2025年裂解裂化工藝證考試題庫及答案一、裂解裂化基礎(chǔ)理論與反應機理1.（單選）在管式裂解爐中，下列哪一溫度區(qū)間最能代表工業(yè)乙烷裂解的“高選擇性乙烯窗口”？A.750–780℃?B.820–850℃?C.880–920℃?D.950–980℃答案：B解析：低于800℃時乙烷轉(zhuǎn)化率不足，高于860℃則副產(chǎn)甲烷、丙烯下降，丙烯/乙烯比急劇降低，故820–850℃為最佳乙烯選擇性窗口。2.（單選）自由基鏈式反應機理中，β斷裂步驟對烯烴收率起決定作用，其速率常數(shù)kβ與下列哪一參數(shù)呈Arrhenius正相關(guān)？A.反應壓力?B.自由基碳數(shù)?C.自由基穩(wěn)定性?D.C–C鍵解離能答案：C解析：β斷裂速率隨自由基穩(wěn)定性增加而增大，因過渡態(tài)能量降低，符合Arrhenius指數(shù)關(guān)系；壓力與鍵解離能為熱力學量，不直接決定kβ。3.（多選）關(guān)于催化裂化（FCC）中正碳離子機理，下列說法正確的是：A.初始正碳離子主要由Br?nsted酸質(zhì)子攻擊烯烴生成B.氫轉(zhuǎn)移反應是生焦的主要路徑之一C.骨架異構(gòu)化屬于單分子反應，不引起分子量變化D.β斷裂遵循Saytzeff規(guī)則，生成烯烴雙鍵上取代基最多的產(chǎn)物答案：A、B、C解析：D錯誤，β斷裂遵循Hofmann規(guī)則，生成雙鍵取代最少的烯烴，利于小分子烯烴；Saytzeff規(guī)則適用于醇脫水。4.（判斷）在蒸汽裂解中，水蒸氣稀釋比（SteamtoHydrocarbon，SHR）越高，則爐管結(jié)焦速率一定越低。答案：錯誤解析：SHR>0.6后，結(jié)焦速率下降趨緩，且系統(tǒng)熱負荷、壓縮機功耗急劇上升，綜合經(jīng)濟性反而變差；過高SHR會促進CO生成，增加下游冷箱堵塞風險。5.（填空）某煉廠FCC裝置原料為VGO（含芳烴28%、環(huán)烷烴42%、鏈烷烴30%），在535℃、劑油比6.5、CAT/Δt=1.2s條件下，若目標汽油收率48%，則按“結(jié)構(gòu)導向集總”模型，需控制芳烴裂化率≤______%，否則汽油辛烷值將低于92。答案：18解析：芳烴過度裂化生成大量苯與輕氣體，導致汽油芳潛下降，RON損失約0.5/每1%芳烴裂化；當裂化率>18%時，RON跌破92。6.（簡答）請用三步反應描述石腦油蒸汽裂解生成乙烯、丙烯的自由基鏈式路徑，并指出速率控制步驟。答案：（1）Initiation：C5H12→·C3H7+·C2H5（均裂，需350kJ/mol，速率最慢）；（2）Propagation：·C2H5→C2H4+·H（β斷裂，k=10^13.2exp(16500/T)s^1）；（3）Termination：·H+·CH3→CH4（放熱，速率極快）。速率控制步驟為Initiation，因其活化能最高，斷裂C–C鍵需高溫驅(qū)動。二、工業(yè)裝置流程與關(guān)鍵設(shè)備7.（單選）某乙烯裝置采用“前脫乙烷前加氫”流程，與“前脫丙烷后加氫”相比，其最大優(yōu)勢是：A.降低冷箱凍堵風險?B.節(jié)省低溫級制冷量?C.減少MAPD加氫反應器臺數(shù)?D.提高丙烯/乙烯比答案：B解析：前脫乙烷將C2餾分提前分出，僅C2需低溫氫化，冷箱負荷集中在101℃級，避免140℃級深冷，節(jié)省約12%制冷功耗。8.（多選）關(guān)于FCC沉降器“快速分離”系統(tǒng)，下列措施能有效降低催化劑夾帶量的是：A.提升管出口設(shè)粗旋（RS）?B.沉降器設(shè)高效旋風三級?C.油劑接觸時間<1.5s?D.沉降器線速降至0.25m/s答案：A、B、D解析：C錯誤，接觸時間<1.5s主要抑制二次裂化，對夾帶量影響有限；降低線速、增設(shè)粗旋與三級旋風可顯著減少催化劑逃逸。9.（填空）某120萬噸/年乙烯裝置采用雙爐膛輻射段，爐管為HPNb微合金鋼，外徑89mm，壁厚7.5mm，運行10000h后測得平均滲碳層深度2.1mm，按APIRP939C準則，該爐管剩余壽命為______h。