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1、 工业上常用转化率来表示催化活性表示方法为：在一定反应条件下，已转化掉反应物的量（nA）占进料量（nAO）的百分数，表示式为：XA（转化率）= 100% 用每小时每升催化剂所得到的产物重量的数值，即空时得量Yv.t来表示活性。Yv.t=上述、活性表示法，都是生产上常用的，除此以外，还有用在一定反应条件下反应后某一组分的残余量来表示催化剂活性，例如烃类蒸汽转化反应中用出口气残余甲烷量表示。这些方法直观但不确切，因为他们不但和催化剂的化学组成、物理结构、制备的条件有关，并且也和操作条件有关。但由于直观简便，所以工业上经常采用。4、什么是催化剂失活?失活原因有哪些？对大多数工业催化剂来说，它的物理性

2、质及化学性质随催化反应的进行发生微小的变化，短期很难察觉，然而，长期运行过程中，这些变化累积起来，造成催化剂活性、选择性的显著下降，这就是催化剂的失活过程。另外，反应物中存在的毒物和杂质，上游工艺带来的粉尘，反应过程中，原料结炭等外部原因也引起催化剂活性和选择性下降。催化剂失活主要是：原料中的毒物，催化剂超温引起热老化，进料比例失调，工艺条件波动以及长期使用过程中由于催化剂的固体结构状态发生变化或遭到破坏而引起的活性、选择性衰减。5、什么是催化剂的选择性？当化学反应在热力学上可能有几个反应方向时，一种催化剂在一定条件下只对其中的一个反应起加速作用，这种专门对某一个化学反应起加速作用的性能，称为

3、催化剂的选择性。 选择性=催化剂的选择性主要取决于催化剂的组分、结构及催化反应过程中的工艺条件，如压力、温度、介质等。6、催化剂中毒分哪几种?分别叙述。催化剂中毒可分为可逆中毒、不可逆中毒和选择中毒。可逆中毒：毒物在活性中心上吸附或化合时，生成的键强度相对较弱，可以采用适当的方法出去毒物，使催化剂活性恢复，而不会影响催化剂的性质，这种中毒称可逆中毒或暂时中毒。不可逆中毒：毒物与催化剂活性组分相互作用形成很强的化学键，难以用一般的方法将毒物除去，使催化剂活性恢复，这种中毒叫不可逆中毒或永久中毒。选择中毒：一个催化剂中毒之后可能失去对某一反应的催化能力，但对别的反应仍具有催化活性，这种现象成为选择

4、中毒。选择中毒有可利用的一面，例如在串联反应中，如果毒物仅使导致后续的活性部位中毒，则可使反应停留在中间产物上，获得所希望的高产率的中间产物。7、如何评价催化剂强度的好坏？工业固体催化剂的颗粒应有承受以下几种应力而不致破碎的强度。 它必须经得起在搬运包装桶时引起的磨损和撞击，以及催化剂在装填时能承受从一定高度抛下所受的冲击和碰撞。 催化剂必须承受其自身重量以及气流冲击。催化剂的强度用压碎强度和耐磨强度来表示。这一般指的是催化剂的机械强度。许多工业催化剂是以较稳定的氧化态形式出厂，在使用之前要进行还原处理。一般情况下，氧化态的催化剂强度较好，而经过还原之后或在高温、高压和高气流冲刷下长期使用内部

5、结构发生变化而破坏催化剂的强度。为此评价催化剂的强度的好坏，不能只看催化剂的初始机械强度，更重要的是考察催化剂在还原之后，在使用过程中的热态破碎强度和耐磨强度是否能够满足需要。催化剂在使用状态下具有较高的强度才能保证催化剂较长使用寿命。8、什么是催化剂的比表面？简述比表面的重要性。单位重量催化剂所具有的表面叫做比表面。单位是m2/g。多相催化反应发生在催化剂表面上，所以催化剂比表面的大小会影响到催化剂活性的高低。但是比表面的大小一般并不与催化剂活性直接成比例，因为第一，我们测得的比表面是催化剂的总表面，具有催化活性的面积（活性表面）只占总表面的一部分，为此催化剂的活性还与活性组分在表面上的分散

