石油加工工程2.docx

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石油加工工程2

《石油加工工程2》综合复习资料

第八章热加工过程

一．判断题

1．在热裂化条件下，大分子的裂解速度比小分子慢。

2．芳香烃在受热条件下容易开环形成烷烃或烯烃。

3．热裂化的主要生产目的是低粘度燃料油。

4．烃类分子中的C-H键能大于C-C键能。

5．胶质沥青质在热加工过程中只发生缩合反应。

二．填空题

1．在热反应条件下，石油重馏分及重残油在高温下主要发生两类反应，即和。

2．烃类热反应的机理是。

3．在所有二次加工工艺中，焦炭能作为产品的工艺是。

4．焦化气体中以为主。

5．焦化过程的产物有，，，和。

三．简答题

简述焦化过程的影响因素。

第九章催化裂化（FCC）

一．判断题

1．催化剂的颗粒密度小于堆积密度。

2．正碳离子的稳定性为：

甲基>叔碳>仲碳>伯碳。

3．各种烃类在裂化催化剂上的吸附能力与反应速度是一致的。

4．随着催化剂表面积炭的增加，其活性降低。

5．辛烷值助剂最常用的活性组分是ZSM-5分子筛。

6．催化裂化气体中的C1、C2含量比热裂化气体高

7．催化裂化的反应速度是由内扩散控制的。

8．在催化裂化的吸收稳定系统中，稳定塔的塔底出脱乙烷油。

9．催化剂的活性取决于它的结构和组成。

10．催化裂化是复杂的平行-顺序反应，反应深度对产品的分布和质量有重要影响。

11．催化裂化中反应油气在提升管反应器中的停留时间一般小于1秒。

12．催化裂化分馏塔与常规分馏塔没有很大区别。

13．催化裂化装置中剂油比是指催化剂藏量与新鲜原料量之比。

14．催化裂化反应中，正构烷烃的反应速度比异构烷烃要快。

15．烯烃在催化裂化过程中可发生环化反应。

16．提高再生器中的过剩氧浓度有利于催化剂的烧焦。

二．填空题

1．催化裂化装置的吸收-稳定系统主要有、、和四个塔组成。

2．反应是造成催化裂化汽油饱和度较高的主要原因。

3．气-固输送可以根据密度不同而分为稀相和密相输送，通常以为划分界限，根据这一原则，提升管内属输送范围，待生斜管内属于输送范围。

4．重油催化裂化再生器的取热方式主要有和。

5．工业上广泛使用的催化裂化催化剂，可分为和两大类。

6．催化裂化催化剂的再生过程决定着整个装置的和。

7．在工业装置中，提升管入口线速一般采用m/s,在提升管出口处的气体线速增大到m/s。

8．提高催化裂化反应温度，提升管反应器中反应的速度提高得较快，将导致催化裂化汽油的安定性，汽油的辛烷值。

9．表征催化剂催化性能的指标有、和等。

10．催化裂化装置主要包括、和等三部分。

11．催化剂只能改变化学反应的，而不能改变化学反应的。

12．正癸烷发生分解反应的速度比正十三烷，而比2,3-二甲基辛烷的分解速度。

13．在催化裂化反应中，对提高辛烷值有利的化学反应有和等，对汽油安定性有重要影响的反应有等。

14．催化裂化吸收-稳定系统利用和的原理将富气和粗汽油分离成干气、液化气和稳定汽油。

15．某催化裂化装置为了提高柴油收率，采用较缓和的反应条件，则装置的单程转化率，回炼比，装置的处理量（增大或降低）。

16．催化裂化操作过程中，因原料性质变化使再生剂的含碳量从0.05%上升到0.10%，若不调整其他操作参数，则催化剂的活性，反应转化率，催化反应的比率，汽油的辛烷值。

