中国石油大学石油化学期末考试卷

中国石油大学石油化学期末考试卷标准答案与评分标准专业班级姓名学号开课系室应用化学系考试日期题号一二三四五总分得分阅卷人一、填空题（每空1分，共25分）1、烃类的热解反应遵循的反应机理是（自由基链反应），而在催化裂化催化剂作用下烃类的裂解反应遵循的反应机理是（正碳离子反应）。2、烃类的高温裂解采用（高温短时间）的反应条件可以得到较高的乙烯与丙烯产率。3、催化裂化工艺流程主要包括（反应－再生系统）、（分馏系统）、（吸收稳定系统）三大部分。4、催化裂化催化剂属于（固体酸）类型的催化剂，目前工业上主要用（沸石分子筛）作为催化裂化催化剂。5、催化重整原料的馏分范围确定主要是依据其生产目的，如果是为了生产高辛烷值汽油调和组分，其馏分范围为（80～180℃），如果是为了生产BTX，原料的馏分范围为（60～145℃）。6、为了提高催化重整催化剂的酸性功能，一般加入（电负性较高的氟、氯等卤素）。7、加氢处理催化剂与加氢裂化催化剂均为负载型催化剂，常用的金属活性组分均为（Ni、Co、Mo、W），而加氢处理催化剂的载体为（γ-Al2O3）、加氢裂化催化剂的载体为（无定形硅酸铝和沸石分子筛）。8、加氢处理的主要目的是（脱除原料中的含硫、氮、氧及金属化合物，烯烃与芳烃加氢饱和），加氢裂化的主要目的是（大分子的烃类裂化成小分子），润滑油基础油加氢处理的主要目的是（将非理想组分通过加氢转化成理想组分，提高其黏度指数）。9、目前重油加氢工艺按照反应器的类型可分为（固定床）、（移动床）、（沸腾床）、（悬浮床）四种。10、柴油与润滑油基础油催化脱蜡的主要目的是（通过催化脱蜡，将其柴油与润滑油基础油的倾点），所用的催化剂为（金属组分载在择形沸石分子筛上）。11、催化烷基化最主要的反应是（异丁烷与C4烯烃反应生成异辛烷），催化醚化最主要的反应是（异丁烯与甲醇反应生成甲基叔丁基醚）。二、选择题（每题1分，共15分）1、烃类高温裂解过程中，采用相同的反应条件，下列原油的相同石脑油馏分，乙烯与丙烯产率最高的是（A）A、大庆直馏石脑油B、胜利直馏石脑油C、辽河直馏石脑油D、大港直馏石脑油2、延迟焦化过程中，原料中的（B）组分对焦炭的生成贡献最大。A、正构烷烃B、稠环芳烃C、环烷烃D、单环芳烃3、催化裂化的反应温度大致范围为（C）A、400～450℃B、450～490℃C、480～520℃D、540～600℃4、在炼油厂的装置中，一套装置上加热炉最多的为（C）A、催化裂化装置B、延迟焦化装置C、催化重整装置D、加氢裂化装置5、在催化裂化催化剂上，吸附能力最弱的烃类为（B）A、稠环芳烃B、烷烃C、烯烃D、环烷烃6、在催化裂化反应中，原料中哪种类型化合物对催化剂的活性影响最大（D）A、烃类化合物B、含硫化合物C、金属化合物D、含氮化合物7、催化重整催化剂的载体为（C）A、沸石分子筛B、合成硅酸铝C、卤素改性的γ-Al2O3D、天然白土8、在催化重整产物中，哪种类型的化合物含量最高（B）A、正构烷烃B、芳香烃C、异构烷烃D、环烷烃9、在重油催化裂化反应过程中，对催化剂上积炭贡献最大的组分是（D）A、饱和分B、芳香分C、胶质D、沥青质10、在连续重整催化剂中，最常用的金属活性组分为（A）A、Pt－SnB、Pt－IrC、Pt－CuD、Pt－Re11、采用较高的反应压力对烃类哪类反应有利（D）A、热裂化B、催化裂化C、催化重整D、加氢裂化12、从总体的热效应上看，下列哪类反应属于放热反应（B）A、烃类的高温热解B、石油馏分的加氢裂化C、石油馏分的催化裂化D、石油馏分的催化重整13、润滑油催化异构脱蜡的主要反应是（A）A、正构烷烃的异构化B、环烷烃的异构化C、烯烃的异构化D、芳香烃的异构化14、目前在炼油厂的制氢装置中，氢气提纯最常用的方法是（B）A、化学净化法B、PSA法C、膜分离方法D、溶解法15、在高辛烷值汽油调和组分的生产工艺中，催化异构化催化剂必须具备的功能是（C）A、加氢－脱氢功能B、加氢－异构化功能C、加氢、脱氢－异构化功能D、脱氢－异构化功能三、判断题（对的打√，错误的打×，每题1分，共10分）1、烷烃的热解反应中，脱氢反应比断链反应容易。