6、有关。第二，催化剂的比表面绝大部分是颗粒的内表面，孔结构不同，传质过程也不同，尤其是内扩散控制的反应，孔结构直接与表面利用率有关，为此催化剂的活性还与表面利用率有关。总之，比表面虽不能直接表征催化剂的活性，却能相对反映催化剂活性的高低，是催化剂基本性质之一。9、什么是催化剂的堆积密度？颗粒密度？真密度？催化剂的密度可分为以下几种含义不同的密度： 堆积密度； 颗粒密度； 真密度。堆积密度指单位堆积体积的物质具有的质量数p堆=颗粒密度指单位颗粒体积的物质具有的质量数p颗=真密度指单位骨架体积的物质具有的质量数p真=在工业应用中，一般采用堆积密度即装填密度来表示催化剂的密度。10、催化剂的孔分布、比

7、孔容及对催化反应有什么影响？1克催化剂颗粒内部所有孔体积的总和成为比孔容。（ml/g）v孔=孔分布指孔容按孔径大小不同而分布的情况，由此来决定催化剂中所包含大孔、过渡孔和细孔的数量和分布。一般情况下，孔径大于200nm的孔称为大孔，孔径小于10nm的孔称为细孔，孔径为10200nm的孔称为过渡孔。对某一催化反应有相应最佳孔结构： 当反应为动力学控制时，具有小孔大比表面的催化剂对活性有利。 当内扩散控制时，催化剂的最优孔径应等于反应物或生成物分子的平均自由径。常压下为100nm左右，300atm下为1nm左右； 对于较大的有机化合物分子，则根据反应物或生成物分子的大小决定催化剂的最优孔分布。另外

8、，孔结构也对催化剂的选择性及催化剂的强度有一定的影响。11、催化剂的化学机构按其催化作用分为哪几类？工业催化剂大多不是单一的化合物，而是多种化合物组成的，按其在催化反应中所起的作用可分为主活性组分、助剂和载体三部分。 主活性组分是催化剂中起主要催化作用的组分。 助剂添加到催化剂中用来提高主活性组分的催化性能，提高催化剂的选择性或热稳定性。按其作用机理可分为结构性助剂和调变性助剂。结构性助剂作用是增大比表面，提高催化剂热稳定性及主活性组分的结构稳定性。调变性助剂作用是改变主活性组分的电子结构、表面性质或晶型结构，从而提高主活性组分的活性和选择性。 载体是负载活性组分并具有足够的机械强度的多孔性物

9、质。其作用是：作为担载主活性组分的骨架，增大活性比表面，改善催化剂的导热性能及增加催化剂的抗毒性，有时载体与活性组分间发生相互作用生成固溶体和尖晶石等，改变结合状态或晶体结构，载体还可通过负载不同功能的活性组分制取多功能催化剂。12、气-固相催化反应的步骤。气体分子在催化剂表面上起反应，必须经过以下七个步骤： 反应物分子由气体相向催化剂的外表面扩散（外扩散） 反应物分子由外表面向内表面扩散（内扩散） 反应物吸附在表面上 反应物在表面上进行化学反应，生成产物 产物从表面上解吸 产物从内表面向外表面扩散（内扩散） 产物从外表面向气体相扩散（外扩散）在稳定态下，反应速度的大小受其中速度最慢的步骤控制

10、。一般在高温、低流速、大粒度催化剂下可能为扩散控制，而在低温、高流速、小粒度下可能转化为动力学控制。13、催化剂更换原则有哪几条？催化剂更换有如下三种情况： 临时更换A、 催化剂活性恶化，转化能力降至最低允许值一下，临时停车更换。B、 催化剂机械强度恶化，床层阻力超过允许值，临时停车更换。C、 发生恶性设备故障，必须临时卸换催化剂。 预防性计划更换催化剂转化能力、床层阻力，设备性能均还在允许值范围内，为了避免非计划停车，利用计划停车的机会，做预防性更换。 最佳经济效益原则追求保护设备，增产节约，最佳经济效益等方面综合因素，有计划的提前更换。第二部分 原料部分14、适用于蒸汽转化制氢的烃类原料有

11、哪些？ 气态烃包括天然气、液化石油气和各种炼厂气天然气一般包括油田伴生气和气田气。天然气的主要成分是甲烷，以及少量乙烷、丙烷等低级烃类，通常还含有一定量的氮、二氧化碳等惰性气体和有害杂质如硫化氢。其中气田天然气是以甲烷为主，含微量杂质的气体。液化石油气是由丙烷、丁烷为主要成分组成的烃类，来源有两种，一种是油田和天然气田伴生出来的天然液化气，另一种是炼油厂和石油化工厂生产的液化石油气。炼厂气是指原油加工过程中副产的各种尾气，包括催化裂化干气、焦化干气、加氢干气、催化重整气、热裂解气、高压加氢裂解尾气等。各种炼厂气的组成变化较大，其中含有烯烃的炼厂气，不宜直接用作蒸汽转化制氢。但经过彻底的烯烃脱除