17．催化剂上沉积的焦炭可划分为，，和。

18．相同转化率下，提高反应温度，气体产率，汽油产率，焦炭产率。

三．简答题

1．简述固体催化反应过程所包括的七个步骤。

2．简述催化裂化催化剂担体的作用。

3．影响催化裂化再生过程烧焦速度的主要因素有哪些？

4．我国以常压重油为裂化原料具有哪些有利条件？

5．原油与瓦斯油作为催化裂化原料有哪些差异？

6．石油馏分催化裂化的特点是什么？

这些特点对我们在工业上指导生产有什么实际意义？

7．某催化裂化装置原是加工减压蜡油（VGO），现为了扩大原料范围，改为掺炼减压渣油。

请分析回答以下问题：

①掺炼减压渣油后，原料的性质和组成有何变化？

②掺炼减压渣油后，会遇到那些技术困难？

8．比较催化裂化和热裂化反应的不同。

9.试分析催化裂化反应中停留时间对产品分布的影响。

10.催化裂化催化剂失活的原因有哪些？

四．名词解释

1．剂油比（C/O）

2．可汽提碳

3．催化剂的滑落

4．催化剂的选择性

5．催化裂化的单程转化率和总转化率（用公式表示）

6．回炼比：

7．假反应时间：

8．空速

五．计算题

1．某流化催化裂化装置，设计能力为60万吨/年，提升管进、出口内径均为0.9米，其他已知条件列于表1、表2。

请计算该催化装置的总转化率、单程转化率、空速、回炼比、提升管进、出口线速及反应时间，并对计算结果提出看法。

表1提升管反应器主要操作条件

新鲜原料油流量/kg/h110000

回炼油流量/kg/h20800

回炼油分子量365

回炼油浆流量/kg/h1956

回炼油浆分子量435

提升管进料温度/℃520.0

提升管出口温度/℃503

催化剂循环量/t/h680

催化剂藏量/kg714

提升管反应段长度/m47

提升管进料处压力（绝）/KPa324

提升管出口处压力（绝）/KPa264

雾化蒸汽流量/kg/h5000

预提升蒸汽量//kg/h860

预提升干气量/kg/h2430

预提升干气进出口焓值/kcal/kg214/370

带入烟气分子量30

带入烟气量/kg/h2200

表2全装置物料平衡

原料油

干气

液化气

汽油

柴油

油浆

焦炭

损失

%（重）

分子量

100

478

5.11

17

12.03

49

43.87

88

23.22

205

5.37

435

10.10

0.30

2．某炼厂催化装置再生器的标定数据如下：

新鲜原料处理量：

70t／h；主风流量：

750Nm3／min；烟气组成％（体）：

CO8.0，CO29.2，O21.4；大气温度、相对湿度:

20℃、30％。

试计算：

（1）该催化装置的焦炭产率

（2）焦炭的C／H比。

第十章催化加氢

一．判断题

1．加氢精制过程主要为后续的加工过程生产原料。

2．加氢催化剂的再生即可采用器外再生又可采用器内再生。

3．加氢催化剂的预硫化是为了抑制催化剂的深度加氢和脱氢。

4．加氢反应过程中，多环芳香烃的各个环是同时加氢的。

二．填空题

1．加氢过程按生产目的不同可划分为、、和等过程。

2．加氢裂化采用具有和两种作用的双功能催化剂。

3．加氢精制催化剂的担体主要有和两种。

4．加氢精制工艺流程主要包括，和三部分。

5．加氢精制助剂按作用机理不同可分为和。

6．加氢催化剂再生过程中作为载气的惰性气体通常用或。

7．渣油加氢过程按反应器形式的不同可分为，，和四种工艺。

三．简答题

1．一段加氢裂化和二段加氢裂化选择催化剂的原则？

2．加氢裂化催化剂担体的作用？

3．简述加氢过程的影响因素。

第十一章催化重整

一．判断题

1．重整过程中六员环的脱氢反应比五员环的异构脱氢反应速度快。

2.催化重整汽油的辛烷值小于催化裂化汽油。

3．催化重整的主要原料是焦化汽油。

4．催化重整原料一般要求砷含量小于10ppb。

5．催化重整以生产高辛烷值汽油和轻芳烃为目的时所采用的原料是一样的。

6．重整反应可在同一个反应器中完成。

7．重整所采用的原料越重，催化剂上生焦越严重。

二．填空题

1．催化重整的主要生产目的是或。

2．重整催化剂的酸性功能主要通过来调节。

3．重整催化剂的再生过程主要包括，和。

4．重整催化剂具有和两种功能。

5．从热效应上来看，催化裂化是反应，加氢过程是反应，催化重整是反应。

（吸热或放热）

6．以生产轻芳烃为目的时重整工艺主要包括，和三部分。

三．简答题

1．简述催化重整的原料预处理过程。

2．从化学反应的角度分析比较热裂化、催化裂化和催化重整这三个加工过程所生产汽油产品的主要特点。

3．对重整原料提出的三个主要质量要求是什么？

为什么要满足这些要求?

