05-06的化学工艺学第一个学期考试A卷答案

1、20052006学年第1学期石油加工工艺学科目考试试题A卷判断题（对的打,错的打x,每小1分，共10分）1、许多热破坏加工过程早被催化过程淘汰，只有减粘裂化和焦炭化过程仍作为重油深度加工的手段被继续采用。（V）2催化裂化与加氢裂化同是将大分子裂解为小分子的化学反应，但催化裂化是添氢过程，而加氢裂化是脱碳过程（X）3催化裂化的原料一般为减压馏分油，用常压渣油作原料时称为渣油催化裂化;渣油催化裂化产生热量多是因为原料残炭高的缘故。（V）渣油催化裂化的反应速度取决于吸附一-反应一-脱附过程中的脱附脱速度。（X）5提升管式催化裂化催化剂由无定形硅酸铝和金属组分组成。（X）某催化裂化装置运转到一定时间后

2、发现气体和焦炭的产率突然增加，而汽油的产率却突然下降，说明催化剂被重金属污染了。（V）7流化床的形成主要分三个阶段：固定床阶段、流化床阶段和流化输送阶段。（V）8、加氢裂化催化剂载体是无定形硅酸铝和分子筛，本身没有催化活性。（X）9、加氢裂化液体体积收率可以大于100%。（V）10、加氢裂化产品的一个特点是异构物特别多。（V）二、填空题（每小题2分，共30分）1、热破坏加工过程主要有热裂化、减粘裂化、延迟焦化等。2、石油焦是延迟焦化过程主要产品之一。主要分海绵状焦、蜂窝焦、针状焦等三种类型。3、催化裂化装置的主要产品有：干气、液化气、汽油、柴油等。4催化裂化牛产流程主要由反应-再生、分馏、吸收

3、稳定以及烟气能量回收等系统组成。催化裂化过程主要的化学反应是裂化、异构化、氢转移、芳构化以及叠合反应等。6催化裂化过程中，隽合反应和脱氢反应不是我们所希望的反应。催化裂化催化剂上的焦炭，包括催化炭、附加炭和可汽提炭。加氢裂化催化剂是一种具有酸性中心和加氢脱氢中心的双功能催化剂。加氢裂化催化剂硫化的目的是将金属氧化物转化为金属硫化物。加氢裂化过程中有大量的循环氢，其主要作用是保护催化剂和带出反应热。一段加氢裂化有三种不同的操方案，即一次通过、尾油部分循环、尾油全部循环。无定型硅酸铝催化剂之所以有催化活性，是因为它具有酸性、能给原料分子提供质子、使之形成正碳离子。反应温度高则反应速度止、能提高转化

4、率，但温度对热裂化反应速度的影响比对催化裂化反应速度的影响大得多。再生器的取热方式有内外两种，内取热投资少操作简便，外取热具有热量可调、操作灵活、维修方便等特点。加氢裂化过程中，加氢反应是强放热反应、裂解反应是吸热反应、总的结果是放热反应，反应热多少与原料性质和反应温度等有关。三名词解释（每小题3分，共15分）1催化裂化：催化裂化是在0.10.3MPa、500左右的温度及催化剂作用下，重质原料油发生以裂解为主的一系列化学反应，转化为气体、汽油、柴油、油浆及焦炭的工艺过程。2催化剂活性：催化剂的活性就是能加快反应速度的性能。3.二次燃烧：由过剩02含量太高，再生器密相床烧焦产生的CO在稀相段或集

5、气室燃烧，放出大量热量而烧坏设备。4加氢裂化：加氢裂化是在一定氢压、较高温度和催化剂的作用下，重质油品发生以加氢裂化为主的一系列化学反应，转化为优质轻质油品的加工工艺过程。5.氢转移反应：某烃分子上的氢脱下来立即加到另一烯烃分子上使之饱和的反应。简答题（每小题4分，共20分）1为什么说催化裂化在石油二次加工中占据着最重要的地位？答：催化裂化可将占原油70%左右的重质油品转化为优质的液化气、汽油和柴油，产率可达90%以以上。所产裂化气体含有大量稀烃，分离出来可作化工原料；催化汽油占汽油总量的80%左右；且质量好，辛烷值达80以上；柴油含有大量芳烃，分离出来可作为化工原料。催化裂化设备较简单，产品

6、收率高、质量好，生产成本较低;虽然加氢裂化能生产质量更好、收率更高的汽油和柴油，但设备复杂、生产成本高。所以催化裂化在石油二次加工中占据着最重要的地位。简述流化床的形成和转化；答：流化床形成和转化为三个阶段：当流体速度较低时为固定床阶段，此时床层压力降与流速成正比；当流体速度大于某一数值（临界流化速度）而小于某一数值（带出速度）时，固体微粒便流化起来，此为流化阶段，床层压力降与流体速度无关而基本保持不变。当流体速度大于某一数值（带出速度）时，固体微粒便被流体带出床层，此为带出阶段，床层压力降随流体速度增大而下降。3简述无定型硅铝催化剂和分子筛催化剂的活性来源.答：无定型硅铝催化剂具有酸性，能给