12、或加氢饱和处理，可以和不含烯烃的加氢干气一样，是很好的蒸汽转化制氢原料。 液态烃包括直馏石脑油、抽余油、拔头油以及二次加工油直馏石脑油是原油常压蒸馏所得210以下的馏分。比重一般为0.630.77，含硫量小于0.05%,石蜡烃含量较高，芳烃含量小于13%，烯烃含量小于1%。用作制氢原料的抽余油一般是重整抽余油，即重整抽提芳烃之后剩下的部分。抽余油干点一般在130150，芳烃含量很少。拔头油一般也是重整拔头油，一般都是C5以下的烃类。二次加工油指经裂化、焦化、减粘等一系列二次加工处理重油得到的轻油。这一类轻油一般不能直接用作制氢原料。但经高压加氢处理后不含烯烃和胶质，干点小于100，比重较小的油

13、，可以掺入直馏轻油做制氢原料或单独作为制氢原料，但一般需要经过实验评价才能确定。15、蒸汽转化制氢原料选择原则有哪些？ 首先选用不含烯烃，芳烃和环烷烃含量低的原料。因为同碳数烃类积炭倾向为：烯烃芳烃环烷烃烷烃；同碳数烃类的C/H比基本也是这个规律。为减少积炭倾向，提高原料的单位产氢量而遵循这项原则。一般要求原料中烯烃含量小于1%，芳烃含量小于13%，环烷烃含量小于36%。 优先选用较轻的原料。因为同族烃类积炭倾向随分子量增大而增大，C/H比也随分子量增大而增大，为此，选用气态烃优于液态烃，轻组分液态烃优于重组分液态烃。 优先选用低毒原料。就脱硫而言，一般硫含量小于150ppm时，采用钴钼加氢Z

14、nO脱硫就能达到硫含量小于0.5ppm；硫含量大于150ppm，就要先进行预脱硫后在进行钴钼加氢ZnO脱硫，但这相应增加能耗、成本和投资。所以，应优先选用低硫原料。氯、砷对催化剂毒害较大，一般不宜选用含氯、砷原料。如果选用，则应设置脱氯、脱砷装置。 就炼油厂制氢而言，往往可供选择的原料有几种，但数量都不多。这种情况下应根据上述原则优先选用平均分子量小，含硫低的饱和烃类。不足时补以分子量稍大的原料。例如宽馏分重整装置稳定塔顶的液态烃数量很少，但却是很好的制氢原料。又如炼油厂加氢干气也是很好的制氢原料。如果将上述两种原料做燃料烧掉，而选用直馏轻油或抽余油做制氢原料则是极不合理的。氢碳比与理论产氢量

15、的关系（m3/kg）H/C22.22.42.62.83.03.23.43.63.84.0理论产氢量4.84.894.985.065.155.235.315.385.465.535.616、为什么不能轻易选用炼厂二次加工油做转化原料？二次加工油是重油或渣油经过裂化、焦化、减粘等过程产生的轻油。经过加氢处理后，比重、馏程烯烃含量等性能指标与直馏轻油相近，可用作燃料油或石油化工的原料油，然而，要用做制氢原料则必须慎重。许多厂家因使用二次油而造成转化催化剂毁坏。原因在于： 二次油中侧链烷烃所占比重较大。 环烷烃较多。 芳烃尤其是重芳烃较多。 含有较多的胶质和重金属等杂质。 加氢装置的加氢深度不够，硫、

16、氮和烯烃等脱除不彻底。以上这些因素易造成催化剂中毒和积炭，使催化剂失去活性，所以不能轻易选用二次加工油作为转化制氢原料。17、是否有可用作制氢原料的二次加工油？二次加工油不能轻易用作制氢原料，但是经过深度加氢脱硫的轻质油是可以考虑选用的。例如经过16.0Mpa左右高压加氢裂化的轻质油品，反应温度和氢油比均高于普通加氢精制工艺，虽然仍属于二次加工油，但是加氢反应较彻底油品中的硫、氯、氮化合物以及胶质脱除比较干净。芳烃和环烷烃也较少，其物化性能和直馏轻石脑油差不多。一般情况系，选用干点小于70的高压加氢二次油做制氢原料是没有问题的。到目前为止，多家制氢都有成功使用加氢裂化轻石脑油作为制氢原料的先例

