2025年化工裂解工藝試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共30分）1.以下關(guān)于烴類(lèi)裂解原料特性的描述中，錯(cuò)誤的是（）A.正構(gòu)烷烴裂解乙烯收率最高B.環(huán)烷烴裂解易生成芳烴，乙烯收率較低C.芳烴含量越高，裂解產(chǎn)物中乙烯比例越高D.原料的氫含量越高，裂解生成乙烯的潛力越大2.工業(yè)裂解爐中，為提高乙烯收率，通常采用的工藝條件是（）A.高溫、長(zhǎng)停留時(shí)間、高壓B.高溫、短停留時(shí)間、低壓C.低溫、長(zhǎng)停留時(shí)間、低壓D.低溫、短停留時(shí)間、高壓3.裂解過(guò)程中，二次反應(yīng)的主要危害是（）A.降低原料轉(zhuǎn)化率B.增加乙烯生成量C.導(dǎo)致設(shè)備結(jié)焦D.提高丙烯收率4.裂解氣急冷的主要目的是（）A.降低氣體溫度，終止裂解反應(yīng)B.提高氣體壓力，便于壓縮C.分離出重組分液體產(chǎn)物D.減少氫氣生成量5.以下不屬于裂解爐輻射段爐管材質(zhì)要求的是（）A.耐高溫氧化B.抗結(jié)焦性能好C.導(dǎo)熱系數(shù)低D.高溫強(qiáng)度高6.某裂解裝置原料為石腦油（平均分子式C?H??），若裂解后主要產(chǎn)物為C?H?、C?H?、CH?和H?，根據(jù)元素守恒，以下產(chǎn)物摩爾比不可能的是（）A.C?H?:C?H?=3:1B.CH?:H?=1:2C.C?H?:CH?=2:1D.C?H?:H?=1:37.裂解過(guò)程中，烴分壓降低的主要實(shí)現(xiàn)方式是（）A.增加原料進(jìn)料量B.加入稀釋蒸汽C.提高爐管壓力D.減少急冷介質(zhì)流量8.關(guān)于裂解爐結(jié)焦的描述，正確的是（）A.結(jié)焦僅發(fā)生在輻射段爐管B.結(jié)焦會(huì)導(dǎo)致?tīng)t管傳熱效率下降C.結(jié)焦主要由一次反應(yīng)引起D.結(jié)焦后爐管內(nèi)壓力降低9.某裂解裝置采用毫秒爐（停留時(shí)間約0.05~0.15s），其主要優(yōu)勢(shì)是（）A.提高原料轉(zhuǎn)化率B.抑制二次反應(yīng)，提升乙烯收率C.降低稀釋蒸汽用量D.延長(zhǎng)裂解爐運(yùn)行周期10.裂解氣壓縮過(guò)程中采用多段壓縮并中間冷卻的主要目的是（）A.減少壓縮機(jī)功率消耗B.提高氣體壓力C.分離出部分水分和重?zé)ND.避免氣體溫度過(guò)高導(dǎo)致聚合11.以下關(guān)于裂解產(chǎn)物中氫氣來(lái)源的描述，錯(cuò)誤的是（）A.烷烴脫氫反應(yīng)生成B.烯烴脫氫反應(yīng)生成C.芳烴脫烷基反應(yīng)生成D.水蒸氣與焦炭的水煤氣反應(yīng)生成12.某裂解爐設(shè)計(jì)熱效率為92%，實(shí)際運(yùn)行中熱效率降至85%，可能的原因是（）A.燃料氣熱值提高B.排煙溫度升高C.爐墻保溫性能改善D.過(guò)?？諝庀禂?shù)降低13.裂解裝置中，急冷油系統(tǒng)的主要作用是（）A.冷卻裂解氣至常溫B.回收高溫裂解氣的顯熱C.分離出全部液態(tài)烴D.調(diào)節(jié)稀釋蒸汽用量14.以下裂解原料中，氫含量由高到低排序正確的是（）A.乙烷＞石腦油＞柴油＞減壓渣油B.石腦油＞乙烷＞柴油＞減壓渣油C.減壓渣油＞柴油＞石腦油＞乙烷D.柴油＞乙烷＞石腦油＞減壓渣油15.裂解過(guò)程中，若原料中硫含量過(guò)高，可能導(dǎo)致的問(wèn)題不包括（）A.設(shè)備腐蝕B.催化劑中毒（后續(xù)分離單元）C.乙烯收率降低D.廢堿液處理量增加二、填空題（每空1分，共20分）1.烴類(lèi)裂解的主要一次反應(yīng)包括__________和__________，二次反應(yīng)主要包括__________、__________和__________。2.工業(yè)裂解爐按爐型結(jié)構(gòu)可分為_(kāi)_________、__________和__________等類(lèi)型，其中應(yīng)用最廣泛的是__________。3.裂解工藝中，稀釋蒸汽的作用是__________、__________和__________，其與原料的質(zhì)量比稱(chēng)為_(kāi)_________。