《石油炼制工程》课程课外练习题（二次加工）
2013-12
第七章 热加工过程(延迟焦化)
7-1 什么叫焦化及延迟焦化。
焦炭化过程(简称焦化)是以贫氢的重油，如减渣、裂化渣油等为原料，在高温(500～550℃)下进行深度的热裂化和缩合反应的热加工过程。
延迟焦化，是指控制原料油在焦化加热炉管内的反应深度、尽量减少炉管内的结焦，使反应主要在焦炭塔内进行。
7-2 热加工过程的主要反应有哪些？
1）烯烃含量 汽油中低分子烯烃具有较高的生成臭氧和光化学烟雾的反应活性，而重烯烃对排放产生影响。烯烃热稳定性差，容易聚合形成胶质，造成汽油喷嘴堵塞，进气门积炭，油泵损坏。导致发动机加速困难，易熄火，动力性下降，油耗增加，排放恶化。所以要控制汽油中的烯烃含量。
2）苯含量 苯是致癌物质，不论是汽油中所含的苯，还是汽车中汽油燃烧所形成的苯，都会严重污染空气，危害健康，必须尽量除去。所以要控制汽油中的苯含量.
3）芳烃含量 芳烃高的汽油燃烧不容易完全、使电控喷嘴堵塞或沉积在进气阀及燃烧室内。同时使废气中有害组分苯含量增加，所以要控制汽油中的芳烃含量.
7-3延迟焦化的原料是什么？产品有哪些？产品质量如何？
原料：1．减压渣油，有时也可使用常压渣油2．减粘裂化渣油3．溶剂脱沥青装置的脱油沥青4．炼厂废渣（例如烷基化的酸溶性油、污水处理的废渣等）5．煤焦油沥青
产品：焦化汽油，焦化柴油，焦化蜡油，焦化气体(含液化石油气和干气)，焦炭(石油焦)焦化汽油辛烷值较低，MON约为60，焦化柴油的十六烷值约为50；焦化汽油和柴油中不饱和烃含量高硫、氮等非烃化合物的含量也高，安定性很差，必须经过加氢精制后才能得到合格产品；焦化蜡油可以作为催化裂化或加氢裂化的原料；焦化气体中C1、C2组分的含量高于C3、C4组分，同时烯烃的含量也较高。
第八章 催化裂化
8-1 什么叫催化裂化;
催化裂化是在0.1～0.3MPa、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。
8-2. 什么叫固体流态化；
细小的固体颗粒被运动着的流体(气体或液体)所携带使之形成象流体一样能自由流动的状态，称为固体流态化，简称流态化或流化。
8-3 试写出催化裂化的主要原料和产品?
主要原料：减压馏分油、蜡下油、焦化蜡油、常压重油
主要产品：液化气、汽油、柴油、油浆
8-4 简述催化裂化的五类化学反应。
分解反应、异构化反应、氢转移反应、芳构化反应、叠合反应和烷基化反应。
8-5 为什么催化裂化气体中C3、C4多, 而延迟焦化气体中C1、C2多?
烃类的催化裂化反应是按照正碳离子机理进行的，由于伯正碳离子不稳定，容易异构为叔正碳离子及仲正碳离子，而正碳离子的裂解是在正碳离子的β碳原子位上进行的，因此，最小的产物只能是3个或4个碳原子的分子，而不可能得到C1和C2
8-6 催化裂化装置由哪几系统组成？各个系统的作用是什么?
