催化加氢试题和答案

一、概念题 1. 催化加氢：催化加氢是在氢气存在下对石油馏分进行催化加工过程的通称。 2. 加氢处理：指在加氢反应过程中，只有≤10%的原料油分子变小的加氢技术。 3. 加氢裂化：指在加氢反应过程中，原料油分子中有10%以上变小的加氢技术。 4. 加氢脱硫（HDS）反应：石油馏分中的含硫化合物在催化剂和氢气的作用下，进行氢解反应，转化为不含硫的相应烃类和H2S。 5. 加氢脱氮（HDN）反应：石油馏分中的含氮化合物在催化剂和氢气的作用下，进行氢解反应，转化为不含氮的相应烃类和NH3。 6. 加氢脱氧(HDO)反应：含氧化合物通过氢解反应生成相应的烃类及水。 7. 空速：指单位时间里通过单位催化剂的原料油的量，有两种表达形式，一种为体积空速（LHSV），另一种为重量空速（WHSV）。 8. 氢油比：单位时间里进入反应器的气体流量与原料油量的比值。 9. 石脑油加氢精制：指对高硫原油的直馏石脑油和二次热加工石脑油（如焦化石脑油）进行加氢精制，脱除其中硫、氮等杂质及烯烃饱和，从而获得乙烯裂解原料。 10. 润滑油催化脱蜡技术：在氢气和择形分子筛的存在下，将高凝点的正构烷烃选择性地裂化成气体和较小的烃分子，从而降低润滑油凝点的过程。 11. 润滑油异构脱蜡技术：指在专用分子筛催化剂的作用下，将高倾点的正构烷烃经异构化反应生成低倾点的支链烷轻。 12. 氢脆：由于氢残留在钢中所引起的脆化现象。 13. 高温氢腐蚀：在高温高压条件下扩散侵入钢中的氢与不稳定的碳化物发生化学反应，生成甲烷气泡（它包含甲烷的成核过程和成长），即Fe3C+2H2→CH4+3Fe，并在晶间空穴和非金属夹杂部位聚集，引起钢的强度、延性和韧性下降与劣化，同时发生晶间断裂。 14. 设备漏损量：即管道或高压设备法兰连接处及循环氢压缩机运动部位等处的漏损。 15. 溶解损失量：指在高压下溶于生成油中的气体在生成油减压时这部分气体排出时而造成的损失。

二、简答题 1. 加氢精制的目的和优点。

答：⑴加氢精制的目的在于脱除油品中的硫、氮、氧杂原子及金属杂质，同时还使烯烃、二烯烃、芳烃和稠环芳烃选择加氢饱和，从而改善油品的使用性能。 ⑵加氢精制的优点是，原料油的范围宽，产品灵活性大，液体产品收率高（＞100％(体)），产品质量好。而且与其它产生废渣的化学精制方法相比还有利于保护环境和改善工人劳动条件。因此无论是加工高硫原油还是加工低硫原油的炼厂，都广泛采用这种方法来改善油品的质量。

2. 为什么说热裂解反应在渣油加氢裂化过程中有重要作用？ 答：馏分油加氢裂化的原料主要有减压蜡油、焦化蜡油、裂化循环油及脱沥青油等，其目的是生产高质量的轻质油品，如柴油、航空煤油、汽油等。其特点是具有较大的生产灵活性，可根据市场需要，及时调整生产方案。渣油加氢裂化与馏分油加氢裂化有本质的不同，由于渣油中富集了大量硫化物、氯化物、胶质、沥青质大分子及金属化合物，使催化剂的作用大大降低。因此，热裂解反应在渣油加氢裂化过程中有重要作用。一般来说，渣油加氢裂化的产品尚需进行加氢精制。

3．加氢技术快速增长的主要原因是什么？ 答：⑴随着原油变重、变差，原油中硫、钒、镍、铁等含量呈上升趋势，炼厂加工含硫原油和重质原油的比例逐年增大，不大量采用加氢技术已经无法满足生产需要。 ⑵世界经济的快速发展，对轻质油品的需求持续增长，特别是中间馏分油——喷气燃料和柴油，因此需对原油进行深度加工，加氢技术是炼油厂深度加工的有效手段。 ⑶环境保护的需求。为了实现可持续发展要使用清洁燃料。

4．加氢裂化催化剂的加氢活性与酸性活性为什么要很好地配合？ 答：改变催化剂的加氢活性和酸性活性的比例关系，可改变裂化和异构化反应进行的程度，也就改变了烷烃加氢裂化的产品组成。如果催化剂的酸性活性相对较高，则产物的异构化程度也较高，并会使二次裂化反应过于强烈，反应产物中的较小分子及不饱和烃增多，严重时还会造成生焦；如果催化剂的加氢活性相对较高，则产物的异构化程度较低，异构产物与正构产物的比值将低于催化裂化产品中的相应比值，且在加氢裂化过程中形成的烯烃会很快加氢饱和（所得产品的饱和程度较大），而来不及再进一步裂化或吸附于催化剂表面而脱氢缩合生成焦炭。因此，加氢裂化催化剂的加氢活性与酸性活性要很好地配合。

5．氢分压对加氢过程的影响。 答：氢分压对加氢过程的影响可以得出以下几点基本结论： (1) 氢分压与物料组成和性质、反应条件、过程氢耗和总压等因素有关； (2) 随着氢分压的提高，脱硫率、脱氮率、芳烃加氢饱和转化率也随之增加； (3) 对于VGO原料而言，在其他参数相对不变的条件下，氢分压对裂化转化深度产生正的影响； (4) 重质馏分油的加氢裂化，当转化率相同时，其产品的分布基本与压力无关； (5) 反应氢分压是影响产品质量的重要参数，特别是产品中的芳烃含量与反应氢分压有很大的关系； (6) 反应氢分压对催化剂失活速度也有很大影响，过低的压力将导致催化剂快速失活而不能长期运转； 目前工业上装置的操作压力一般在7.0MPa~20.0MPa之间。