（×）2、随着反应温度的增加，烃类的热解反应平衡常数增加，反应速率常数也随之增加。（√）3、石油馏分的热反应与催化裂化反应发生的是平行－连串反应，平行反应使产物的氢碳原子比增加，而连串反应使产物的氢碳原子比降低。（×）4、催化裂化工艺得到的汽油辛烷值与柴油的十六烷值也比较高，而加氢裂化工艺得到的汽油辛烷值较低、柴油的十六烷值也较高。（×）5、减压馏分油的催化裂化反应是气－固两相反应，常压或减压渣油的催化裂化反应是气－液－固三相反应。（√）6、催化裂化与加氢裂化催化剂均属于负载型催化剂。（×）7、催化重整与加氢处理催化剂均具有双功能特性。（×）8、加氢处理催化剂的金属活性组分都必须预硫化才具有加氢活性。（×）9、化合物分子结构的空间位阻效应只影响其在催化剂活性位上的端连吸附，而不影响平躺吸附。（√）10、重油中胶质与沥青质的加氢裂化反应遵循的是正碳离子反应机理。（×）四、问答题（共40分）1、从化学热力学与动力学角度分别阐述反应温度与反应压力对于烃类的催化裂化、加氢裂化以及催化重整反应的影响。（10分）从化学热力学的角度来看：烃类的催化裂化与催化重整反应均为强的吸热反应，反应温度升高，这两类反应的平衡常数增加，因此高温对烃类的催化裂化与催化重整反应是有利的。烃类的加氢裂化反应属于较强的放热反应，反应温度升高，其平衡转化率降低，高温对于烃类的加氢裂化反应不利。（3分）由于烃类的催化裂化反应与催化重整反应均是分子数增加的反应，反应压力增加，这两类反应的平衡转化率降低，因此高压对反应不利。烃类的加氢裂化反应是分子数减少的反应，反应压力增加，其平衡转化率增加，因此高压对于加氢裂化反应是有利的。（3分）从反应动力学的角度看：反应温度升高，反应速度加快，因此烃类的催化裂化、催化重整与加氢裂化反应速度均加快，但是反应温度过高，二次反应加剧，低分子的烃类与积炭产率较高，目的产物的选择性降低。（2分）综合动力学与热力学两方面考虑，烃类的催化裂化与催化重整宜采用480～530℃反应温度和不高于0.5MPa的反应压力，而加氢裂化宜采用370～440℃反应温度和8～15Mpa反应压力。（2分）2、阐述催化裂化催化剂失活速度快、而加氢裂化催化剂失活速度慢的原因。（10分）催化裂化催化剂主要是固体酸类型，如沸石分子筛，烃类在催化剂表面发生化学吸附，不同的烃类吸附能力差别很大，其中稠环芳烃吸附能力最强，而烷烃的吸附能力最弱；就其反应速度而而言，稠环芳烃的反应速度最慢，烯烃的反应速度最快，因此稠环芳烃首先吸附在催化剂的表面，易于缩合生成焦炭，使催化剂暂时性失活。（5分）加氢裂化催化剂属于负载型的双功能催化剂，在酸性载体上载有具有加氢功能的金属活性组分，，虽然稠环芳烃的吸附能力强，首先吸附在催化剂的表面，但是由于在加氢活性中心作用下以及高氢压的条件下，稠环芳烃发生芳香环的加氢饱和反应，生成双环或单环的芳烃与环烷烃，而不是缩合生焦反应，因此加氢裂化催化剂的表面积炭很少，催化剂的失活速度慢。