反应—再生系统：催化剂再生是烧去催化剂上沉积的焦炭，恢复催化剂活性和选择性，为反应过程提供热量。2）分馏系统：将反应产物分离为: 富气、粗汽油、轻柴油、重柴油、回炼油、油浆。3）吸收—稳定系统：利用吸收和精馏的方法将富气和粗汽油分离为干气、液化气和蒸汽压合格的稳定汽油。4）烟气能量回收系统:高温烟气经高效三级旋风分离器分出其中催化剂, 使粉尘含量降到0.2g/m3以下。
8-7 催化裂化分馏塔的工艺特点是什么？
①分馏塔下部有脱过热段
进料是带有催化剂粉末的460℃以上的过热油气；塔下部设脱过热段，达到洗涤催化剂粉末和脱过热的作用
②产品容易分离；
③全塔过剩热多
8-8 从馏分油催化裂化平行顺序反应方面简述反应深度对汽油产率的影响。
原料在裂化时同时朝几个方向进行反应, 叫平行反应; 中间产物继续反应, 叫顺序反应。
平行—顺序反应的重要特点：反应深度对各产品产率的分配有重要影响。随反应深度（转化率）的加深，中间产物的产率先增大，后下降，有最大值。而最终产物的产率随反应深度（转化率）的加深而不断增大。
汽油 为 中间产物，产率先增大，后下降，有最大值。
8-9 操作温度如何影响催化裂化的产品质量和产品分布？
（1）当反应温度提高时，汽油→气体的反应速率加快最多，原料→汽油反应次之，而原料→焦炭的反应速率加快得最少。这样，如果所达到的转化率不变，则气体产率增加，汽油和焦炭产率降低。
（2）当提高反应温度时，由于分解反应(产生烯烃)和芳构化反应的反应速率常数比氢转移反应的大，因而前两类反应的速率提高得快，于是汽油中的烯烃和芳烃含量有所增加，烷烃含量降低，汽油的的辛烷值提高，柴油的十六烷值降低，残炭值和汽、柴油的胶质含量增加。
8-10 在催化裂化中，当实际操作气速大于带出速度时，为什么还能维持流化床层呢？
这可以从聚式流化床的运动得到说明。第一，聚式流化的颗粒不是单个运动，而是成团的运动，所以粒子带出不仅受气流速度的影响，而且要受到其他粒子的阻扰，这样粒子就不容易被带跑；第二，气体的大部分是以气泡形式通过，而在粒子连续相中气体并不多，因此气流在粒子连续相中的实际气速并不高，大约仍在临界流化速度和带出速度间波动；第三，带出的催化剂通过稀相重力沉降和旋风分离器仍可回到密相床层。所以催化裂化在很高的气流速度下操作，仍然可以维持流化床，只是空隙率很高，膨胀比很大
8-10与单体烃催化裂化反应相比，石油馏分催化裂化反应有哪两个特点？
（1）各类烃之间的竞争吸附和对反应的阻滞作用。
（2）石油馏分的催化裂化反应是个复杂的平衡—顺序反应。
8-11 掺炼减压渣油的重油催化裂化在原料性质上有何特点？这些特点可能导致什么后果？应采取哪些相应的措施加以解决？
与馏分油相比，渣油的催化裂化有如下特点：
①渣油中含有较多的多环芳烃和稠环芳烃，还含有较多的胶质和沥青质，故渣油催化裂化时有较高的焦炭产率和较低的轻质油收率。
②渣油的催化裂化反应是一个气液固非均相催化反应过程，渣油在进料段的汽化率对生焦率有重大影响。
③渣油催化裂化时，大分子先在载体上进行反应，其产物再进入分子筛内孔反应。
后果：
⑴焦炭产率高
再生器烧焦负荷很大；装置热量过剩。
⑵金属污染催化剂严重
干气、氢气产率增大；催化剂耗量大。
⑶产品含硫含氮量高
采取 措施：
⑴选择适合渣油催化裂化的催化剂
抗金属污染能力强；对焦炭和氢选择性低；稳定性高等。
⑵采用合理的操作条件和相应的技术措施
加强原料油的雾化和气化；增加提升管水蒸汽用量；高温短接触时间反应；反应产物与催化剂快速分离；排油浆；再生器取热。
第九章 催化加氢
9-1 什么叫加氢裂化？
实质上是催化加氢和催化裂化这两种反应的有机结合。按加工原料可分为馏分油加氢裂化和渣油加氢裂化两种。在化学原理上与催化裂化有许多共同之处，但又有自己的特点.
