2024年職業(yè)技能：催化重整裝置操作工技術(shù)及理論知識試題庫(附含答案)一、選擇題（一）單選題1.催化重整反應(yīng)中，環(huán)烷烴脫氫生成芳烴的反應(yīng)是（）。A.吸熱反應(yīng)，體積增大反應(yīng)B.吸熱反應(yīng)，體積減小反應(yīng)C.放熱反應(yīng)，體積增大反應(yīng)D.放熱反應(yīng)，體積減小反應(yīng)答案：A解析：環(huán)烷烴脫氫生成芳烴需要吸收熱量來打破化學(xué)鍵，所以是吸熱反應(yīng)；同時反應(yīng)前后氣體分子數(shù)增多，體積增大。2.重整催化劑的酸性功能主要由（）提供。A.金屬組分B.載體C.助金屬D.氯答案：D解析：氯是重整催化劑酸性功能的主要提供者，它可以調(diào)節(jié)催化劑表面的酸性中心數(shù)量和強(qiáng)度，從而影響反應(yīng)的選擇性和活性。3.催化重整裝置的原料一般要求干點不高于（）℃。A.180B.200C.220D.240答案：A解析：原料干點過高會導(dǎo)致催化劑結(jié)焦加劇，影響催化劑壽命和裝置的穩(wěn)定運(yùn)行，一般要求干點不高于180℃。4.在重整反應(yīng)系統(tǒng)中，循環(huán)氫的作用不包括（）。A.抑制生焦反應(yīng)B.帶走反應(yīng)熱C.增加反應(yīng)壓力D.稀釋原料答案：C解析：循環(huán)氫可以抑制生焦反應(yīng)，因為它能使催化劑表面的積炭前驅(qū)物被及時帶走；帶走反應(yīng)熱，維持反應(yīng)溫度穩(wěn)定；還能稀釋原料，使反應(yīng)更加均勻。而循環(huán)氫的主要作用不是增加反應(yīng)壓力。5.重整反應(yīng)器的床層溫度一般控制在（）℃左右。A.400-420B.480-520C.550-580D.600-620答案：B解析：重整反應(yīng)需要在較高的溫度下進(jìn)行，一般床層溫度控制在480-520℃左右，在此溫度范圍內(nèi)可以保證反應(yīng)的活性和選擇性。6.重整裝置開工時，催化劑預(yù)硫化的目的是（）。A.提高催化劑活性B.降低催化劑活性C.保護(hù)催化劑金屬組分D.增加催化劑酸性答案：C解析：催化劑預(yù)硫化的目的是使催化劑金屬組分表面形成一層硫化物保護(hù)膜，防止在反應(yīng)過程中金屬組分被過度還原，從而保護(hù)催化劑金屬組分。7.重整原料中的硫含量一般要求小于（）ppm。A.0.1B.1C.5D.10答案：B解析：硫會使重整催化劑中毒，降低催化劑的活性和選擇性，所以重整原料中的硫含量一般要求小于1ppm。8.催化重整裝置的產(chǎn)物中，（）是高辛烷值汽油的理想組分。A.烷烴B.環(huán)烷烴C.芳烴D.烯烴答案：C解析：芳烴具有較高的辛烷值，是高辛烷值汽油的理想組分，可以提高汽油的抗爆性能。9.重整裝置的水氯平衡中，水含量過高會導(dǎo)致（）。A.催化劑酸性增強(qiáng)B.催化劑酸性減弱C.催化劑活性增加D.催化劑選擇性增加答案：B解析：水含量過高會與催化劑表面的氯結(jié)合，使氯流失，從而導(dǎo)致催化劑酸性減弱。10.重整反應(yīng)器的壓力一般控制在（）MPa。A.0.5-1.0B.1.0-2.0C.2.0-3.0D.3.0-4.0答案：B解析：重整反應(yīng)器的壓力一般控制在1.0-2.0MPa，合適的壓力可以保證反應(yīng)的進(jìn)行和產(chǎn)物的選擇性。（二）多選題1.催化重整反應(yīng)主要包括（）等反應(yīng)。A.環(huán)烷烴脫氫B.