17、。如果轻油的干点和比重较高，则必须通过油品评价试验，选择相应的工艺条件来确定能否用作制氢原料。选用二次加工油一定要采取谨慎的态度。目前国内有几个常选用二次加工油做制氢原料，一般都经过中石化齐鲁分公司研究院的严格测试和评价后才采用的。由于各厂的二次加工工艺和基础原料油性能各不相同，其轻质油物化性质差别也很大，所以具体选用哪种油品作原料要经过有针对性的测试评价来确定。一般情况下，即使采用二次加工油也不宜单独使用，而是和直馏轻油按一定比例混用，以保证制氢原料中的单体烃品种有一个合理的分布，防止同种烃类的过度集中导致转化反应负荷在催化剂床层内的不均匀分布。18、轻油的族组成对转化过程产生哪些影响？轻油

18、的族组成越复杂，转化催化剂上的反应就复杂。对甲烷转化来讲，转化催化剂主要是促进蒸汽转化反应的进行。然而对于轻油转化来讲，由于族组成很复杂，在蒸汽转化反应的同时包括高级烃的热裂解、催化裂解、脱氢加氢、结炭、消炭等一系列的反应，要求催化剂必须具有适应这种复杂反应体系的综合性能。最突出的表现是积炭的趋势较大，为此，轻油转化催化剂必须具有较强的抗积炭性能。不同的烃类在使用条件下结炭的速度是不同的，下表是几种烃类的相对结炭速度。原料丁烷正己烷环己烷正庚烷苯乙烯结炭速度956413553217500诱导期/107219213441上表可见，碳链越长，结炭速度越大。苯的结炭速度高于直链烷烃，烯烃的结炭速度是

19、烷烃的上百倍。另外，由于环烷烃和芳烃难于转化，当轻油中的环烷烃和芳烃增加时，转化反应往往向高温区移动，导致床层下部催化剂热裂解结炭和出口尾气中残留芳烃增加。19、天然气用作制氢原料对转化催化剂有什么要求？天然气主要由甲烷和少量乙烷、丙烷等组成，不含较高级的烃类，也不含烯烃。在转化条件下，不发生裂解、聚合等一系列的积炭反应，在反应管内进行的主要是甲烷蒸汽转化反应和变换反应。所以要求天然气转化催化剂具有较高的转化活性、稳定性和强度，以获得较长的使用寿命。为此，必须保持催化剂具有较大的稳定的活性表面。天然气转化催化剂目前基本上采用预烧结型载体负载镍的形式，一是保持物理结构的稳定，二是保证镍组分的均匀

20、分布，此外还采用各种优化形状的催化剂（除拉西环外，有车轮状、多孔型、齿轮型）来提高催化剂几何表面积，增大活性表面的利用率来达到提高活性的目的。20、不含烯烃的各种炼厂气对转化催化剂有什么要求？不含烯烃的原油加工副产气中主要含有C1C4烷烃、氢气和惰性气体。与天然气相比，石油加工气中C2C4的烷烃含量高。在蒸汽转化条件下，有一定的积炭趋势，因此，要求催化剂不仅具有高转化活性、高活性稳定性和高强度等性能，还应具有一定抗积炭能力，这样才能保证催化剂具有较长使用寿命。21、用炼厂干气做制氢原料时如何进行预处理？炼厂干气是廉价的制氢原料，但往往由于其中的烯烃含量高、硫含量高，不能直接用做制氢原料，必须经

21、过加氢饱和和加氢脱硫处理，使干气中烯烃含量小于1%,硫含量小于0.5mg/m3后方可用作制氢原料。随着烯烃加氢饱和技术和加氢脱硫技术的不断发展成熟，目前各种炼厂气均可作为制氢原料。下面分别对不同炼厂气的预处理技术进行简单叙述。 对于不含烯烃的加氢裂化干气，由于其中不含烯烃，其中的硫形态也十分简单，因此，经过脱硫合格后即可作为制氢原料。但加氢干气一般具有较高的氢含量，单独使用时单位体积进料的产氢率较低，若与富含烃类组分的气体混合使用，效果会更好。 对于烯烃含量低于7%（v/v）的炼厂气，如焦化干气，可以通过使用低温高活性加氢催化剂，在绝热反应器内完成系统加氢饱和。由于入口温度控制较低，保证加氢反

22、应器床层温度在允许的范围之内。在烯烃加氢饱和的同时，其中的有机硫化合物也发生加氢反应转化成硫化氢，在京氧化锌脱硫合格后，作为制氢原料。使用焦化干气作原料的装置很多，有沧州分公司、济南炼油厂、锦州石化、锦西石化等十多套装置。 对于烯烃含量高于7%的炼厂气，如催化干气，其中的烯烃含量有时高达20%左右，单独采用绝热加氢技术会产生巨大的温升烧毁催化剂。这时，需要采用两步加氢工艺进行催化干气的预处理。目前成熟的技术有等温绝热加氢工艺和变温绝热加氢工艺。所谓等温绝热加氢工艺就是干气先经过列管式等温加氢反应器，烯烃饱和产生的热量由壳程内的水汽化带走，副产中压蒸汽。从等温加氢反应器出来的干气再进入绝热反应器