9-2 氢腐蚀的形式有哪些？
氢腐蚀的形式主要表现为氢渗透、氢鼓泡、氢脆变、金属脱碳四种形式。原料油中含适量的硫不会污染加氢精制和加氢裂化催化剂。
9-3简述加氢裂化产品特点。
（一）气体产品：C3、C4多而C1、C2少;异构烃含量高，烯烃极少，主要是烷烃，硫化氢含量较高
（二）液体产品：（1）石脑油：异构烃含量高，芳烃含量少，基本无不饱和烃，非烃化合物少(硫氧氮化合物少)，适合做乙烯料(轻石)、重整料(重)、制氢料
（2）中间馏分油：优质的喷气燃料：烯烃含量很低，芳烃含量少（小于5%），结晶点（冰点）低，烟点高。优质的低硫柴油：硫含量低（＜0.01%），芳烃含量低，十六烷值高（＞60），着火性能好，安定性好。
（3）加氢裂化尾油：饱和烃 含量高。BMCI小于15
9-4 加氢过程的主要反应有哪六类? (只要说明反应的名称)
（1）加氢脱硫反应（2）加氢脱氮反应（3）加氢脱氧反应(4)加氢脱金属反应（5）烯烃加氢饱和（6）芳烃加氢饱和
9-5 加氢裂化中的循环氢有什么作用? （加氢裂化反应系统为什么要有大量的比化学耗氢多得多的循环氢?）
循环氢起着热载体的作用，大量的循环氢可以提高体系的热容量，从而降低因加氢反应放热引起的反应温度上升的幅度；增加氢油比有利于减缓催化剂的积炭速度，延长操作周期，但是同时也会增加成本。
9-6 加氢裂化催化剂为什么要预硫化? 原料油中含适量的硫会污染催化剂吗?
活性金属组分的氧化物并不具有加氢活性，只有以硫化物状态存在时才具有较高的活性。
由于这些金属的硫化物在运输过程中容易氧化，所以目前加氢精制催化剂都是以氧化物的形式装入反应器中，然后再在反应器将其转化为硫化物，即所谓的预硫化，这个过程是必不可少的。
9-7 加氢催化剂的组成和主要活性组分
组成：活性组分，助剂，载体；活性组分：加氢精制催化剂的活性组分一般是过渡金属元素及其化合物，如ⅥB族金属钼、钨和第Ⅷ族金属钴、镍、铁、钯、铂等。
9-8 影响加氢裂化过程的四种主要操作因素是哪些？简述其影响过程
（1）反应压力：在气相条件下进行，提高反应压力使汽油的反应时间延长，压力对它的反应速度影响很小，因此加氢精制深度提高；但在有液相存在时，提高压力将会使精制效果变差。
（2）反应温度：加氢是强放热反应，所以从化学平衡的角度来看，过高的反应温度对反应是不利的，同时过高的反应温度还会由于裂化反应加剧而降低液体收率以及催化剂因积炭而过快失活；提高反应温度会使加氢精制和加氢裂化的反应速度加快。
（3）空速：降低空速可以使反应物与催化剂的接触时间延长、精制深度加深、有利于提高产品质量。但是过低的空速会使反应时间过长，由于裂化反应显著而降低液体产物的收率，氢耗也会随之增大，同时对于大小一定的反应器，降低空速意味着降低其处理能力
（4）氢油比：较高的氢油比使原料的气化率提高，同时也增大了氢分压，这些都有利于提高加氢反应速率。但是从另一方面来看，氢油比增大意味着反应物分压降低和反应物与催化剂的实际接触时间缩短，这又是对加氢反应是不利的.