7、原料提供氢持子使之成为正碳离子。分子筛催化剂的活性来源是：错误！未找到引用源。多价阳离子对水分子的极化加强，提高了持子酸浓度；错误！未找到引用源。多价阳离子在分子筛晶格中不对称分布产生很强的静电场，对被只附的烃分子起极化作用使之进行正碳离子反应。加氢裂化中循环氢的作用之一是保护催化剂，试说明循环氢是如何保护催化剂的。答：叠合和缩合反应生成焦炭吸附在催化剂上使催化剂失去活性。保护催化剂就是抑制烃类的叠合和缩合反应。叠合和缩合反应的脱氢反应。加氢与脱氢是可逆反应，增加氢气浓度可使反应向加氢方向进行，减少和抑制叠合和缩合反应。再生器的稀相段直径为什么要比密相段大？。答：因为密相段的气体流速较大，携带

8、较多催化剂颗粒，由于稀相段直径较大，气体流速会减慢，使大部分催化剂沉降下来，回到密相段，维持密相床的正常流化。五、标出下图的设备名称和各物流名称。（10分）-X训IILfv13止匚n0L-L幷T忆或rIIIi61八戶*丿*第五题图催化裂化工艺流程1再生器稀相段；2反应器稀相段;3提升管反应器；4一加热炉;5回炼油罐;6分馏塔.错误！未找到引用源。一烟气;错误！未找到引用源。一主风;错误！未找到引用源。一预提升蒸气；错误！未找到引用源。一新鲜原料油;错误！未找到引用源。一汽提蒸汽；错误！未找到引用源。一富气;错误！未找到引用源。一粗汽油;错误！未找到引用源。一轻柴油;错误！未找到引用源。一重柴油

9、;错误！未找到引用源。一油浆.计算题（15分）某加氢裂化催化剂初期活性为409r,末期允许最高温度为445C,若每次再生活性丧失10C,温升系数为0.2C/天.可再生二次,问该催化剂总使用期限为多少天。（5分）解：催化剂活性降低时，为达到同样转化率，要提高反应温度。错误！未找到引用源。新催化剂到第一次再生天数：（445-409）/0.2=180天；错误！未找到引用源。第一次再生后到第二次再生天数：445-（409+10）/0.2=130天；错误！未找到引用源。第二次再生后可使用天数：445-（409+10+10）/0.2=80天；总使用期限=错误！未找到引用源。+错误！未找到引用源。+错误！未

10、找到引用源。=180+130+80=390天。2、某反应器顶部标高26446mm,压力为550mmHg,底部标高16465mm,压力为635mmHg,求反应器床层密度。若反应器直径为6.4m，问床层催化剂藏量为多少吨?（10分）解：P=635550=85/755=0.1126kg/cm2=1126kg/m2.H=2644616465=9981mm=9.981mp=P/AH=1126/9.981=112.81kg/m3.W=FAP=0.785X6.42X1126=36205kg=36.205吨20052006学年第1学期石油加工工艺学科目考査试题B卷判断题（对的打,错的打X,每题1分，共10分）

11、1减粘裂化就是浅度的热裂化。（V）2催化裂化用的原料越重,焦炭产率越高，再生时产生的热量越多。（V）3提升管反应器反应的特点是采用了分子筛催化剂，反应速度快时间短，不易产生返混及二次反应。（V）4某催化裂化装置某日发现裂解气体中氢含量突然增加，是因为催化剂被重金属污染，产生较多的脱氢反应的缘故。（V）5在提升管中催化剂上升的速度比气体上升的速度慢，此现象称为噎噻现象。（V）6旋风分离器是利用气、固两相所产生的离心力不同而进行分离的。（V）7含q,C2多的气体称为富气。（X）&催化裂化稳定塔的目的是为了脱除汽油中轻组分，使汽油的蒸汽压合格。（V）9加氢裂化产品的一个特点是异构物特别多。（V）10

12、加氢裂化反应综合起来是吸热反应。（X）二、填空题（每小题2分，共20分）1延迟焦化的原料是贫氢重质残油；产品主要有:气体、汽油、柴油、蜡油、石油焦等。2催化裂化牛产流稈主要由反应再生系统、分馏系统、吸收稳定系统、烟气能量回收系统等等组成。3催化裂化气体中C3、C4烃类含量多，_热裂化气体中q、C2烃类多。4催化裂化过程中，最主要的反应是裂解反应；最不希望的反应是叠合反应。5.催化裂化速度与原料的吸附速度和反应速度有关，与反应产物的脱附速度有关。6分子筛的催化活性比无定形硅酸铝高得多，这是因为分子筛是晶体结构，比表面积比无定形硅酸铝大得多。7.流化态的类型分为散式流化和聚式流化,密相床催化裂化中

