中國石油大學《石油化學》期中考試卷標準答案與評分標準一、填空題（每空0.5分，共25分）1、2006年我國原油產量為（1.84億噸）。2、目前世界平均能源消費構成中，石油與天然氣所占的比例為（60％），而我國的石油與天然氣在能源消費構成中所占的比例為（25％）。3、組成石油的主要元素在石油中的含量范圍（重量百分數）為：碳（83～87％）、氫（11～14％）、硫（0.05～8.0％）、氮（0.02～2.0％）。4、按我國原油的分類方法，大慶原油、羊三木原油和勝利原油的屬性分別為（低硫石蠟基）、（低硫環烷基）、（含硫中間基）。5、通常將原油按照沸點范圍可分為汽油餾分、柴油餾分、減壓餾分與減壓渣油，它們的沸點范圍分別是（初餾點～200℃）、（200～350℃）、（350～500℃6、石油中的有機含硫化合物的存在形式有（硫醇）、（硫醚）、（二硫化物）、（噻吩類硫化物）等類型，其中主要類型為（硫醚類）和（噻吩類）。7、石油中硫、氮及微量元素含量分別有（70）%、（90）%、（95）%存在于減壓渣油中。8、石油中的含氮化合物按照其酸堿性通常可分為（堿性氮化物）和（非堿性氮化物）。9、石油中的酸性含氧化合物主要有（石油羧酸）和（石油酚）兩種類型。10、石油中最主要的微量金屬元素是（Ni）、（V）、（Fe）、（Ca）。11、在石油及其產品的平均相對分子質量的測定中，最常壓的測定方法是（冰點下降法）與（蒸氣壓滲透法），密度的測定方法是（密度計法）和（比重瓶法）。12、油品粘度與溫度關系表示方法有（粘度指數）和（粘度比）兩種。13、石油產品的凝固分為（構造凝固）和（粘溫凝固）兩種形式。14、評定柴油蒸發性的質量指標有（餾程）和（閉口閃點）。15、內燃機的工作過程包括（進氣）、（壓縮）、（燃燒膨脹做功）、（排氣）。16、評定汽油安定性的質量指標有（碘值）、（實際膠質）、（誘導期）。17、我國的車用汽油是按照（辛烷值）來劃分牌號，而輕柴油與車用柴油則是按照（凝點）來劃分牌號。二、選擇題（每題1分，共15分）1、同一種原油的不同餾分中，氫碳原子比最大的餾分是（A）A、汽油餾分B、柴油餾分C、減壓渣油D、常壓渣油2、與國外原油相比，我國大多數原油的主要特點是（B）A、硫含量高、氮含量低、金屬釩含量高、鎳含量低B、硫含量低、氮含量高、金屬釩含量低、鎳含量高C、硫含量低、氮含量低、釩含量低、鎳含量低D、硫含量高、氮含量高、金屬釩含量高、鎳含量高3、下列非烴化合物中，具有芳香性的雜環的化合物是（B）A、硫醚、硫醇、二硫化物B、噻吩、吡啶、喹啉C、酰胺、吲哚、咔唑D、石油羧酸、石油酚4、下列四種原油的相同餾分，密度最大的原油是（D）A、大慶原油B、勝利原油C、孤島原油D、羊三木原油5、在天然氣中，含量最高的組分是（B）A、乙烷和乙烯B、甲烷C、丁烷和丁烯D、丙烷和丙烯6、在石蠟基原油的直餾汽油餾分中，含量最高的烴類類型為（A）A、烷烴B、烯烴C、環烷烴D、芳香烴7、陸相生油的主要特征是（C）A、Ni/V=1BNi/V<1C、Ni/V>1D、無法判斷8、表征石油產品安全性的質量指標是（C）A、濁點、結晶點B、凝點和傾點C、燃點、自燃點和閃點D、熔點和沸點9、閃點最低的餾分是（D）A、減壓渣油B、減壓蠟油C、直餾汽油D、直餾柴油10、沸點相同的餾分，粘度最小而且粘溫性質最好的原油是（D）