烷烴脫氫環(huán)化C.異構(gòu)化D.加氫裂化答案：ABCD解析：催化重整反應(yīng)主要包括環(huán)烷烴脫氫生成芳烴、烷烴脫氫環(huán)化生成環(huán)烷烴再進(jìn)一步脫氫成芳烴、異構(gòu)化反應(yīng)改善汽油的辛烷值以及加氫裂化反應(yīng)等。2.重整催化劑的組成一般包括（）。A.金屬組分B.載體C.助金屬D.酸性組分答案：ABCD解析：重整催化劑通常由金屬組分（如鉑等）提供加氫脫氫活性，載體（如氧化鋁）提供物理支撐和一定的孔結(jié)構(gòu)，助金屬（如錸等）改善催化劑性能，酸性組分（如氯）提供酸性功能。3.影響重整反應(yīng)的因素有（）。A.溫度B.壓力C.空速D.氫油比答案：ABCD解析：溫度影響反應(yīng)的速率和平衡；壓力對反應(yīng)的選擇性和轉(zhuǎn)化率有影響；空速決定了原料在催化劑上的停留時間；氫油比影響反應(yīng)的生焦情況和產(chǎn)物分布。4.重整裝置原料預(yù)處理的目的是（）。A.脫除雜質(zhì)B.控制餾程C.調(diào)整族組成D.提高原料的密度答案：ABC解析：原料預(yù)處理主要是脫除原料中的雜質(zhì)（如硫、氮、砷等），控制原料的餾程，使其符合重整反應(yīng)的要求，同時也可以調(diào)整族組成。而提高原料密度不是預(yù)處理的主要目的。5.重整裝置的循環(huán)氫壓縮機(jī)的作用是（）。A.提供循環(huán)氫B.維持反應(yīng)系統(tǒng)壓力C.輸送重整產(chǎn)物D.防止催化劑結(jié)焦答案：ABD解析：循環(huán)氫壓縮機(jī)提供循環(huán)氫，使氫氣在反應(yīng)系統(tǒng)中循環(huán)；維持反應(yīng)系統(tǒng)的壓力穩(wěn)定；循環(huán)氫可以抑制催化劑結(jié)焦。它不負(fù)責(zé)輸送重整產(chǎn)物。二、判斷題1.催化重整反應(yīng)是在催化劑作用下，使汽油餾分中的烴類分子結(jié)構(gòu)重新排列成新的分子結(jié)構(gòu)的過程。（）答案：√解析：催化重整的定義就是在催化劑作用下，對汽油餾分中的烴類進(jìn)行分子結(jié)構(gòu)重排，以提高汽油的辛烷值等性能。2.重整催化劑的活性只與金屬組分有關(guān)，與酸性組分無關(guān)。（）答案：×解析：重整催化劑的活性不僅與金屬組分的加氫脫氫活性有關(guān)，酸性組分提供的酸性中心對于異構(gòu)化等反應(yīng)也起著重要作用，二者共同影響催化劑的活性。3.重整原料中的氮含量對催化劑的影響不大，可以不進(jìn)行嚴(yán)格控制。（）答案：×解析：氮會使重整催化劑中毒，影響催化劑的活性和選擇性，所以必須嚴(yán)格控制重整原料中的氮含量。4.提高重整反應(yīng)溫度可以提高反應(yīng)速率，但會降低產(chǎn)物的選擇性。（）答案：√解析：溫度升高，反應(yīng)速率加快，但同時也會使一些副反應(yīng)加劇，從而降低產(chǎn)物的選擇性。5.重整裝置的水氯平衡控制中，只要控制好水含量，氯含量可以不做嚴(yán)格要求。（）答案：×解析：水氯平衡是相互關(guān)聯(lián)的，氯含量會影響催化劑的酸性功能，水含量過高或過低都會影響氯的分布和含量，所以必須同時嚴(yán)格控制水含量和氯含量。三、簡答題1.簡述催化重整反應(yīng)的主要類型及其對汽油質(zhì)量的影響。答：催化重整反應(yīng)主要有以下幾種類型：-環(huán)烷烴脫氫反應(yīng)：環(huán)烷烴脫氫生成芳烴，該反應(yīng)能顯著提高汽油的辛烷值，因為芳烴的辛烷值較高，同時還會產(chǎn)生氫氣。