石油炼制工程II习题集

《石油炼制工程Ⅱ》习题集1．催化裂化汽油和柴油与直馏汽油和柴油相比较，有什么特点？请从理论上解释。

2．催化裂化的产品与热加工过程的产品相比较有什么特点？请从理论上解释。

3．在流化催化裂化过程中，石油馏分的反应有哪些特点？这些特点在生产上有什么实际意义？4．哪些因素影响催化裂化汽油的辛烷值？而在实际的生产操作中，可以调节的因素是哪些？5．某IV型催化裂化装置反应器内径为6.4米，反应系统的操作数据如表1和表2，试计算：原料油的总转化率及单程转化率、空速、强度系数、回炼比、反应器床层线速（密相床层线速）。

表1 各物流的产率及平均分子量原料干气液化气汽油轻柴油焦炭损失%(w) 100 4.27 15.0 41.53 31.61 6.65 0.93 分子量400 22 50 120 210 - -7 ．S·C·Eastwood 综合了在一定转化率下，硅铝、REHX 和REHY 分子筛催化剂裂化催化循环油时的产品分布数据，见下表。

请从理论上解释这些催化剂的反②性质：19.4o API；苯胺点70 ℃；ASTM 沸程210~404℃。

8．某流化床再生器将待生剂（分子筛催化剂）含碳量由C0=1.05%降至C R = 0.05 %（再生剂）。

再生器藏量为W，温度和氧分压分别为T和P ，催化剂循环量为G 。

如果改用两段再生设计，第一段再生至含碳量为G1，第二段继续再生至G2，其余条件与不分段再生时相同。

试从动力学关系证明两段再生时第一、二段的藏量W1及W2之和小于不分段时的藏量W。

又，两段再生时每段的烧碳量应如何分配才能使总藏量为最小？请分析讨论所得结果。

9．在设计某提升管催化裂化装置再生器时，作了两个方案：1）高速流化床方案（气体为活塞流，催化剂完全返混）；2）烧焦管方案（气体和催化剂均为活塞流）。

设计条件如下：再生温度600 ℃，压力2 大气压，催化剂循环量1000 t/h，再生器出口烟气含氧量l % （体），待生剂含碳量1.2 % （重），再生剂含碳量0.2 % （重）。

再生反应（烧碳）速度方程式为式中c ——催化剂上含碳量，% （重）；P02——氧分压，大气压，t ——时间，小时，k ——反应速度常数，atm-1 h-1。

试比较两种方案再生器中催化剂藏量。

10．下图是IV型催化裂化U 型管两侧的一段，分别测得其压差为ΔP1及ΔP2，且ΔP1=ΔP2，上下侧压点之间的高度差都是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？如果不相同，请说明它们的差值是多大。

图中箭头表示循环催化剂的流向。

11．某催化裂化再生器的标定数据如下：新鲜原料处理量70t/h，主风流量750Nm3 /min，烟气组成%（体）: CO 8.0 , CO2 9.2 , O2 1.4；大气温度20℃，大气相对湿度30%。

试计算：1）焦炭产率；2）焦炭的C/H比。

12．大港原油减压馏分提升管催化裂化中型试验研究推荐的设计数据如下：1）操作条件提升管出口温度465℃，反应时间3.0s，再生温度640℃，再生剂含碳量0.2 % （重），剂油比3.0 , 催化剂（Y-5 催化剂）微反活性63 ，回炼比1.1，沉降器顶部压力1.06 大气压（表）。

2）物料平衡，% （重）气体12.8 ，汽油38.6 ，柴油41.0 ，焦炭7.5 ，损失0 .1。

3）原料及产品性质项目原料油回炼油汽油轻柴油0.8703 0.8793 0.7278 0.8256馏程,℃10% 360 346 72 21230% 398 371 100 22950% 418 386 128 25470% 439 404 155 28890% 465 431 180 320 残炭,%(重) 0.12 0.04特性因数K 12.0 11.8辛烷值(马达法) 78凝点,℃-13气体组成%（重）：H2CH4C2H6C2H4C3H8C3H6C4H10C4H8 0.13 2.1 2.4 1.2 9.7 19.4 39.6 25.5 4）其它数据，焦炭燃烧热：19050 × 104 kJ/h；焦炭：C/H = 9.0 ；雾化蒸汽：10 kg/t进料[3大气压（表）蒸汽］；事故、吹扫、松动等蒸汽100 kg/h，予提升蒸汽自定。

试设计处理量为60万t/年的提升管反应器的高度和直径。

13．下图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，烧焦管出口伞帽0.005。

试作两器压力平衡计算，并讨论催化剂正常循环的可能性。

14．某流化催化裂化装置反应器和再生器中气体是活塞流，催化剂是混合（返混）流，原料油A 的反应动力学方程为：-dc/dt= kc A a 催化剂失活动力学方程为：现在原料油A 的转化率y A = 0.5，反应器中催化剂的平均相对活性a = 0.01。

