石油加工工艺习题2

第7 章催化裂化

1.什么是催化裂化？工业催化裂化有几种形式?提升管催化裂化有什么优点?

2.请举例说明推动和促进催化裂化工艺发展的两对主要矛盾是什么?

3.催化裂化汽油、柴油与直馏汽油、直馏柴油相比有什么特点？与热加工产品的汽油、柴油相比有什么特点？

4.说明单体烃催化裂化有哪几种反应，指出哪个是主要反应？哪个是特有反应？

5.什么是正碳离子, 其形成的条件是什么?

6.试用正碳离子学说来解释烃类催化裂化反应机理。

7.简述石油馏分催化裂化反应的特点是什么？

8.如何依据石油馏分催化裂化反应的特点选择催化裂化的优质原料。

9.依据石油馏分催化裂化反应的特点分析催化裂化反应深度对催化裂化产品分布的影响。

10.如何用催化裂化反应生成的焦碳来计算反应热？什么是附加碳和可汽提碳？

11.某反应器的催化剂藏量为10m3，堆积密度为0.7吨/m3,进料量为20m3/时(20℃时的液体体积)，进料油的相对密度为0.8，求：通过反应器的体积空速、重量空速和假反应时间。

12.某催化裂化装置的总物料平衡是：( 单位: 吨/ 时)

入方：出方：

新鲜原料 100 气体 12 焦炭 6.5

回炼油 50 汽油 45 油浆 8

掺炼渣油 25 柴油 30 损失 0.8

试计算：⑴单程转化率、总转化率、回炼比和循环系数；

⑵汽油的单程产率和总产率及轻质油的收率。

13.某催化裂化装置反应器的内径为6.4米，堆积密度为0.75t/m3 , 原料相对密度d420=0.8640。反应器的操作条件如下表3与表4。

试计算：⑴原料的单程转化率、总转化率，回炼比和循环系数（进料比）；

⑵体积空速和重量空速；

⑶* 反应器床层的线速度。

表4 反应器操作条件

14.试计算13题中原料进入反应器前需要加热到什么温度? 除了原数据外，现补充数据见表5：

表5 补充数据

注：反应器的热损失＝烧炭量(kg/h)×465.6(kJ/kg)，热损失单位: kJ/h

15.基本概念：转化率，空速（假反应时间），催化剂藏量，催剂循环量，剂油比。

16.简述各因素对催化裂化反应的影响。

17.分子筛催化剂的优点及使用时应注意哪些问题？

18.分子筛催化剂用什么作其载体？有何作用？

19.解释下列名词概念

质子酸, 非质子酸, 催化剂的活性，稳定性，选择性，催化剂的老化，平衡催化剂的活性

20.简述催化剂的重金属污染问题。

2. 基本概念：催化剂的筛分组成、几种密度，临界流化速度，最大流化速度，滑落系数，夹带，杨

析，输送空间高度。

22.计算微球催化剂在反应器与再生器中的临界流化速度和最大流化速度，再生器内的空塔气速为

1.2m/s，平衡催化剂的颗粒密度为1200kg/m3

已知：再生烟气密度为 0.73 kg/m3烟气的粘度为 0.038 MPa.s

反应油汽密度为 4.4 kg/m3油汽的粘度为 0.009 MPa.s

催化剂的筛分组成如下表6：

表6 催化剂的筛分组成

23.提升管催化裂化装置的再生器, 直径为6米,密相床层两个测温点A、B间的距离为5.8米，测得

压力降为△P1=12 kPa，总压力降为△P总=13 kPa，如图3-1所示,求密相床层的密度、催化剂的

藏量及床层高度。

24.什么是内摩擦角与休止角? 有什么实际意义?

25.如图3-2是催化裂化U 型管两侧的一部分, 分别测得其压力差△P 1与△P 2，△P 1=△P 2, 上下测量

点的高度差都是h, 问: 1) 两侧的视密度是否相同? 2)两侧的真实密度是否相同? 如果不同, 说明它们的差值是多少? ( 图中的箭头表示循环催化剂流向)。 26.在设计某提升管FCC 装置再生器时, 作了两个方案: ⑴ 高速流化床方案（气体为活塞流, 催化剂完全返混） ⑵ 烧焦罐方案（气体和催化剂均为活塞流）

设计条件如下：再生温度600℃,压力2atm ，催化剂循环量1000t/h ，再生器出口烟气含氧量

1.0％(v)，待生催化剂含碳量1.2％(w)，再生催化剂含碳量0.2％(w)，再生反应烧炭速度方程为：

d c

- ── ＝ｋ[C][Po 2] d t

试中:C- 催化剂含碳量，％(w)； t- 时间，h

Po 2- 氢分压，atm

k- 反应速度常数, atm -1h -1

。

比较两种方案再生器中催化剂循藏量。

27.有某FCC 提升管反应器, 垂直高度23.25米，提升管上段直径为0.55米，下段直径为0.50米，

催化剂在提升管内加速并存在出口损失，滑落系数为1.3。其它操作条件如下：

P 总

图3-1

△1，h

图3-2

沉降器顶部压力/kg/cm 2

1.85

提升入口线速度/m/s 7.11 提升出口线速度/m/s 12.67 提升入口温度/℃ 530 提升出口温度/℃ 510 催化剂入口密度/kg/cm 3

26.7 催化剂出口密度/kg/cm 3

12.35 求: 提升管的压力降(Pa)。

28.计算待生催化剂Ⅳ- U 型管的压力降(Kg/cm 2

),

己知:两器的压力为 1.69Kg/cm 2

,反应器藏量为13.6吨,待生提升管压力为1.9Kg/cm 2

,待生提升

管温度为450℃,待生提升管内的滑落系数S=1.5,催化剂的循环量为600吨/时,两器及管

线的尺寸如下（单位：直径m ，截面积 m 2

）。为了计算方便压强的单位可采用kg/cm 2

。其它数据见图3-3。

名 称 直径 截面积 反应器 3.66 10.5 滑阀全开 --- 0.269 U 型管 0.585 0.269 待生提升管 0.89 0.62

29*

.图3-4是采用烧焦罐再生的初步设计方案, 图中所示的密度(r)是参考实际经验而估算出来

的视密度. 经初步计算, 某些部位的压降(大气压) 如下: 提升管0.193, 提升管出口伞帽0.005,再生器稀相烧焦管(包括缩径) 0.065,

试作两器压力平衡计算, 并讨论催化剂正常循环的可能性. 30.催化裂化装置由几个系统组成? 各自的任务是什么? 31.催化裂化的反应-再生系统压力如何控制?

32.催化分馏塔有什么特点? 设置塔顶循环回流的作用是什么? 33.催化裂化工艺设计的主要理论依据是什么？

34.为什么说提升管式催化裂化的发展是催化裂化工艺的一大进步? 35.为什么要发展渣油的催化裂化? 有哪些主要技术困难? 怎样解决?

3

松动风1000 Nm 3

/h

图3-3