23、，完成烯烃的饱和和有机硫的氢解。清江石化、武汉石化厂制氢装置采用该工艺。变温绝热加氢工艺则是干气先进入导热油取热的列管式加氢反应器，该反应器与等温反应器相比，操作温度高一些，充分利用加氢催化剂的高温活性。从变温加氢反应器出来的干气再进入绝热加氢反应器，完成剩余烯烃的饱和和有机硫的氢解。目前，西安石化、垦利石化、利津石化等制氢装置采用该工艺。22、各种轻油对转化催化剂有什么要求？目前用作蒸汽转化原料的轻油比较复杂，种类繁多。从性质上看，干点从60到210，比重从0.63到0.77，芳烃含量从015%。不同原料对催化剂的要求也不尽相同。总的特征是在转化过程中都存在析炭反应，都需要催化剂具有较好的抗

24、积炭性能。对于干点较低、比重较小、芳烃含量较少的原料，选择抗积炭性较好的催化剂，在长期使用过程中可以保证催化剂表面没有大量炭沉积，不会影响活性及其它应用性能。因此要求催化剂具有高活性、高强度、稳定性好、还原性好、抗积炭性能好。对于干点高、比重大、芳烃含量较多的原料，选择抗积炭性能较好的催化剂往往也不能保证长期使用中催化剂表面没有炭沉积，尤其是工艺条件波动，原料组成波动的情况下，析炭速度大于消炭速度就会有炭沉积在催化剂表面。遇到这种情况，就要进行催化剂烧炭再生。烧炭再生之后，催化剂性能应恢复到原来的水平。这就不仅需要催化剂具有高活性、高强度、稳定性好和良好的抗积炭性，而且具有良好的再生性能。再生

25、性能主要指能经受反复氧化还原和反复结炭烧炭的能力。催化剂经过反复的氧化还原和结炭烧炭之后，其低温还原性、活性、结构稳定性和机械强度都有不同程度的损失。所以轻油蒸汽转化催化剂必须具有较好的低温还原性能，较高的活性稳定性，良好的结构稳定性和机械强度，才能保证具有较强的再生性能。23、天然气有机硫的加氢转化，其配氢量为多少？天然气中有机硫的加氢转化，其配氢量取决于天然气中有机硫含量。目前，国内作为制氢原料的天然气，一般有机硫的含量较低，大部分约为215ppm。在这种情况下，其配氢量控制在510%（V）即可。24、石油化工厂各种干气的特点如何？石油化工厂根据装置情况不同，干气主要有：来自加氢精制（或裂

26、化）装置的加氢干气、来自焦化装置的焦化干气、来自催化裂化装置的催化干气、来自重整装置的重整干气以及乙苯装置的烃化尾气等。加氢干气、焦化干气和催化干气的典型组成见下表。组成v%加氢干气焦化干气催化干气温度40压力Mpa0.70.7H201.11005H245.513.5933.65C1354591824.49C218.2311.18C2=2.5114.58C37.12.840.20C3=1.250.70iC45.21.120.09nC42.50.17C4=0.11C511N2+Ar13.90O21.05加氢干气、重整干气、焦化干气和烃化尾气由于氢气含量较高，而且烯烃含量较低，因此，是非常好的制氢

27、原料。而催化干气尽管氢气含量较高，但由于氮气含量较高，在系统跑“龙套”，造成燃料和公用工程消耗增加；同时烯烃含量也较高，则必须增加烯烃饱和设施，造成装置投资增加。因此，催化干气与其他 干气相比，装置投资和消耗均较高，一般不作为制氢装置的原料。在采用干气水蒸气转化工艺制氢时，一般原料选择顺序为：首选加氢干气、重整干气，其次焦化干气，最后选择催化干气。在焦化干气作为制氢装置的原料时，应尽可能的通过焦化富气的吸收稳定将烯烃含量降至68%以下；同时应注意焦化装置焦炭塔的切换操作，避免大量氧气进入干气中。上述各种干气在作为制氢装置原料之前，应将干气中的总硫通过湿法脱硫工艺脱至100ppm以下，可以有效的减少氧化锌脱硫剂的耗量，装置操作也较为经济。25、石油化