6．为什么说氢油比的变化其实质是影响反应过程的氢分压？ 答：仅就反应而言，氢油比的变化其实质是影响反应过程的氢分压。氢油比对氢分压的主要影响：一是当过程的氢油比较低时，随着反应过程的氢耗的产生，反应生成物中分子量的减少而使汽化率增加；由反应热引起的床层温升，这些都导致反应器催化剂床层到反应器出口的氢分压与入口相比有相当大的降低。二是在其他参数不变时，如果增加氢油比，则从入口到出口的氢分压的下降将显著减少。这就是说，氢油比的增加实质上是增加了反应过程的氢分压。

7．为什么石脑油加氢精制一般都采用两段加氢精制工艺过程？ 答：石油二次热加工中的焦化石脑油馏分质量较差，一般含有20%左右的二烯烃，总烯烃含量可高达40%，同时还含有大量的硫、氮化合物，所以一般都采用两段加氢精制工艺过程。第一段在低温下加氢，饱和易结焦的二烯烃；二段再采用较苛刻的操作条件，进行脱硫、脱氮和烯烃饱和。焦化石脑油采用一段法是可以生产优质石脑油的。但是由于烯烃含量高，床层温升很大，可达125℃。如此大的温升不仅不好操作，而且会缩短催化剂使用周期。 在两段加氢精中，适当降低第一反应器入口温度，使部分烯烃饱和转移到第二反应器来进行反应，总温升合理的分配在两个反应器的床层中，既易操作，又有利于延长催化剂使用周期，因此焦化石脑油制取合格的乙烯裂解料，应采用两段加氢精制为宜。 8．反应压力对柴油加氢精制深度的影响。 答：压力对柴油加氢精制深度的影响，与汽油、煤油加氢精制相比要复杂些，因为柴油在加氢精制条件下，可能是气相，也可能是气、液混合相。处于气相时，提高反应的压力，导致反应时间的延长，从而增加了加氢精制的深度，特别是氮的脱除率有较明显的提高，而对硫没有什么影响。 当加氢精制压力逐渐提高到反应系统出现液相时，再继续提高压力，则加氢精制的效果反而变坏。因此，在出现液相后，提高反应压力会使催化剂表面上的液层加厚，降低了反应速率。由此可见，为了使柴油加氢精制达到最佳效果，应当选择刚好使原料油完全汽化的氢分压。

9．简述单段加氢裂化工艺优缺点。 答：单段加氢裂化工艺具有如下特点： (1) 采用裂化活性相对较弱的无定形或含少量分子筛的无定形催化剂，其优点是：具有较强的抗原料油中有机硫、氮的能力，催化剂对温度的敏感性低，操作中不易发生飞温。 (2) 中馏分选择性好且产品分布稳定，初末期变化小。 (3) 流程简单，投资相对较少且操作容易。 (4) 床层反应温度偏高，末期气体产率较高。 (5) 原料适应性差，不宜加工干点及氮含量过高的VGO原料。 (6) 装置的运转周期相对较短。

10、与单段工艺相比，单段串联工艺的优点。 答：产品方案灵活，仅通过改变操作方式及工艺条件或者更换催化剂，可以根据市场需求对产品结构在相当大范围内进行调节。原料适应性强，可以加工更重的原料，其中包括高干点的重质VGO及溶剂脱沥青油。可在相对较低的温度下操作，因而热裂化被有效抑制，可大大降低干气产率。

11、与单段工艺相比，两段工艺的优点。 答：（1）气体产率低，干气少，目的产品收率高，液体总收率高。 （2）产品质量好，特别是产品中芳烃含量非常低。 （3）氢耗较低。 （4）产品方案灵活大。 （5）原料适应性强，可加工更重质、更劣质原料。

12、与其他石油二次加工产品比较，加氢裂化产品的特点。 答；（1）加氢裂化的液体产率高； （2）加氢裂化的气体产率很低； （3）加氢裂化产品的饱和度高，烯烃极少，非烃含量也很低，故产品的安定性好。柴油的十六烷值高，胶质低； （4）原料中多环芳烃在进行加氢裂化反应时经选择断环后，主要集中在石脑油馏分和中间馏分中，使石脑油馏分的芳烃潜含量较高，中间馏分中的环烷烃也保持较好的燃烧性能和较高的热值。而尾油则因环状烃的减少，BMCI值降低，适合作为裂解制乙烯的原料； （5）加氢裂化过程异构能力很强，无论加工何种原料，产品中的异构烃都较多。 （6）通过催化剂和工艺的改变可大幅度调整加氢裂化产品的产率分布。

13、加氢反应器的设备要求。 答：加氢反应器是加氢过程的核心设备。它操作于高温高压临氢环境下，且进入到反应器内的物料中往往含有硫和氮等杂质，将与氢反应分别形成具有腐蚀性的硫化氢和氨。另外，由于加氢过程是放热过程，且反应热较大，会使床层温度升高，但又不应出现局部过热现象。因此，反应器在内部结构上应保证：气、液流体的均匀分布；及时排除过程的反应热；反应器容积的有效利用；催化剂的装卸方便；反应温度的正确指示和精密控制。

14、为什么生产中总希望新氢纯度越高越好？ 答：如果新氢纯度低，其中必含有较多的其他组分（N2、CH4等），这些组分不能溶解于生成油中，而是有相当大部分积存在循环气中，降低了氢气纯度。为了维持循环氢的纯度，需要释放一部分循环氢，并同时补充一部分新氢，这样就增