-烷烴脫氫環(huán)化反應(yīng)：烷烴脫氫環(huán)化生成環(huán)烷烴，再進(jìn)一步脫氫成芳烴，此反應(yīng)也可以提高汽油的辛烷值，增加汽油中芳烴的含量。-異構(gòu)化反應(yīng)：正構(gòu)烷烴異構(gòu)化為異構(gòu)烷烴，異構(gòu)烷烴的辛烷值比正構(gòu)烷烴高，從而改善汽油的抗爆性能。-加氫裂化反應(yīng)：將大分子烴類裂化為小分子烴類，該反應(yīng)會降低汽油的收率，但可以調(diào)整汽油的餾程和組成。這些反應(yīng)共同作用，提高了汽油的辛烷值，改善了汽油的抗爆性能，同時還可以生產(chǎn)出高純度的氫氣和芳烴等產(chǎn)品。2.說明重整催化劑預(yù)硫化的原理和步驟。答：-原理：重整催化劑預(yù)硫化是在氫氣存在的條件下，使硫化劑（如二甲基二硫等）分解產(chǎn)生的硫與催化劑中的金屬組分（如鉑）反應(yīng)，在金屬表面形成一層硫化物保護(hù)膜。這層保護(hù)膜可以防止在反應(yīng)過程中金屬組分被過度還原，保持催化劑的活性和選擇性，延長催化劑的使用壽命。-步驟：-催化劑干燥：在預(yù)硫化前，需要對催化劑進(jìn)行干燥處理，去除催化劑中的水分，以保證硫化反應(yīng)的順利進(jìn)行。-升溫：將反應(yīng)器溫度緩慢升高至硫化起始溫度，一般為230-250℃。-引入硫化劑：在氫氣循環(huán)的情況下，向系統(tǒng)中引入硫化劑，控制硫化劑的注入速度和濃度。-硫化反應(yīng)：在一定溫度和壓力下，硫化劑分解產(chǎn)生的硫與催化劑金屬組分反應(yīng)，硫化過程中需要控制好溫度、壓力、氫氣流速等參數(shù)。-硫化終點判斷：通過分析循環(huán)氣中的硫化氫含量來判斷硫化是否達(dá)到終點，當(dāng)硫化氫含量穩(wěn)定且達(dá)到一定值時，表明硫化完成。-降溫：硫化完成后，將反應(yīng)器溫度緩慢降至正常操作溫度。3.分析重整裝置水氯平衡失調(diào)的原因及危害。答：-原因：-原料因素：原料中水分或氯含量的波動會影響水氯平衡。如果原料帶水或含氯量變化較大，會打破原有的水氯平衡。-操作因素：反應(yīng)溫度、壓力、氫油比等操作條件的變化可能會影響水和氯在催化劑表面的吸附和脫附平衡。例如，溫度升高可能會使氯的脫附增加，導(dǎo)致氯含量降低。-設(shè)備因素：設(shè)備泄漏可能會導(dǎo)致水或氯的損失，如換熱器泄漏可能使水進(jìn)入反應(yīng)系統(tǒng)，造成水含量升高。-危害：-水含量過高：會使催化劑表面的氯流失，導(dǎo)致催化劑酸性減弱，影響異構(gòu)化等反應(yīng)的進(jìn)行，降低汽油的辛烷值；同時還可能導(dǎo)致催化劑的孔結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，影響催化劑的活性和穩(wěn)定性。-水含量過低：催化劑表面的氯難以保持合適的分布，可能會使催化劑酸性過強(qiáng)，導(dǎo)致加氫裂化反應(yīng)加劇，汽油收率降低，生焦增多，縮短催化劑的使用壽命。-氯含量過高：會使催化劑酸性過強(qiáng)，同樣會導(dǎo)致加氫裂化反應(yīng)加劇，汽油收率下降，同時還可能腐蝕設(shè)備。-氯含量過低：催化劑酸性不足，異構(gòu)化等反應(yīng)活性降低，汽油的辛烷值提高不明顯。四、計算題1.某重整裝置的進(jìn)料量為100t/h，氫油比為500（體積比），氫氣的密度為0.0899kg/m3，求氫氣的質(zhì)量流量。