4．加氢催化剂和重整催化剂在使用之前预硫化的目的有什么不同？

5．重整过程中发生的主要化学反应有哪些？

6．简述重整过程的主要影响因素。

四．计算题

某炼厂重整装置的重整进料流率为20t/h，脱戊烷油液体收率为90m%，原料油和脱戊烷油的组成（m%）分析结果如下表。

请分析计算：

（1）苯、甲苯、二甲苯及总芳烃的潜含量；

（2）苯、甲苯、二甲苯及总芳烃的转化率和产率；

原料油

脱戊烷油

原料油

脱戊烷油

烷烃

nC5

iC5

nC6

iC6

nC7

iC7

nC8

iC8

C9H20

0.90

0.30

5.20

9.45

7.50

7.25

5.45

5.70

2.27

1.34

0.82

7.40

9.02

5.20

11.25

1.73

7.02

1.31

环状烃

环戊烷

甲基环戊烷

环己烷

乙基环戊烷

甲基环己烷

丙基环戊烷

乙基环己烷

C9环烷

芳香烃

苯

甲苯

C8芳烃

C9芳烃

1.60

4.75

3.90

12.10

8.00

5.25

5.85

2.26

1.65

4.50

3.10

3.02

1.50

4.40

0.70

6.17

0.08

0.30

-

1.31

6.50

19.80

12.40

1.75

第十二章高辛烷值汽油组分的合成

一．名词解释

1．叠合

2．烷基化

3．异构化

4．醚化

《石油炼制工程（Ⅱ）》课程练习题参考答案

第八章热加工过程

一．判断题

1．×

2．×

3．×

4．√

5．×

二．填空题

1．分解，缩合

2．自由基机理

3．焦化工艺

4．C1、C2

5．气体，汽油，柴油，蜡油，焦炭

三．简答题

简述焦化过程的影响因素。

答：

影响延迟焦化过程的主要因素有原料性质、加热炉出口温度、系统压力及循环比等。

随原料密度增大，焦炭产率将升高。

工业实践证明，延迟焦化的焦炭产率为原料残炭值的1.5～2.0倍。

温度一般指加热炉出口温度，我国工业装置大约为495～505℃。

当操作压力和循环比一定时，温度升高，反应深度提高，气体、汽油、柴油的产率将增加，而蜡油、焦炭的收率将减少。

因此，加热炉出口温度的高低直接影响反应速度和反应深度，从而影响焦化产品的产率和质量。

加热炉出口温度的提高受加热炉热负荷的限制。

系统压力会直接影响焦炭塔的操作压力，从而影响焦化产品的产率。

所以焦化装置的操作压力一般指焦炭塔顶压力，我国工业装置大约为0.18～0.28Mpa，压力降低，可使液相油品更易于挥发，并缩短气相产物在塔内的停留时间，从而降低反应深度。