（5分）3、某种原油属于环烷－中间基的原油，其中的硫含量约为2w%，氮含量约为0.6w%，总金属含量约为100g/g，残炭值约为12w%，350℃的馏分含量约为15w%，通过合适的工艺路线，最大量的生产低硫、低氮的清洁汽油与柴油，汽油的RON高于93，柴油的CN高于50，不生产焦炭，根据这种原油的组成性质与目的产品，并且不能造成环境污染，请制定出最佳的加工方案（不须列出具体数据）。（20分）生产低硫、低氮的清洁汽油与柴油的工艺有：加氢裂化、催化重整、催化烷基化与催化异构化。（2分）原油首先进行常压与减压蒸馏，得到常顶汽油、直馏柴油、减压馏分油与减压渣油。（2分）减压馏分油由于含硫量较高，采用FCC工艺得到的汽油硫含量不符合产品要求，因此VGO只能采用加氢裂化工艺，得到干气、液化气、加氢石脑油、加氢柴油与加氢尾油。（2分）减压渣油硫含量更高，而且含有较多的金属化合物，而且最终产品中不能生产焦炭，因此VR不能采用延迟焦化的工艺，而只能采用渣油固定床加氢裂化的工艺，得到干气、液化气、加氢石脑油、加氢柴油、加氢尾油，并产生一定量含硫化氢的酸性气。（2分）常顶汽油、VGO加氢裂化石脑油与VR加氢裂化石脑油进行催化重整，得到高辛烷值的重整汽油，并副产氢气，并产生一定量含硫化氢的酸性气。（2分）VGO的加氢裂化尾油与VR的加氢裂化尾油进行催化裂化，得到干气、液化气、催化汽油、催化柴油，并产生少量催化油浆。（2分）由于催化柴油的十六烷值低，直馏柴油的硫、氮含量高，因此将催化柴油与直馏柴油进行加氢处理脱除其中的硫、氮，并进行烯烃和部分芳烃饱和，得到低硫、低氮、十六烷值较高的柴油，并产生一部分酸性气。（2分）将上述装置得到的液化气进行气体分离，得到其中的C4组分，进行催化烷基化得到高辛烷值汽油调和组分。（2分）将催化重整汽油、催化裂化汽油以及烷基化汽油进行调和，就可以得到辛烷值高于93的低硫、低氮的清洁汽油。（1分）将加氢处理柴油与加氢裂化柴油调和，可以得到十六烷值高于50的低硫、低氮的清洁柴油。（1分）将所有装置得到的干气一部分用于生产装置的作用燃料，一部分用于制氢，为加氢装置提供所需要的氢气。（1分）所有生产装置得到的酸性气体进入硫磺回收装置，制取硫磺。（1分）五、计算题（共10分）请计算下表三种原料的芳烃潜含量。烃类原料A原料B原料C环烷烃/w%甲基环戊烷3.916.214.81二甲基环戊烷3.282.605.33乙基环戊烷2.511.422.34环己烷5.294.357.93甲基环己烷9.618.5616.31C8环烷烃0.850.7911.24芳香烃/w%苯0.250.851.35甲苯0.785.637.82C8芳烃2.863.254.23计算公式（4分）：苯浅含量＝C6环烷烃＊78/84＋苯甲苯浅含量＝C7环烷烃＊92/98＋甲苯C8芳烃浅含量＝C8环烷烃＊106/112＋C8芳烃原料A（2分）：苯浅含量＝9.2＊78/84＋0.25=8.79甲苯浅含量＝15.4＊92/98＋0.78=15.24C8芳烃浅含量＝0.85＊106/112＋2.86=3.66原料A的芳烃潜含量＝8.79＋15.24＋3.66＝27.69w%原料B（2分）：苯浅含量＝10.56＊78/84＋0.85＝10.66甲苯浅含量＝12.58＊92/98＋5.63＝17.44C8芳烃潜含量＝0.79＊106/112＋3.25＝4.00原料B的芳烃潜含量＝10.66＋17.44＋4.00＝32.10w%原料C（2分）：苯浅含量＝12.74＊78/84＋1.35＝13.18甲苯浅含量＝23.98＊92/98＋7.82＝30.33C8芳烃浅含量＝11.24＊106/112＋4.23＝14.87原料C的芳烃潜含量＝13.18+30.33+14.87=58.38w%