解：首先，根據(jù)氫油比的定義，氫油比是氫氣與原料油的體積比。已知進(jìn)料量為100t/h，假設(shè)原料油的密度為ρ（一般汽油密度約為0.7-0.78t/m3，這里取0.75t/m3），則原料油的體積流量\(V_{油}=\frac{100}{0.75}m3/h\)。因為氫油比為500，所以氫氣的體積流量\(V_{氫}=500\timesV_{油}=500\times\frac{100}{0.75}m3/h\)。又已知?dú)錃獾拿芏萛(\rho_{氫}=0.0899kg/m3\)，根據(jù)質(zhì)量流量公式\(m=\rhoV\)，可得氫氣的質(zhì)量流量\(m_{氫}=\rho_{氫}V_{氫}=0.0899\times500\times\frac{100}{0.75}kg/h\approx5993.33kg/h\)。2.已知重整反應(yīng)器入口溫度為490℃，出口溫度為480℃，反應(yīng)熱為-50kJ/mol（放熱反應(yīng)），進(jìn)料的摩爾流量為100mol/h，求反應(yīng)器每小時的熱損失。解：根據(jù)反應(yīng)熱和進(jìn)料摩爾流量可以計算出反應(yīng)放出的熱量\(Q_{反應(yīng)}=100mol/h\times(-50kJ/mol)=-5000kJ/h\)（負(fù)號表示放熱）。假設(shè)沒有熱損失時，根據(jù)熱量平衡，反應(yīng)放出的熱量應(yīng)該使物料溫度升高，但實際出口溫度低于入口溫度，說明有熱損失。設(shè)熱損失為\(Q_{損失}\)，根據(jù)能量守恒定律，反應(yīng)放出的熱量等于物料溫度降低帶走的熱量加上熱損失。由于物料溫度降低帶走的熱量為正值（溫度降低，熱量減少），這里我們可以通過簡單的熱量計算來近似。假設(shè)物料的比熱容為\(C\)（這里忽略比熱容隨溫度的變化），物料的焓變\(\DeltaH=C\timesn\times\DeltaT\)（\(n\)為物質(zhì)的量，\(\DeltaT\)為溫度變化）。在本題中，由于反應(yīng)熱已知，我們可以直接根據(jù)反應(yīng)熱和溫度變化來計算熱損失。反應(yīng)放出的熱量應(yīng)該使物料溫度升高，但實際溫度降低了\(\DeltaT=490-480=10℃\)，說明熱損失\(Q_{損失}\)不僅抵消了反應(yīng)放出的熱量，還使物料溫度降低。所以\(Q_{損失}=5000kJ/h+C\times100mol/h\times10℃\)，如果忽略物料的顯熱變化（即假設(shè)物料比熱容變化引起的熱量變化較?。?，則熱損失約為\(5000kJ/h\)。五、論述題1.論述催化重整裝置的節(jié)能措施。答：催化重整裝置是煉油廠的重要裝置之一，其能耗較高，采取有效的節(jié)能措施對于降低生產(chǎn)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境保護(hù)具有重要意義。以下是一些常見的節(jié)能措施：-優(yōu)化反應(yīng)條件-合理控制反應(yīng)溫度和壓力：根據(jù)原料性質(zhì)和產(chǎn)品要求，精確調(diào)整反應(yīng)溫度和壓力，避免過高的溫度和壓力導(dǎo)致能耗增加。在保證反應(yīng)轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，適當(dāng)降低反應(yīng)溫度和壓力，可以減少加熱爐的燃料消耗和壓縮機(jī)的動力消耗。