因此，在较低的操作压力下，蜡油产率会增加；而提高操作压力，则能提高柴油产率。

若要多产石油焦或针状焦，则应采用更高的操作压力。

循环比是指循环油量与新鲜原料油量之比，联合循环比是指循环油量加上新鲜原料油量之和与新鲜原料油量之比。

因此联合循环比=循环比+1。

延迟焦化装置循环比是影响装置处理能力、产品性质及其分布的重要参数。

装置多产蜡油是近年来延迟焦化工艺的发展趋向，它是通过提高蜡油干点来实现，此时应尽量降低循环比。

要扩大乙烯原料（汽、柴油）时，一般采用较大循环比操作。

第九章催化裂化（FCC）

一．判断题

1．×

2．×

3．×

4．√

5．√

6．×

7．×

8．×

9．√

10．√

11．×

12．×

13．×

14．×

15．√

16．√

二．填空题

1．吸收塔，再吸收塔，解吸塔，稳定塔

2．氢转移

3．100kg/m3，稀相，密相

4．内取热式，外取热式

5．无定型硅酸铝，结晶型硅铝酸盐

6．热平衡，生产能力

7．4.5-7.5，8-18

8．裂化，变差，增加

9．密度，活性，选择性

10．反应-再生系统，分馏系统，吸收-稳定系统

11．反应速度，化学平衡

12．慢，慢

13．芳构化，裂化，氢转移

14．吸收，精馏

15．降低，增大，降低

16．降低，减小，下降，增大

17．催化焦，可汽提焦，附加焦，污染焦

18．升高，降低，降低

三．简答题

1．简述固体催化反应过程所包括的七个步骤。

催化裂化反应过程包括以下七个步骤：

①反应物从主气流扩散到催化剂表面

②反应物沿催化剂微孔向催化剂内部扩散

③反应物被催化剂内表面吸附

④反应物在催化剂内表面发生化学反应

⑤产物自催化剂内表面脱附

⑥产物沿催化剂微孔向外扩散

⑦产物扩散到主气流中

2．简述催化裂化催化剂担体的作用。

担体的作用：

①起稀释作用

②担体可以容纳分子筛中未除去的Na+

③适当的担体可以增强催化剂的耐磨程度

④起着储存和传递热量的作用

⑤分子筛的价格高，采用担体可以降低催化剂的成本

⑥在重油催化裂化中，担体可以起到预裂化的作用

3．影响催化裂化再生过程烧焦速度的主要因素有哪些？

①再生温度

温度提高10℃，烧炭速度可提高15～20%。

但提高温度受催化剂稳定性和设备材料的限制

②氧分压—再生压力

碳的燃烧速度与氧分压成正比：

a.提高再生器压力就可以提高氧分压，从而加快燃烧速度

b.提高过剩氧浓度

③催化剂含碳量

催化剂的含碳量越高，烧焦速度越快，但再生的目的就是降低再生催化剂的含碳量，所以操作上不可能用提高再生剂含碳量的方法来加快烧焦速度

④再生器催化剂藏量

再生器催化剂藏量W增加，则停留时间t增加，烧焦程度深，但要求再生器尺寸增大，限制了烧焦能力

4．我国以常压重油为裂化原料具有哪些有利条件？

①我国常压重油饱和烃含量高，胶质含量较多，而芳烃和沥青质则较少，具体反映在H/C较高，残炭值较低，有利于提高轻质油收率，降低焦炭产率；

②重金属如镍和钒的含量较低，特别是钒含量很少，有利于减轻催化剂的污染；

③硫含量较低，有利于提高产品质量

5．原油与瓦斯油作为催化裂化原料有哪些差异？

①重油不仅分子量大，而且芳烃、尤其是稠环芳烃含量高，胶质和沥青质含量高；

②Ni、V、Fe、Cu等重金属含量高；

③重油中含S、N的化合物较多；

④馏程变重，粘度大，原料的汽化性能下降，且稠环芳烃的裂解能力低

6．石油馏分催化裂化的特点是什么？

这些特点对我们在工业上指导生产有什么实际意义？

答：

石油馏分催化裂化的特点主要有两个：

各烃类之间的竞争吸附和对反应的阻滞作用；复杂的平行-顺序反应。

根据石油馏分催化裂化的这两个特点，要求我们在生产中根据不同的原料制定不同的生产方案和操作条件，以降低竞争吸附作用的负面影响，同时选择合适的反应条件，以尽最大努力得到较多的目的产品。