4.裂解爐輻射段爐管的結(jié)焦程度可通過(guò)__________、__________和__________等指標(biāo)間接判斷。5.裂解氣凈化過(guò)程中，脫酸性氣體（CO?、H?S）通常采用__________法，常用溶劑為_(kāi)_________；脫水采用__________法，常用吸附劑為_(kāi)_________。6.衡量裂解深度的常用指標(biāo)有__________、__________和__________。三、簡(jiǎn)答題（每題6分，共30分）1.簡(jiǎn)述影響烴類(lèi)裂解乙烯收率的主要因素，并說(shuō)明其影響規(guī)律。2.為什么裂解過(guò)程需要采用“高溫短停留時(shí)間”工藝？請(qǐng)從反應(yīng)動(dòng)力學(xué)角度解釋。3.裂解爐急冷換熱器（TLE）的設(shè)計(jì)需要滿(mǎn)足哪些關(guān)鍵要求？簡(jiǎn)述其工作原理。4.分析裂解爐運(yùn)行過(guò)程中爐管結(jié)焦的主要原因，并提出3項(xiàng)減緩結(jié)焦的措施。5.某裂解裝置原料為丙烷（C?H?），裂解后產(chǎn)物中乙烯（C?H?）和丙烯（C?H?）的摩爾比為2:1，試通過(guò)元素守恒驗(yàn)證該產(chǎn)物比例是否合理（假設(shè)原料完全轉(zhuǎn)化，產(chǎn)物僅含C?H?、C?H?、CH?和H?）。四、計(jì)算題（共20分）1.（8分）某乙烷（C?H?）裂解裝置，進(jìn)料量為1000kg/h，單程轉(zhuǎn)化率為65%，乙烯（C?H?）選擇性為80%（選擇性=乙烯生成量/原料轉(zhuǎn)化量×100%）。計(jì)算：（1）乙烯的生成量（kg/h）；（2）未反應(yīng)的乙烷量（kg/h）；（3）若乙烯收率為52%（收率=乙烯生成量/原料進(jìn)料量×100%），驗(yàn)證是否與上述數(shù)據(jù)一致。2.（12分）某裂解爐輻射段爐管入口溫度為600℃，出口溫度為820℃，原料流量為50t/h（平均比熱容為2.2kJ/(kg·℃)），稀釋蒸汽流量為25t/h（平均比熱容為2.0kJ/(kg·℃)）。已知燃料氣熱值為42MJ/kg，裂解爐熱效率為90%（熱效率=原料與蒸汽吸收的熱量/燃料燃燒放出的熱量×100%）。計(jì)算：（1）原料與蒸汽每小時(shí)吸收的總熱量（MJ）；（2）每小時(shí)燃料氣消耗量（kg）；（3）若熱效率降至85%，燃料氣消耗量增加多少？答案及解析一、單項(xiàng)選擇題1.C（芳烴裂解不易生成乙烯，易生成稠環(huán)芳烴，導(dǎo)致結(jié)焦）2.B（高溫促進(jìn)一次反應(yīng)，短停留時(shí)間抑制二次反應(yīng)，低壓降低烴分壓，利于斷鏈反應(yīng)）3.C（二次反應(yīng)如聚合、縮合會(huì)生成焦炭）4.A（急冷將溫度從800℃快速降至300℃以下，終止裂解反應(yīng)）5.C（爐管需高導(dǎo)熱系數(shù)以提高傳熱效率）6.B（根據(jù)C、H守恒，CH?中H/C=4，H?中H/C=∞，若CH?:H?=1:2，總H/C可能超過(guò)原料）7.B（稀釋蒸汽降低烴分壓，等效于低壓環(huán)境）8.B（結(jié)焦層導(dǎo)熱差，導(dǎo)致?tīng)t管外壁溫度升高；結(jié)焦也可能發(fā)生在急冷換熱器）9.B（毫秒爐停留時(shí)間極短，減少二次反應(yīng)，乙烯收率更高）10.C（中間冷卻使部分水分和重?zé)N冷凝分離，降低后續(xù)壓縮負(fù)荷）11.D（水煤氣反應(yīng)需高溫且非裂解主反應(yīng)，氫氣主要來(lái)自脫氫）12.B（排煙溫度升高導(dǎo)致熱量損失增加，熱效率下降）13.B（急冷油回收顯熱生成高壓蒸汽，同時(shí)將裂解氣冷卻至200~300℃）14.A（烷烴氫含量最高，隨碳數(shù)增加、環(huán)化/芳構(gòu)化程度提高，氫含量降低）15.C（硫含量高主要影響設(shè)備腐蝕和后處理，不直接降低乙烯收率）二、填空題1.斷鏈反應(yīng)；脫氫反應(yīng)；聚合反應(yīng)；縮合反應(yīng)；生焦反應(yīng)2.箱式爐；管式爐；蓄熱爐；管式爐（或“裂解管式爐”）3.降低烴分壓；減少結(jié)焦；提供熱量；稀釋比（或“汽烴比”）4.爐管壓差；爐管外壁溫度；裂解氣出口溫度5.