9-9 .简述加氢精制的目的
目的是除去油品中的硫、氮、氧等杂原子及金属杂质，并对部分芳烃或烯烃加氢饱和，改善油品的使用性能和质量要求，加氢精制的原料有重整原料、汽油、煤油、柴油、各种中间馏分油、重油及渣油。
9-10渣油加氢处理的原料、产品以及渣油加氢处理的目的。(重点)
渣油加氢处理的原料为一般减压渣油（一般掺入部分减压馏分油），也可以常压重油。
产品主要是加氢重油，同时获得少量的加氢石脑油和加氢柴油。
渣油加氢处理的目的是脱除渣油中的大部分硫化物、氧化物和氮化物，以及大部分金属。从而获得较低金属含量和较低硫、氮含量和较低残炭的加氢重油，加氢重油作为催化裂化或加氢裂化原料。
第十章 催化重整
10-1 什么叫重整与催化重整？什么叫芳烃潜含量、重整转化率（芳烃转化率）。
重整是指对烃类的结构重新排列，使之转变为另一种分子结构烃类的过程，以石脑油为原料，在催化剂的作用和氢气的存在下，生产高辛烷值汽油或苯、甲苯、二甲苯（简写BTX）等石油化工原料的过程，同时副产高纯度氢气。
是原料油中的正构烷烃和环烷烃在催化剂下转化为异构烷烃和芳烃的过程。
10-2 以生产轻质芳烃为目的的催化重整装置有哪几部分构成？各部分作用？或：（催化重整工艺装置包括哪些系统? 各系统的主要作用是什么?）
（1）原料预处理系统 ;（2）重整反应系统; （3）溶剂抽提系统与芳烃精馏系统 （芳烃分离系统）
10-3 为什么要对原料进行预处理？包括哪些内容？（重整原料的预处理包括哪几部分？各部分的目的是什么？重整原料的馏程如何选择？为什么？）
其主要目的就是切取符合重整要求的六分和脱除对重整催化剂有害的杂质及水分。
包括：
预分馏：其作用就是切取适合沸程的重整原料，同时脱去原料中的部分水分。
预加氢：脱除原料中的杂质，使烯烃饱和以减少催化剂上的积炭。
预脱砷：脱去原料中的砷。
脱氯：解决氯化氢造成的腐蚀设备。堵塞管线和对催化剂的危害。
10-4 催化重整的主要反应有哪些？有何特点？这些反应对生产高辛烷值汽油和芳烃有何影响? 催化重整中的芳构化反应有哪些特点？
(1)烷烃脱氢；（2）烷烃脱氢环化；（3）异构化；（4）加氢裂化。
10-5 哪些元素可使铂重整催化剂中毒? 为什么会中毒(说明4~~5种元素)?
永久性中毒：砷、铅、铜、铁、汞、钠等、暂时性中毒：硫、氮等
如：原料中的有机氮在重整反应下转化为氨，吸附在酸性中心上抑制催化剂的加氢裂化，异构化和环化脱氢性能；砷与铂形成合金，使催化剂永久性中毒。
10-6 简述催化重整1~3(4)反应器中催化剂装填量确定的主要依据?重整反应器为何要采用多个串联、中间加热的形式？或：在催化重整过程中，为什么要采用多个反应器串联操作？每个反应器内所装入的催化剂的品种和数量是否相同？反应物料通过每个反应器后产生的温降是否相同？如果你认为是不同的，请说明原因。
重整反应的目的是生产高辛烷值汽油组分或者生产轻质芳烃，其反应主要包括芳构化反应、异构化反应、加氢裂化反应、积炭反应和氢解反应。芳构化反应对生产芳烃和提高汽油辛烷值都有利，烷烃的异构化能提高辛烷值，加氢裂化反应有利于提高辛烷值。