7．石油馏分催化裂化的特点是什么？

这些特点对我们在工业上指导生产有什么实际意义？

某催化裂化装置原是加工减压蜡油（VGO），现为了扩大原料范围，改为掺炼减压渣油。

请分析回答以下问题：

①掺炼减压渣油后，原料的性质和组成有何变化？

②掺炼减压渣油后，会遇到那些技术困难？

答：

（1）掺炼减压渣油后，原料的性质和组成变化如下：

（6分）

1渣油分子量大，多环芳烃和稠环芳烃含量高，胶质和沥青质几乎全部集中在渣油中，使得催化原料的残碳值高；

2掺炼减压渣油后，使得催化原料中的重金属含量高；

3掺炼减压渣油后，使得催化原料中S、N等杂原子含量偏高；

4掺炼减压渣油后，使得催化原料的沸点升高，粘度增加；

5掺炼减压渣油后，使得催化原料的分子直径变大，难以进入裂化催化剂的孔道内。

（2）掺炼减压渣油后，会遇到下列技术困难：

（4分）

1渣油的裂化性能差，焦炭产率高，轻质油收率低，再生器烧焦负荷增加，反应再生系统热量过剩；

2裂化催化剂污染严重；

③产品质量差。

8．比较催化裂化和热裂化反应的不同。

裂化类型

催化裂化

热裂化

反应机理

正碳离子机理

自由基机理

烷烃

①异构烷烃的反应速度比正构烷烃

高得多；

②产物中C3、C4多，异构物多，

≥C4的分子中含α-烯少。

①异构烷烃的反应速度比正构烷烃快的不多；

②产物中C1、C2多，异构物少，≥C4的分子中含α-烯多。

烯烃

①反应速度比烷烃快得多；

②氢转移显著，产物中烯烃、尤其

是二烯烃较少。

①反应速度与烷烃相似；

②氢转移很少，产物的不饱和度较高。

环烷烃

①反应速度与异构烷烃相似；

②氢转移显著，同时生成芳烃。

①反应速度比正构烷烃还要低；

②氢转移反应不显著。

带烷基侧链（≥C3）的芳烃

①反应速度比烷烃快得多；

②在烷基侧链与苯环连接的键上断裂。

①反应速度比烷烃慢；

②烷基侧链断裂时，苯环上留有1～2个

碳的短侧链。

9.催化裂化反应中，停留时间是一个重要的操作参数，一般随着停留时间的延长，转化率增加，气体和焦炭的产率增加，汽油和柴油的产率先增加后减少，但二者的最高产率点不同。