A、孤島原油B、遼河原油C、勝利原油D、大慶原油11、柴油的低溫使用指標中，哪一個溫度最接近最低實際使用溫度（D）A、結晶點B、濁點C、凝點D、冷濾點12、氧化安定性最差的烴類是（C）A、單環芳香烴B、單環環烷烴C、共軛二烯烴D、異構烷烴13、石蠟與微晶蠟在化學組成上的主要差別是（C）A、石蠟以異構烷烴為主，微晶蠟以正構烷烴為主B、石蠟以帶長側鏈的環狀烴為主，微晶蠟以異構烷烴為主C、石蠟以正構烷烴為主，微晶蠟以帶長側鏈的環狀烴為主D、石蠟以帶長側鏈的環狀烴為主，微晶蠟以烯烴為主14、表征瀝青塑性變形性能的質量指標是（B）A、針入度B、延度C、蠟含量D、軟化點15、關于汽油機與柴油機工作過程敘述正確的是（C）A、汽油機與柴油機進入氣缸的氣體均為可燃性混合氣。B、汽油機與柴油機進入氣缸的氣體均為空氣。C、汽油機進入氣缸的氣體是可燃性混合氣，而柴油機進入的氣體是空氣。D、汽油機進入氣缸的氣體是空氣，而柴油機進入的氣體是可燃性混合氣。三、名詞解釋（每題2分，共10分）1、苯胺點苯胺與油品按照1:1的體積比混合時的臨界溶解溫度（互溶時的最低溫度）即為苯胺點。2、壓縮比內燃機的活塞達到下止點的氣缸總體積與活塞達到上止點的燃燒室的體積的比值即為壓縮比，是表征發動機性能的一個重要指標。3、辛烷值人為規定抗爆性很好的異辛烷的ON為100，抗爆性很差的正庚烷的ON為0，兩種物質以不同的體積比混合可得到一系列的標準燃料，異辛烷的體積百分數就是標準燃料的辛烷值。將待測汽油與一系列辛烷值不同的標準燃料在標準試驗用單缸發動機上進行對比，與所測汽油抗爆性相同的標準燃料的辛烷值就是所測汽油的辛烷值。4、誘導期把一定量的汽油放入標準鋼筒中，充入氧氣至0.7MPa，放入100℃的水中，從油樣放入100℃的水中開始到氧壓明顯降低所經歷的時間。5、熱值單位重量或體積的燃料完全燃燒時所放出的熱量，可分為重量熱值與體積熱值。四、綜合問答題（共50分）1、試比較膠質與瀝青質在化學組成結構上的相同點與不同點，并為此進一步說明測定渣油四組分時為什么要先用正庚烷沉淀出瀝青質，而膠質則用氧化鋁色譜分離。（12分）相同點（4分）：由大分子的非烴化合物組成的復雜混合物；石油中極性最強的組分；存在基本結構單元；二者的芳香度高，H/C原子比低；分子中含S、N、O雜原子基團，還絡合Ni、V等金屬。不同點：（6分）膠質能溶于低分子的正構烷烴，而瀝青質則不能。膠質的H/C原子比高于瀝青質，而其fA、RA、RN低于瀝青質。膠質的平均分子質量低于瀝青質。膠質的極性小于瀝青質。瀝青質具有似晶結構，而膠質卻沒有。瀝青質的雜原子含量高于膠質。由于瀝青質是渣油四組分中極性最強、平均相對分子質量最大的組分，而膠質的極性相對瀝青質而言要小一些，氧化鋁屬于極性的固體吸附劑，極性越強的化合物與氧化鋁之間吸附力越大，越難于解析出來，為了防止瀝青質與氧化鋁之間形成不可逆吸附，因此用正庚烷來沉淀渣油中的瀝青質，膠質可用氧化鋁吸附色譜來分離。（2分）2、汽油的爆震燃燒與柴油的燃燒粗暴性有何不同？為什么汽油機與柴油機在工作工程中會產生爆震或工作粗暴現象。（12分）汽油的爆震燃燒與柴油的燃燒粗暴性具有共同的現象：敲缸，燒壞機件，冒黑煙，功率降低，油耗增加。（3分）汽油的爆震燃燒與柴油的燃燒粗暴性產生的時間不同：汽油的爆震燃燒是產生在燃燒的后期（火焰的傳播過程中），而柴油的燃燒粗暴性是產生在燃燒的初期（滯燃期和急燃期）。