-優(yōu)化空速和氫油比：合理選擇空速和氫油比，既能保證反應(yīng)的順利進(jìn)行，又能降低能耗。過高的空速會導(dǎo)致反應(yīng)不完全，而過低的空速會增加停留時間和能耗；合適的氫油比可以抑制生焦反應(yīng)，同時減少氫氣循環(huán)壓縮機(jī)的功耗。-余熱回收利用-加熱爐余熱回收：采用高效的余熱回收設(shè)備，如空氣預(yù)熱器、省煤器等，回收加熱爐排煙中的熱量，提高加熱爐的熱效率。將回收的熱量用于加熱空氣或水，再將加熱后的空氣或水用于加熱爐的燃燒或其他工藝過程。-反應(yīng)產(chǎn)物余熱回收：利用重整反應(yīng)產(chǎn)物的余熱來加熱原料或其他物流，實現(xiàn)熱量的梯級利用。例如，通過熱交換器將反應(yīng)產(chǎn)物的熱量傳遞給進(jìn)料，減少進(jìn)料加熱所需的能量。-設(shè)備節(jié)能改造-選用高效設(shè)備：選用高效的加熱爐、壓縮機(jī)、泵等設(shè)備，提高設(shè)備的能源利用效率。高效加熱爐具有更好的燃燒性能和熱傳遞效率，能減少燃料消耗；高效壓縮機(jī)和泵可以降低動力消耗。-優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行參數(shù)：對設(shè)備進(jìn)行定期維護(hù)和調(diào)試，確保設(shè)備在最佳工況下運(yùn)行。例如，調(diào)整壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速和流量，使其與實際生產(chǎn)需求相匹配，避免設(shè)備的“大馬拉小車”現(xiàn)象。-氫氣系統(tǒng)優(yōu)化-氫氣回收與提純：采用氫氣回收裝置，回收重整裝置排放氣中的氫氣，提高氫氣的利用率。通過變壓吸附（PSA）等技術(shù)對回收的氫氣進(jìn)行提純，使其達(dá)到循環(huán)使用的要求，減少新鮮氫氣的補(bǔ)充量。-優(yōu)化氫氣分配：合理分配氫氣在不同反應(yīng)系統(tǒng)和設(shè)備中的使用，避免氫氣的浪費(fèi)。例如，根據(jù)不同反應(yīng)對氫氣純度和壓力的要求，進(jìn)行分級使用，提高氫氣的利用效率。-加強(qiáng)管理與監(jiān)控-建立能源管理體系：建立完善的能源管理體系，制定能源消耗指標(biāo)和考核制度，加強(qiáng)對能源消耗的監(jiān)測和分析。通過實時監(jiān)測裝置的能源消耗情況，及時發(fā)現(xiàn)能源浪費(fèi)問題并采取措施進(jìn)行整改。-員工培訓(xùn)：加強(qiáng)對員工的節(jié)能培訓(xùn)，提高員工的節(jié)能意識和操作技能。使員工掌握正確的操作方法和節(jié)能技巧，避免因操作不當(dāng)導(dǎo)致的能源浪費(fèi)。2.論述重整催化劑失活的原因及再生方法。答：-失活原因-積炭失活：在重整反應(yīng)過程中，烴類分子在催化劑表面發(fā)生脫氫、聚合等反應(yīng)，生成焦炭沉積在催化劑表面。積炭會覆蓋催化劑的活性中心，阻礙反應(yīng)物與催化劑的接觸，導(dǎo)致催化劑活性下降。反應(yīng)溫度過高、空速過低、氫油比過小等因素都會加劇積炭的生成。-中毒失活：原料中的雜質(zhì)如硫、氮、砷、鉛等會與催化劑的金屬組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使催化劑的活性中心中毒。例如，硫會與催化劑中的鉑形成硫化物，降低催化劑的加氫脫氫活性；砷會不可逆地吸附在催化劑表面，破