10.①水热失活

表面结构发生变化，比表面积减小、孔容减小、分子筛的晶体结构破坏

②结焦失活

催化裂化反应生成的焦炭沉积在催化剂的表面上，覆盖催化剂表面的活性中心，使催化剂的活性和选择性下降

③毒物引起的失活

裂化催化剂的毒物主要是某些金属（铁、镍、铜、钒等重金属及钠）和碱性氮化物。

四．名词解释

（见课本）

五．计算题

1．解法见课本各概念的定义式

2．解法见课件中例题

第十章催化加氢

一．判断题

1．×

2．√

3．×

4．×

二．填空题

1．加氢精制、加氢裂化、临氢降凝，润滑油加氢

2．加氢，裂化

3．中性担体，酸性担体

4．反应系统；生成油换热、冷却、分离系统；循环氢系统

5．结构性助剂，调变性助剂

6．氮气，水蒸汽

7．固定床，移动床，膨胀床，悬浮床

三．简答题

1．一段加氢裂化和二段加氢裂化选择催化剂的原则？

答：

一段加氢裂化：

目的是生产中间馏分，为催化裂化提供原料，对催化剂的要求主要是对多环芳烃有较高的加氢活性，对含硫、氮化物具有较高的脱除能力和中等裂解活性；

二段加氢裂化：

处理较重的和含硫、氮较多的原料，目的是最大限度地制取汽油、石脑油（乙烯原料）或中间馏分。

第一段加氢是为第二段加氢裂化提供原料。

要求第一段加氢催化剂具有较好的脱硫、氮活性和中等裂解活性；第二段催化剂为酸性载体的裂解活性和异构化活性都较强的催化剂

2．加氢裂化催化剂担体的作用？

答：

加氢裂化催化剂的担体有酸性和弱酸性两种

酸性担体的作用有：

①增加有效表面和提供合适的孔结构；

②提供酸性中心；

③提高催化剂的机械强度；

④提高催化剂的热稳定性；

⑤增加催化剂的抗毒能力；

⑥节省金属组分用量、降低成本

3．简述加氢过程的影响因素。

影响加氢反应过程的因素有：

原料性质、催化剂性能、氢气纯度、反应温度、反应压力、空速和氢油比等。

当原料性质，催化剂和氢气来源确定以后，加氢反应过程则主要受反应温度、反应压力、空速和氢油比四个因素的影响。

反应温度：

提高反应温度会提高加氢精制和加氢裂化反应的速度。

对加氢精制而言，提高反应温度可以提高精制深度，但温度过高（>420℃）容易产生过多的加氢裂化反应和脱氢反应，增加催化剂的积碳，同时降低液体产品的收率。

另一方面，若温度低于290℃，则反应速度变慢，达不到精制效果。

因此，必须根据原料性质和产品要求等条件来选择适宜的反应温度。

对加氢裂化而言，由于加氢裂化反应的活化能较高，因此，它的反应速度会随温度升高而提高的快一些。

因此，提高反应温度，裂化反应速度加快，反应产物中低沸点组分的含量会增多。

一般加氢裂化反应所选用的温度范围较宽，为260～400℃，这要根据原料性质、催化剂性能和产品要求来确定。

反应压力：

反应压力不仅指系统压力，而且主要是氢气的分压。

因此，系统中氢分压将决定于操作压力、氢油比、循环氢纯度及原料的汽化率。

对加氢精制而言，提高反

应压力有几点好处：

一是对加氢反应有利，可提高精制深度，改善产品质量；二是可抑制缩合反应，减少催化剂表面积碳，从而保护催化剂，有利于延长催化剂使用寿命；三是可使在低压下难以处理的原料在较高压下得到加氢处理。

但提高反应压力必然要增加氢耗，对设备材质要求更高，从而会增加基建费用和操作费用。

重馏分油加氢精制反应压力一般不超过7～8MPa，在确保原料能够达到所需精制深度前提下，尽可能选用较低的反应压力。

对加氢裂化来说，因加氢裂化一般处理较重的原料油，原料中含有较多的多环芳烃，而多环芳烃的裂解是通过芳香环的加氢进行，因此，在给定催化剂和反应温度下，选用的反应压力应保证环数最多的芳烃有足够的平衡转化率。

由于芳烃环数越多，加氢反应的平衡常数越小，因此，原料越重，所需反应压力越高。

空速和氢油比：

空速表示原料油在反应器与催化剂接触的时间，降低空速意味着原油与催化剂的接触时间增加，使加氢深度提高，从而提高产品质量。

但降低空速，单位时间内通过反应器的原料油数量会减少，这就意味着装置的处理量降低。

所以，在生产上一般都不轻易改变空速。

对每一种原料和催化剂，要选择最适宜的空速，需要通过实验来确定。

第十一章催化重整

一．判断题

1．√

2．×

3．×

4．×

5．×

6．×

7．√

二．填空题

1．高辛烷值汽油，轻芳烃

2．卤素的含量

3．烧焦，氯化更新，干燥

4．金属功能，酸性功能

5．吸热，放热，吸热

6．原料预处理，重整反应，芳烃分离

三．简答题

1．简述催化重整的原料预处理过程。

答：

重整过程的原料预处理包括：

①预分馏

目的是切取合适沸程的重整原料

②预脱砷

使原料中的含砷量降到100ppb以下，催化剂是钼酸镍

③预加氢

目的是除去原料油中的能使催化剂中毒的毒物，如汞、砷、铅、铜、铁和氧等，催化剂为钴钼镍催化剂

2．从化学反应的角度分析比较热裂化、催化裂化和催化重整这三个加工过程所生产汽油产品的主要特点。

答：

要点：

（1）分析比较热裂化、催化裂化和催化重整这三个加工过程所发生的反应

（2）分析比较热裂化、催化裂化和催化重整这三个加工过程所生产汽油的烃族组成变化

（3）三个加工过程所生产汽油的性质比较（安定性、辛烷值比较等）

3．对重整原料提出的三个主要质量要求是什么？

为什么要满足这些要求?

答：

重整原料应符合三方面要求：

合适的馏程范围、最佳族组成、杂质含量合格。

合适的馏程范围和最佳族组成主要是为了保证催化重整的反应目的产品能得到最大的收率和产品质量的提高。

杂质含量合格主要是为了保护催化重整所使用的贵金属催化剂不被污染而引起中毒，延长其使用寿命，降低生产成本。

4．加氢催化剂和重整催化剂在使用之前预硫化的目的有什么不同？

答：

加氢催化剂预硫化是为了使催化剂的活性组分呈金属硫化物的形式，具有较高的活性。

重整催化剂的预硫化是为了抑制催化剂的氢解活性和深度脱氢活性。

5．重整过程中发生的主要化学反应有哪些？

答：

在催化重整过程中发生的化学反应主要有五种：

六员环烷的脱氢反应；五员环烷的异构脱氢反应；烷烃的环化脱氢反应；异构化反应；加氢裂化反应。

6．简述重整过程的主要影响因素。

答：

除了催化剂