在操作条件发生下述变化时，转化率将是多少？ 1 ）原料进料流量加倍。

2 ）催化剂循环速率加倍 3 ）反应器藏量加倍。

注：催化剂在任一时刻的相对活性的定义是a = 催化剂的起始反应速度催化剂的瞬时反应速度= AO A r r --15 ．某加工能力为120 × 104t/年的提升管催化裂化装置，原以减压馏分油为原料，若改为加工常压重油，问该装置在操作条件、工艺流程及设备等方面应作哪些主要的更改？16 ．某铂重整装置的重整进料流率为20 t/h ，C 5+于（脱戊烷油）液体收率为90%1）苯、甲苯、二甲苯及总芳烃潜含量。

2）苯、甲苯、二甲苯及总芳烃的转化率和产率，并根据表中数据从热力学和动力学的角度分析各种烃的化学反应行为。

17 . H·G·Krane 在496℃、7~30 大气压、H 2/油= 5（摩尔）的条件下，在Pt/Al 203（含Pt0.3 % ）上反应，取得有关C 6的反应的反应速度常数如下：146H C < C 6211059.0⨯=K h -1146H C2h-12h -1146H C 251048.1⨯=K h -1i K 的定义是：式中 ci ——i 组分的摩尔浓度；θ ——假反应时间，即体积空速的倒数。

试定性地分析在空速很大和空速很小的条件下，下述两种情况时反应的结果： 1）起始反应物只有己烷； 2）起始反应物只有环己烷。

18．以生产芳烃为主要目的的重整装置同以生产高辛烷值汽油为主要目的的重整装置在工艺流程上有哪些不同？ 19．在一般工业催化重整条件下，原料在重整反应器中进行哪些化学反应？这些反应对生产芳烃及高辛烷值汽油分别起什么作用？如果反应系统有三个重整反应器，各反应器中主要迸行的是哪些反应？20．某重整反应系统的芳烃转化率为120 % ，有人说，环烷烃100 %反应生成芳烃，其余的20 %是由烷烃反应生成的，你认为这种解释对吗？请说明理由21．为了考查P t 晶粒大小对重整反应的影响，有人将P t /Al 2O 3（Cl ）催化剂在780℃经不同时间熔结处理，然后通入正庚烷，在500 ℃，空速（重）= 2.44 h -1,H 2/C 7=25.3 ，总压14 大气压条件下反应，得到如下结果：t P 晶粒大小对正庚烷重整反应的影响样品号 平均晶粒大小,埃残留C 7,%脱氢环化,%异构化,%加氢裂化,%1 10 3.0 37.4 9.0 50.62 20 3.5 32.8 10.6 53.13 33 4.6 26.8 14.2 54.4 4 73 7.0 21.6 21.7 49.75 158 9.8 17.7 24.3 48.26 452 23.4 12.4 28.9 35.3 7无t P 担体740.40.125.5根据这些实验数据，你能得出哪些结论？ 22．R·R·Cecil 等人用石蜡基石脑油（中东原油汽油馏分）在中型装置上评价P t /Al 2O 3、P t -Re/Al 2O 3和多金属/Al 2O 3（KX-130）催化剂，反应条件是：总压9.2 大气压、平均温度499℃ 、产品研究法辛烷值（净）102.5，得到如下图所示的结果：请分析比较这三种催化剂的性能特点。

23 ．重整催化剂和加氢催化剂硫化的目的有何不同？24．什么叫假反应时间，在气-固相反应中，温度、压力、空速、氢油比等因素对“真正的”反应时间有什么影响？25．什么是气-固相反应的扩散控制、和表面化学反应控制？各举一实例。

26．试计算800K、15大气压下，下述反应系统在达到平衡时，C转化为及的转化率及总转化率。

开始反应时系统中只有C和H2，H2C=8（摩尔）已知△Z10,800℃=16874焦/摩尔，△Z总0,800℃=-79938焦/摩尔注：作简化近似计算，假设H2的摩尔数在反应中不变。

27．第16 题的重整装置的操作条件如下：反应器人口温度500℃，反应器压力25大气压，一反出口温度450℃，循环氢：进料= 6（摩尔）。

循环氢组成%（体）: H2 90 , CH4 6.1 , C2H6 1.6 , C3H8 1.4 , C4H10 0.6 , C5H120.3。

原料油性质：d420 , K = 11.8 ，平均分子量＝90 。

重整氢及裂化气中纯氢共300 kg/h，三个反应器的总表面积为80m2，外壁温度100 ℃，第一反应器内径1.5m，催化剂床高1m，催化剂颗粒直径3mm。

试计算：1）三个反应器的总温降；2）第一反应器的床层压降。

注：1）由于有大量H2存在，H2-油混合物气体近似地按理想气体计算；2）油气性质可近似地按原料油性质计算。

28．试从产品质量、原料来源和加工费用等方面比较直馏汽油和催化裂化、催化重整、催化加氢、烷基化、叠合及焦化等过程生产的汽油的特点。

29．某地拟新建一座年加工大庆原油500 × 104吨的炼油厂，为了最大量地生产优质轻质燃料油（汽油、航空煤油和轻柴油），你认为该厂应设置哪些加工装置？这些装置的原料是什么？它们生产的轻质燃料油有哪些主要特点？。