可见，反应器中催化剂装填量确定的主要依据是重整反应的目的。由于第一反应器主要进行的是六元环烷烃芳构化反应，反应速度最快，装入少量催化剂即可，第二反应器主要进行的是五元环烷烃异构化和芳构化反应，反应速度较慢，需装入较多催化剂，第三、四反应器主要进行的是烷烃环化、芳构化以及加氢裂化反应，反应速度最慢，需大量催化剂。
每个反应器内所装入的催化剂的品种可以相同，也可不同。为了有效的利用催化剂，各反应器催化剂装填比例是很重要的，为了促进反应速率比较慢的烷烃环化和异构化反应，常采用前面少，后面多的装填方式，其比例一般为1:1.5:3：4.5。
由于重整反应是强吸热反应以及反应器又近似于绝热操作，六元环烷烃、五元环烷烃、烷烃的的脱氢反应 、烷烃的异构化、加氢裂化的反应速度是不一样的，所需的温度和催化剂的量也不一样，因此每个反应器应采取不同的反应条件，常采用多个串联。
（2）物料经过反应以后温度降低，为了维持足够高的温度条件(通常是500℃左右)，为了保证目的产物的产率，每个反应器之前都设有加热炉，即采用中间加热的形式，维持足够的反应速率。
。给反应系统补充热量，从而避免温降过大。主要的芳构化反应在第一个反应器中完成,故三个管式加热炉中第一个热负荷最大。反应器反应温度依次递增,从400～450℃升到480～500℃。
10-7 为什么芳烃转化率（重整转化率）可超过100%？
重整转化率=芳烃产率/芳烃潜含量。芳烃产率包含原料中原有的芳烃和环烷烃及烷烃转化生成的芳烃，铂錸及其他金属催化剂促进了烷烃的环化脱氢生成芳烃，这使得重整转化率大于100%。
10-8 重整催化剂中金属组分、卤素和担体有什么作用?
10-9 重整催化剂为什么要预硫化?与加氢裂化催化剂预硫化目的有何不同?
氢腐蚀的形式主要表现为氢渗透、氢鼓泡、氢脆变、金属脱碳四种形式。原料油中含适量的硫不会污染加氢精制和加氢裂化催化剂。氢裂化催化剂预硫化目的将金属活性组分从氧化态转化为硫化态，以提高催化剂的活性。重整催化剂硫化（预硫化）：抑制铂铼、铂铱等催化剂的氢解性能及深度脱氢性能。；两者是不同的。
10-10 催化加氢和重整过程中都有大量的循环氢，请问循环氢有何作用？
⑴为了抑制生焦反应，减少催化剂上积炭，起到保护催化剂的作用。
⑵起到热载体的作用，减少反应床层的温降，是反应温度不致降得太低。
⑶稀释原料，使原料更均匀地分布在催化剂床层。
第十一章 高辛烷值汽油的合成 第十一章 高辛烷值汽油的合成
11-1 高辛烷值汽油组分有哪几种？（4或5种）
主要有催化重整汽油、烷基化汽油、异构化汽油、叠合汽油、甲基叔丁基醚等。
11-2 什么叫烷基化？烷基化原料一般有哪些？烷基化采用什么反应机理进行？烷基化汽油 有哪些特点？
烷基化是指烷烃与烯烃的化学加成反应，在反应中烷烃分子的活泼氢原子的位置被烯烃所取代。
生产烷基化汽油原料：C3、C4的烯烃及异丁烷。
烷基化：催化剂为农硫酸或氢氟酸。反应机理按正碳离子反应机理进行。
11-3 什么叫异构化？异构化原料一般有哪些？异构化采用什么反应机理进行？异构化汽油有哪些特点？
烷烃异构化是指在一定的反应条件和有催化剂存在下，原料烃分子结构重新排成相应异构体的反应，反应结果只发生分子结构的改变而不增减原料烃分子的原子数。
生产异构化汽油原料：C5、C6直馏汽油。
异构化催化剂为固体酸催化剂；反应机理按正碳离子反应机理进行。