（3分）與燃燒的性質有關：如果汽油的自燃點太低，著火前就形成過多的過氧化物，很容易產生爆震現象；而如果柴油的自燃點太高，不能產生足夠多的過氧化物，使滯燃期過長，導致工作粗暴。（3分）與發動機的壓縮比有關：如果汽油機的壓縮比大，壓縮終了后的溫度與壓力就高，產生的過氧化物較多，這些過氧化物容易自然，在火焰傳播過程中就會形成多個火焰中心，容易產生爆震；如果柴油機的壓縮比小，壓縮終了時不能形成足夠多的過氧化物，導致發火延遲期較長，發動機工作粗暴。（3分）3、根據汽油、柴油、航空煤油以及內燃機油的使用性能分別闡述它們各自的理想組成。（16分）汽油的理想組成（4分）：汽油要求具有較好的抗爆性，因而要求其辛烷值較高。碳數相同的不同烴類辛烷值的大小順序為：芳香烴>異構烷烴和異構烯烴>正構烯烴和環烷烴>正構烷烴。烯烴和芳烴的安定性較差，在發動機高溫部位會聚合生成膠質，增加發動機燃燒室中的沉積物，并使尾氣排放中NOX、CO和苯增多，而苯更是致癌物質。綜上所述，異構化程度較高的異構烷烴具有較高的辛烷值，是汽油的理想組成。柴油的理想組成（4分）：柴油要求具有較高的十六烷值和良好的低溫流動性。碳數相同的不同烴類十六烷值的大小順序為：正構烷烴>正構烯烴>異構烷烴和異構烯烴>環烷烴>芳香烴。正構烷烴的凝固點較高，而正構烯烴的安定性較差。綜上所述，只有一個或兩個支鏈的異構烷烴具有較高的十六烷值，而且其凝固點較低，因而是柴油的理想組成。噴氣燃料的理想組成（4分）：從燃燒穩定性的角度，正構烷烴與環烷烴的燃燒極限比芳香烴寬，在低溫下更加明顯，因而正構烷烴與環烷烴是較理想的組分。從燃燒完全度的角度，各種烴類的燃燒完全度的順序如下：正構烷烴>異構烷烴>單環環烷烴>雙環環烷烴>單環芳烴>雙環芳烴。從生成積炭的傾向的角度，芳烴尤其是雙環芳烴最容易生成積炭，而烷烴生成的積炭最少。從燃料的熱值角度，重量熱值越大，發動機的推力越大，耗油率越低；體積熱值越大，飛機航程越遠，因而要求噴氣燃料具有較高的重量熱值與體積熱值。重量熱值的大小順序為：烷烴>環烷烴>芳烴，體積熱值要數芳烴最大，而烷烴最小。兼顧重量熱值與體積熱值，芳烴不是其理想組分。綜上所述，環烷烴式噴氣燃料的理想組成。內燃機油的理想組成（4分）：內燃機油要求具有較低的粘度、良好的粘溫性能、良好的抗氧化安定性和低溫性能。就粘度而言，環狀烴的粘度大于鏈狀烴，正構烷烴的粘溫性質最好，少環長側鏈的環狀烴和少分支的異構烷烴粘溫性質也比較好，多環短側鏈的環狀烴粘溫性質最差，就氧化安定性而言，非烴類尤其是氮化物和多環芳烴較差，就低溫性能而言，正構烷烴和多環芳烴的較差。綜上所述，內燃機潤滑油的理想組成是少環長側鏈的烴類和少分支的異構烷烴。4、簡述原油中的含硫、含氮以及金屬化合物對石油加工過程及石油產品的危害（10分）硫會使石油加工過程中的催化劑中毒；由于有些含硫化合物在較低的溫度下即可分解而生成硫化氫，而硫化氫又被氧化生成了元素硫，元素硫、硫化氫以及具有弱酸性的硫醇對金屬均具有較強的腐蝕作用；石油產品中的硫燃燒后生成的SOX散逸到大氣中會形成酸雨，污染環境，破壞生態平衡。為此必須盡可能地脫除石油產品中的含硫化合物。