答案：4200解析：滲碳速率=2.1mm/10000h=0.21mm/千小時；剩余壁厚7.52.1=5.4mm，臨界滲碳深度取壁厚50%即3.75mm，尚可滲1.65mm，故剩余壽命1.65/0.21×1000≈4200h。10.（簡答）請畫出乙烯裝置五段離心式裂解氣壓縮機防喘振控制邏輯圖，并說明其“熱力學防喘線”如何標定。答案：邏輯圖要點：（1）X軸為入口體積流量Q，Y軸為壓比ε；（2）由多變效率η、氣體常數(shù)R、入口溫度T1計算等熵指數(shù)k；（3）利用廠家喘振點數(shù)據(jù)擬合ε_limit=ab×Q2；（4）PLC實時比較實際ε與ε_limit，若ε>ε_limit則開防喘閥。熱力學防喘線需在不同轉(zhuǎn)速下做3次氮氣循環(huán)試驗，記錄喘振點，再換算到設(shè)計分子量，確保裕量10%。三、催化劑與助劑體系11.（單選）FCC催化劑中，下列哪一元素以“骨架外鋁”形式存在時，對汽油辛烷值提升最明顯？A.La?B.Zn?C.P?D.Re答案：C解析：磷與骨架外Al形成AlPO4弱酸中心，抑制氫轉(zhuǎn)移，保留烯烴，RON可提高1.5–2.0單位；La、Re主要促進氫轉(zhuǎn)移，反而降低辛烷值。12.（多選）關(guān)于蒸汽裂解結(jié)焦抑制劑，下列說法正確的是：A.二甲基二硫（DMDS）通過生成H2S抑制鐵鎳催化結(jié)焦B.磷酸酯類抑制劑可在爐管表面形成FePO4鈍化膜C.添加CaO可中和焦中酸性物，但會加劇氣相結(jié)焦D.硫含量>200ppm時，乙烯收率下降>0.8%答案：A、B、D解析：C錯誤，CaO為固相，無法進入氣相，且會堵塞爐管；高硫確實抑制結(jié)焦但導致收率下降。13.（填空）某FCC裝置使用USY催化劑，晶胞常數(shù)24.35?，經(jīng)800℃、100%水蒸氣老化4h后，晶胞常數(shù)降至24.22?，則骨架硅鋁比（SAR）由初始的5.2提高至______。答案：6.9解析：依BreckFlanigen方程：a=24.191+0.0268×(Al/uc)，初始Al/uc=(24.3524.191)/0.0268=5.93，SAR=192/Al1=31.4；老化后Al/uc=4.14，SAR=192/4.141=45.4；但工業(yè)上按重量比計，SAR由5.2升至6.9。14.（簡答）請說明“催化裂化金屬鈍化劑Sb2O3”的注入方式、反應機理及環(huán)保替代方案。答案：注入方式：用輕質(zhì)芳烴配成5%溶液，在提升管底部與原料一起進料，Sb與Ni、V形成高熔點SbNiV合金，抑制脫氫。機理：Sb優(yōu)先占據(jù)Ni3d軌道，降低其催化活性。環(huán)保替代：采用Bi基或Sn基水溶膠，Bi2O3毒性低，鈍化效率達90%，廢催化劑重金屬浸出濃度<5mg/L，滿足GB5085.32007。四、熱工與節(jié)能優(yōu)化15.（單選）某乙烯裝置采用“急冷油/急冷水”雙塔循環(huán)，若急冷油塔頂溫由105℃降至95℃，則下列哪一項能耗變化正確？A.急冷油循環(huán)泵功耗降低，但低壓蒸汽消耗增加B.裂解氣壓縮機一段功耗降低C.急冷水塔冷卻負荷增加D.超高壓蒸汽產(chǎn)量下降答案：C解析：頂溫降低10℃，需回流量增加約18%，急冷水塔負荷上升；超高壓蒸汽由急冷油余熱產(chǎn)生，頂溫降低反而提高余熱回收，產(chǎn)量增加。16.（計算）某FCC裝置主分餾塔頂油氣流量180t/h，頂溫105℃，需用0.35MPa蒸汽將輕汽油汽提至<50ppmH2S，汽提蒸汽量按油氣質(zhì)量3%計，求年（8000h）消耗蒸汽多少噸？若改用再沸器汽提，可節(jié)能多少GJ？（0.35MPa蒸汽潛熱2170kJ/kg）答案：汽提蒸汽量=180×0.03=5.4t/h，年耗5.4×8000=43200t；改用再沸器，利用分餾塔中段330℃循環(huán)油作熱源，汽提溫度不變，可節(jié)約蒸汽43200t，折合能量43200×2170=93.7×10^6MJ=93700GJ。17.（簡答）請列舉三種乙烯裝置“低品位熱”升級利用方案，并給出能量品位提升幅度。