烧焦法；C+O₂→CO₂、C+H₂O→CO+H₂四、简答题（共3题，20分）1.（6分）简述“高温短停留时间”对裂解反应的影响（从一次反应与二次反应角度分析）。答案：①高温促进一次反应（烃分解为低碳烯烃）的进行，因为一次反应活化能较高（约293335kJ/mol），高温下反应速率显著提升；②短停留时间可减少二次反应（烯烃进一步聚合、环化、缩合）的发生，因为二次反应活化能较低（约125209kJ/mol），需较长时间积累；③综合效果：提高乙烯等目标产物的收率，降低焦炭和芳烃的生成量。2.（7分）对比热裂解与催化裂化的工艺特点（从原料、催化剂、温度、主要产物、压力五方面）。答案：|对比项|热裂解|催化裂化||||||原料|轻质烃（石脑油、轻柴油）|重质油（减压蜡油、渣油）||催化剂|无需催化剂|需酸性催化剂（分子筛）||温度|750900℃（高温）|450550℃（中温）||主要产物|乙烯、丙烯（低碳烯烃）|汽油、柴油（轻质燃料油）||压力|低压（0.10.3MPa）|常压或微正压（0.150.3MPa）|3.（7分）分析加氢裂化工艺中“氢分压”对反应的影响（从催化剂寿命、产物质量、副反应三方面）。答案：①催化剂寿命：高氢分压可抑制积炭生成（氢气与中间产物反应，减少多环芳烃缩合），延长催化剂失活周期；②产物质量：高氢分压促进加氢饱和反应（如芳烃加氢生成环烷烃），降低产物硫、氮含量，提高产品安定性；③副反应：低氢分压时，裂化反应占主导，可能导致过度分解（生成干气）；高氢分压时，加氢反应增强，液体收率提高，但能耗增加。五、计算题（共2题，20分）1.（10分）某乙烯装置以乙烷为原料进行裂解，进料量为10000kg/h，乙烷转化率为65%，乙烯选择性为80%（选择性=生成乙烯的乙烷量/转化的乙烷量）。计算：（1）乙烯的生成量（kg/h）；（2）未反应的乙烷量（kg/h）。（原子量：C=12，H=1）答案：（1）乙烷（C₂H₆）摩尔质量=30g/mol，进料摩尔量=10000×1000g/30g/mol≈333333.3mol/h转化的乙烷量=333333.3mol/h×65%≈216666.7mol/h生成乙烯的乙烷量=216666.7mol/h×80%≈173333.3mol/h乙烯（C₂H₄）摩尔质量=28g/mol，乙烯生成量=173333.3mol/h×28g/mol≈4853333g/h=4853.3kg/h（2）未反应的乙烷量=进料量×(1转化率)=10000kg/h×(165%)=3500kg/h2.（10分）某裂解炉辐射段炉管内物料流量为5000kg/h（平均比热容2.5kJ/(kg·℃)），入口温度为550℃，出口温度为820℃。若燃料燃烧提供的热量中85%用于物料升温，计算燃料的热负荷（单位：MJ/h）。答案：物料升温所需热量Q=流量×比热容×温差=5000kg/h×2.5kJ/(kg·℃)×(820550)℃=5000×2.5×270=3,375,000kJ/h=3375MJ/h燃料热负荷=Q/热效率=3375MJ/h/85%≈3970.6MJ/h六、综合分析题（共1题，20分）某石化企业乙烯装置裂解炉运行过程中，出现以下异常现象：炉管管壁温度（T101）从正常680℃升至720℃，裂解炉入口压力（P101）从0.2MPa升至0.25MPa，乙烯收率从30%降至27%。结合裂解工艺知识，分析可能原因及应对措施。答案：可能原因分析：（1）炉管结焦：结焦导致炉管内表面积炭，热阻增大，物料吸热减少，需提高燃料量维持出口温度，导致管壁温度升高；同时结焦使炉管流通截面积减小，物料流动阻力增大，入口压力上升；结焦还会促进二次反应（如烯烃聚合），降低乙烯收率。（2）原料性质变化：若原料中芳烃（A）或环烷烃（N）含量增加，裂解时更易结焦，且一次反应乙烯收率降低。（3）操作参数波动：如稀释蒸汽量减少（烃