（4分）石油中的含氮化合物對石油加工和產品的使用都有不利影響，使催化劑中毒失活；吡咯類和吲哚類氮化物等弱堿性氮化物不穩定，易于氧化和聚合生成膠狀物質，因此石油產品中如果含有較多的吡咯類含氮化合物，其顏色很容易變深和產生沉淀；氮燃燒生成的NOX等污染物具有較強的光化學反應活性，還會造成光化學污染。（3分）石油中的金屬如鐵、銅、鎳、釩是催化裂化催化劑的毒物；在渣油的加氫裂化過程中，脫除出來的金屬化合物沉積在加氫催化劑上，導致反應器的床層壓降增加；砷是催化重整催化劑的毒物，鈉和鈣會使某些催化劑的活性降低，同時釩還會對燃氣透平的葉片產生嚴重燒灼。（3分）中國石油大學石油化學期末考試試/一、填空題（每空1分，共25分）1、烴類的熱解反應遵循的反應機理是（自由基鏈反應），而在催化裂化催化劑作用下烴類的裂解反應遵循的反應機理是（正碳離子反應）。2、烴類的高溫裂解采用（高溫短時間）的反應條件可以得到較高的乙烯與丙烯產率。3、催化裂化工藝流程主要包括（反應－再生系統）、（分餾系統）、（吸收穩定系統）三大部分。4、催化裂化催化劑屬于（固體酸）類型的催化劑，目前工業上主要用（沸石分子篩）作為催化裂化催化劑。5、催化重整原料的餾分范圍確定主要是依據其生產目的，如果是為了生產高辛烷值汽油調和組分，其餾分范圍為（80～180℃），如果是為了生產BTX，原料的餾分范圍為（60～1456、為了提高催化重整催化劑的酸性功能，一般加入（電負性較高的氟、氯等鹵素）。7、加氫處理催化劑與加氫裂化催化劑均為負載型催化劑，常用的金屬活性組分均為（Ni、Co、Mo、W），而加氫處理催化劑的載體為（γ-Al2O3）、加氫裂化催化劑的載體為（無定形硅酸鋁和沸石分子篩）。8、加氫處理的主要目的是（脫除原料中的含硫、氮、氧及金屬化合物，烯烴與芳烴加氫飽和），加氫裂化的主要目的是（大分子的烴類裂化成小分子），潤滑油基礎油加氫處理的主要目的是（將非理想組分通過加氫轉化成理想組分，提高其黏度指數）。9、目前重油加氫工藝按照反應器的類型可分為（固定床）、（移動床）、（沸騰床）、（懸浮床）四種。10、柴油與潤滑油基礎油催化脫蠟的主要目的是（通過催化脫蠟，將其柴油與潤滑油基礎油的傾點），所用的催化劑為（金屬組分載在擇形沸石分子篩上）。11、催化烷基化最主要的反應是（異丁烷與C4烯烴反應生成異辛烷），催化醚化最主要的反應是（異丁烯與甲醇反應生成甲基叔丁基醚）。二、選擇題（每題1分，共15分）1、烴類高溫裂解過程中，采用相同的反應條件，下列原油的相同石腦油餾分，乙烯與丙烯產率最高的是（A）A、大慶直餾石腦油B、勝利直餾石腦油C、遼河直餾石腦油D、大港直餾石腦油2、延遲焦化過程中，原料中的（B）組分對焦炭的生成貢獻最大。A、正構烷烴B、稠環芳烴C、環烷烴D、單環芳烴3、催化裂化的反應溫度大致范圍為（C）A、400～450℃B、450～490℃C、480～5204、在煉油廠的裝置中，一套裝置上加熱爐最多的為（C）A、催化裂化裝置B、延遲焦化裝置C、催化重整裝置D、加氫裂化裝置5、在催化裂化催化劑上，吸附能力最弱的烴類為（B）A、稠環芳烴B、烷烴C、烯烴D、環烷烴6、在催化裂化反應中，原料中哪種類型化合物對催化劑的活性影響最大（D）A、烴類化合物B、含硫化合物C、金屬化合物D、含氮化合物7、催化重整催化劑的載體為（C）A、沸石分子篩B、合成硅酸鋁C、鹵素改性的γ-Al2O3D、天然白土8、在催