答案：（1）急冷油70–90℃余熱驅(qū)動吸收式熱泵，制取0.8MPa蒸汽，COP=1.7，品位由80℃升至170℃，ΔEx=+38kJ/kg；（2）裂解氣壓縮機段間冷凝器（55℃）用于預熱鍋爐給水，由55→120℃，ΔEx=+28kJ/kg；（3）采用有機朗肯循環(huán)（ORC）發(fā)電，R245fa工質(zhì)，蒸發(fā)80℃，冷凝35℃，發(fā)電效率8%，1t急冷水可發(fā)電1.8kWh，折合ΔEx=+6.5kJ/kg。五、安全環(huán)保與事故案例18.（單選）2019年某廠裂解爐閃爆事故，根因分析顯示：爐管滲碳深度達壁厚65%，仍繼續(xù)運行，最終因______引發(fā)破裂。A.熱疲勞?B.硫化腐蝕?C.金屬粉化?D.應力腐蝕開裂答案：C解析：滲碳后材料脆化，晶界形成Cr7C3，在內(nèi)壓+熱應力下發(fā)生金屬粉化，局部壁厚瞬間減薄，高溫油氣噴出閃爆。19.（多選）關(guān)于FCC再生器NOx排放控制，下列技術(shù)組合可使NOx<50mg/m3的是：A.低CO助燃劑+SNCR（氨水）?B.富氧再生+SCR（釩鈦催化劑）?C.兩段再生+脫硝助劑?D.完全燃燒+低氮燃燒器答案：A、C解析：B富氧再生反而提高熱力型NOx；D低氮燃燒器用于鍋爐，不適用于再生器；SNCR+脫硝助劑組合已有多套裝置達標。20.（簡答）請給出“裂解爐緊急停爐”SOP關(guān)鍵步驟（按時間順序，≤10條）。答案：（1）主操按下ESD1，切斷原料、鍋爐給水、急冷油；（2）停注汽，保留稀釋蒸汽5min掃線；（3）關(guān)閉燃料氣主閥，引氮氣吹掃爐膛；（4）開過熱段放空，防止超壓；（5）維持急冷油循環(huán)，確保塔底不抽空；（6）停壓縮機，開防喘閥；（7）監(jiān)測爐管表面溫度<300℃后停引風機；（8）關(guān)閉煙道擋板，自然降溫；（9）采樣分析烴含量<0.5%后交付檢修；（10）24h內(nèi)完成滲碳層超聲抽檢并出具報告。六、先進控制與數(shù)字化21.（單選）某乙烯裝置采用RTO（實時優(yōu)化）層與MPC層閉環(huán)，若RTO更新周期為30min，MPC控制周期為1min，則RTO梯度濾波時間常數(shù)τ應設(shè)為：A.5min?B.10min?C.20min?D.60min答案：C解析：τ取RTO周期的2/3，可平滑設(shè)定值擾動，避免MPC頻繁動作，經(jīng)驗值20min。22.（多選）基于機器學習的FCC催化劑活性預測模型，下列變量中屬于“高敏感度”特征的是：A.平衡劑微反活性指數(shù)?B.再生器密相溫度?C.原料K因子?D.催化劑庫存量答案：A、B、C解析：庫存量為低頻慢變量，敏感度<0.05；微反活性、溫度、K因子敏感度>0.3，SHAP值排序前三。23.（填空）某裂解爐數(shù)字孿生系統(tǒng)采用LSTM網(wǎng)絡(luò)預測爐管外壁溫度，若輸入時間步長取60點、采樣周期5s，則模型輸入時間窗為______min。答案：5解析：60×5s=300s=5min，可覆蓋爐管熱慣性時間常數(shù)（約3min），滿足預測精度。24.（簡答）請說明“裂解氣壓縮機干氣密封”數(shù)字孿生如何實現(xiàn)故障提前24h預警。答案：采集一級密封氣差壓、排氣溫度、流量、振動4類信號，構(gòu)建CNNLSTM融合模型，以歷史故障前72h數(shù)據(jù)為標簽，采用FocalLoss處理不平衡，準確率96%，提前24h觸發(fā)預警，并給出密封氣過濾器壓差>15kPa、排氣溫度>75℃的維修建議，現(xiàn)場驗證誤報率<2%。七、綜合案例與計算25.（案例）某180萬噸/年乙烯裝置計劃新增一臺“乙烷石腦油”共裂解爐，設(shè)計原料比例乙烷:石腦油=40:60（wt），目標乙烯收率34%、丙烯16%，請完成：（1）計算共裂解時綜合原料氫含量（wt%）；（2）若乙烷單程轉(zhuǎn)化率65%、石腦油單程轉(zhuǎn)化率78%，求每噸原料需稀釋蒸汽量（kg）；（3）若爐管最大熱通量90kW/m2，求輻射段爐管表面積；（4）給出提高丙烯/乙烯比的兩條工藝措施并量化效果。答案與解析：（1）乙烷H含量20%，石腦油H含量14.5%，綜合H=0.4×20+0.6×14.5=16.7%；（2）按工業(yè)經(jīng)驗，SHR與氫含量呈線性SHR=0.35+