化學(xué)吸收；乙醇胺（或“MEA”“DEA”）；吸附；分子篩（或“活性氧化鋁”）6.轉(zhuǎn)化率；乙烯收率；動(dòng)力學(xué)裂解深度函數(shù)（KSF）三、簡(jiǎn)答題1.主要因素及規(guī)律：原料特性：正構(gòu)烷烴＞環(huán)烷烴＞芳烴（氫含量越高，乙烯收率越高）；裂解溫度：溫度升高，一次反應(yīng)速率＞二次反應(yīng)，乙烯收率先增后減（過(guò)高導(dǎo)致生焦）；停留時(shí)間：短停留時(shí)間抑制二次反應(yīng)，提高乙烯收率；烴分壓：低壓（或稀釋蒸汽）降低烴分壓，利于斷鏈反應(yīng)，提高乙烯收率；裂解深度：適度深度（如KSF=3~4）時(shí)乙烯收率最高，過(guò)深則二次反應(yīng)加劇。2.“高溫短停留時(shí)間”的動(dòng)力學(xué)解釋?zhuān)簾N類(lèi)裂解的一次反應(yīng)（斷鏈、脫氫）為一級(jí)反應(yīng)，活化能較高（約250~335kJ/mol）；二次反應(yīng)（聚合、縮合）多為高階反應(yīng)，活化能較低（約125~210kJ/mol）。高溫下，一次反應(yīng)速率增長(zhǎng)更快；短停留時(shí)間可減少二次反應(yīng)發(fā)生的時(shí)間，從而抑制副反應(yīng)，提高乙烯選擇性。3.TLE的關(guān)鍵要求及原理：要求：①高傳熱效率（快速降溫）；②抗結(jié)焦性能（避免堵塞）；③耐高溫高壓（入口800℃，出口300℃，壓力3~5MPa）；④結(jié)構(gòu)緊湊（減少停留時(shí)間）。原理：高溫裂解氣（800℃）進(jìn)入TLE管程，殼程通入高壓鍋爐給水，通過(guò)間壁換熱將裂解氣快速冷卻至300℃以下，同時(shí)鍋爐水吸收熱量生成高壓蒸汽（10~12MPa），實(shí)現(xiàn)熱量回收。4.結(jié)焦原因及減緩措施：原因：①二次反應(yīng)（烯烴聚合、縮合生成稠環(huán)芳烴，最終生焦）；②爐管局部過(guò)熱（導(dǎo)致烴類(lèi)深度分解）；③原料中芳烴/重金屬含量高（催化結(jié)焦）。措施：①控制裂解深度（避免過(guò)度裂解）；②優(yōu)化爐管溫度分布（防止局部高溫）；③加入結(jié)焦抑制劑（如二甲基二硫、硫化物，抑制催化結(jié)焦）；④提高稀釋蒸汽純度（減少雜質(zhì)催化結(jié)焦）。5.產(chǎn)物比例合理性驗(yàn)證：設(shè)原料為1molC?H?（含3molC、8molH），完全轉(zhuǎn)化后產(chǎn)物為amolC?H?、bmolC?H?、cmolCH?、dmolH?。C守恒：2a+3b+c=3H守恒：4a+6b+4c+2d=8已知a:b=2:1，設(shè)a=2k，b=k，則：C守恒：2×2k+3×k+c=3→7k+c=3→c=37kH守恒：4×2k+6×k+4×(37k)+2d=8→8k+6k+1228k+2d=8→14k+2d=4→d=7k2因c≥0、d≥0，故37k≥0→k≤3/7；7k2≥0→k≥2/7。取k=0.3（在2/7≈0.286~3/7≈0.429范圍內(nèi)），則c=37×0.3=0.9，d=7×0.32=0.1，均為正值，因此該比例合理。四、計(jì)算題1.（1）乙烯生成量：乙烷摩爾質(zhì)量=30kg/kmol，進(jìn)料量=1000/30≈33.33kmol/h。轉(zhuǎn)化量=33.33×65%≈21.67kmol/h。乙烯生成量=21.67×80%≈17.33kmol/h（乙烯摩爾質(zhì)量=28kg/kmol），質(zhì)量=17.33×28≈485.24kg/h。（2）未反應(yīng)乙烷量：未轉(zhuǎn)化量=33.33×(165%)≈11.67kmol/h，質(zhì)量=11.67×30≈350kg/h。（3）驗(yàn)證收率：收率=485.24/1000×100%=48.52%≠52%，數(shù)據(jù)不一致（可能選擇性或轉(zhuǎn)化率數(shù)據(jù)假設(shè)誤差）。2.（1）總吸熱量：原料吸熱量=50×103kg×2.2kJ/(kg·℃)×(820600)℃=50×103×2.2×220=24,200,000kJ=24,200MJ。蒸汽吸熱量=25×103kg×2.0kJ/(kg·℃)×(820600)℃=25×103×2.0×220=11,000,000kJ=11,000M