13、的流化属于聚式流化。&加氢裂化催化剂的金属组分具有加氢脱氢活性:而无定型硅酸铝和分子筛等载体则具有酸性活性。一段加氢裂化有三种不同的操方案，即一次通过、尾油部分循环、尾油全部循环。加氢裂化反应主要有裂化和加氢、异构化、氢解、环化和叠合等反应。三名词解释（每小题3分，共15分）1催化裂化：催化裂化是在0.10.3MPa、500左右的温度及催化剂作用下，重质原料油发生以裂解为主的一系列化学反应，转化为气体、汽油、柴油、油浆及焦炭的工艺过程。2催化剂选择性：催化剂增加目的产物或改善产品质量的性能称为催化剂的选择性。减粘裂化：减粘裂化是以降低重质原料油粘度及凝点为主的热破坏加工过程。4碳堆积：再生器烧

14、焦能力低或供氧不足，反应生成的焦炭烧为完全，使催化剂活性及选择性下降，又至使反应时生焦量增大，再生器烧焦更不完全，这样造成恶性循环，使催化剂上焦炭迅速增大，这就是碳堆积。5.空速：单位时间内单位体积催化剂所通过的原料油体积数。四、问答题（每小题5分，共25分）1催化裂化的原料和产品有什么特点？答：主要原料有：减压馏分油、蜡下油、焦化蜡油、常压重油等。减压馏分油和蜡下油含金属、残炭、沥青质、芳烃等较少，容易裂化，轻油收率高。焦化蜡油烯烃和芳烃较多，裂化转化率较低，生焦率较高。常压重油含大量胶质、沥青质和稠环芳烃，重金属、残炭及其它杂质含量高，难裂化，生焦率高。主要产品有液化气、汽油、柴油、油浆等

15、。液化气烯烃含量高，分离后可作为化式原料；汽油辛烷值高、质量好；柴油芳烃含量高，分离后可作化工原料；油浆稠环芳烃含量高，分离后可作橡胶溶剂油，好可作焦化原料生产高质量石油焦。2为什么催化裂化装置的实际操作线速度超过最大流化速度仍能保持密相流化床？答：催化裂化密相流化是聚式流化，虽然实际操作气速高，但气体是成团穿过床层而不是单个分子穿过床层，实际上催化剂微粒中的气流速度并不高，不会超过带出速度，而少量被带出的催化剂经过沉降段沉降和旋风分离器分离后又回到密相床，故仍能保持密相流化床。3简述催化剂汽提目的；答：经反应后的催化剂会吸附有许多油气分子，如果带到再生器，其一会加重再生器烧焦负荷，其二白白浪

16、费的反应生成的油气，产品收率降低。用蒸汽汽提的目的就是除去催化剂上吸附的油气。简述稀相输送和密相输送原理；答：稀相输送是靠气体的流动来推动固体颗粒而进行输送的，气体要有足够的线速度。密相输送时固体颗粒不是被气体推动加速，而是在少量气体松动的流化状态下靠静压差的推动来进行输送的。5简述加氢裂化一段、两段、串联流程的优缺点。一段加氢裂化流程较简单，航煤收率高，但汽油收率较低，操作不够灵活，只能处理较好的原料油；串联流程操作较灵活，可最大限度地生产汽油、航煤和柴油，但航煤收率偏低；两段流程操作最灵活，可处理高比重、高干点、高硫、高残炭及高氮的原料，汽油、煤油、柴油收率较高，但流程较复杂，操作费用较高

17、。五、标出下图的设备名称和各物流名称。(10分)第五题图一段加氢裂化工艺流程示意图1一新氢压缩机；2反应器;3高压分离器;4稳定塔;5加热炉;6分馏塔.错误！未找到引用源。一新氢;错误！未找到引用源。一原料油;错误！未找到引用源。一软化水;错误！未找到引用源。一循环氢;错误！未找到引用源。一液化气；错误！未找到引用源。一汽油;错误！未找到引用源。一煤油;错误！未找到引用源。一柴油；错误！未找到引用源。一污水；错误！未找到引用源。一尾油.六计算题(20分)1、试计算某提升管反应器中油气的停留时间。(10分)提升管尺寸：上段直径(内径)1m,长度22m,下段直径(内径)0.8m,长度10m;上段入口处油气流率为5.75m3/s,出口处油气流率为&12m3/s。下段入口处油气流率为2.91m3/s,出口处油气流率为5.25m3/s。解：上段停留时间：平=(8.12-5.75)/Ln(8.12/5.75)=6.867mVs=6.867/(12X0.785)=8.748m/sS=22/8.748=2.515秒。下段停留时间：平=(5.25-2.91)/Ln(5.25/2.91)=3.966mVs=3.966/(0.82X0.785)=7.894m/sS=10/7.894=1.267秒。总停留时间=