化重整產物中，哪種類型的化合物含量最高（B）A、正構烷烴B、芳香烴C、異構烷烴D、環烷烴9、在重油催化裂化反應過程中，對催化劑上積炭貢獻最大的組分是（D）A、飽和分B、芳香分C、膠質D、瀝青質10、在連續重整催化劑中，最常用的金屬活性組分為（A）A、Pt－SnB、Pt－IrC、Pt－CuD、Pt－Re11、采用較高的反應壓力對烴類哪類反應有利（D）A、熱裂化B、催化裂化C、催化重整D、加氫裂化12、從總體的熱效應上看，下列哪類反應屬于放熱反應（B）A、烴類的高溫熱解B、石油餾分的加氫裂化C、石油餾分的催化裂化D、石油餾分的催化重整13、潤滑油催化異構脫蠟的主要反應是（A）A、正構烷烴的異構化B、環烷烴的異構化C、烯烴的異構化D、芳香烴的異構化14、目前在煉油廠的制氫裝置中，氫氣提純最常用的方法是（B）A、化學凈化法B、PSA法C、膜分離方法D、溶解法15、在高辛烷值汽油調和組分的生產工藝中，催化異構化催化劑必須具備的功能是（C）A、加氫－脫氫功能B、加氫－異構化功能C、加氫、脫氫－異構化功能D、脫氫－異構化功能三、判斷題（對的打√，錯誤的打×，每題1分，共10分）1、烷烴的熱解反應中，脫氫反應比斷鏈反應容易。（×）2、隨著反應溫度的增加，烴類的熱解反應平衡常數增加，反應速率常數也隨之增加。（√）3、石油餾分的熱反應與催化裂化反應發生的是平行－連串反應，平行反應使產物的氫碳原子比增加，而連串反應使產物的氫碳原子比降低。（×）4、催化裂化工藝得到的汽油辛烷值與柴油的十六烷值也比較高，而加氫裂化工藝得到的汽油辛烷值較低、柴油的十六烷值也較高。（×）5、減壓餾分油的催化裂化反應是氣－固兩相反應，常壓或減壓渣油的催化裂化反應是氣－液－固三相反應。（√）6、催化裂化與加氫裂化催化劑均屬于負載型催化劑。（×）7、催化重整與加氫處理催化劑均具有雙功能特性。（×）8、加氫處理催化劑的金屬活性組分都必須預硫化才具有加氫活性。（×）9、化合物分子結構的空間位阻效應只影響其在催化劑活性位上的端連吸附，而不影響平躺吸附。（√）10、重油中膠質與瀝青質的加氫裂化反應遵循的是正碳離子反應機理。（×）四、問答題（共40分）1、從化學熱力學與動力學角度分別闡述反應溫度與反應壓力對于烴類的催化裂化、加氫裂化以及催化重整反應的影響。（10分）從化學熱力學的角度來看：烴類的催化裂化與催化重整反應均為強的吸熱反應，反應溫度升高，這兩類反應的平衡常數增加，因此高溫對烴類的催化裂化與催化重整反應是有利的。烴類的加氫裂化反應屬于較強的放熱反應，反應溫度升高，其平衡轉化率降低，高溫對于烴類的加氫裂化反應不利。（3分）由于烴類的催化裂化反應與催化重整反應均是分子數增加的反應，反應壓力增加，這兩類反應的平衡轉化率降低，因此高壓對反應不利。烴類的加氫裂化反應是分子數減少的反應，反應壓力增加，其平衡轉化率增加，因此高壓對于加氫裂化反應是有利的。（3分）從反應動力學的角度看：反應溫度升高，反應速度加快，因此烴類的催化裂化、催化重整與加氫裂化反應速度均加快，但是反應溫度過高，二次反應加劇，低分子的烴類與積炭產率較高，目的產物的選擇性降低。（2分）綜合動力學與熱力學兩方面考慮，烴類的催化裂化與催化重整宜采用480～530℃反應溫度和不高于0.5MPa的反應壓力，而加氫裂化宜采用370～440℃反應溫度和8～15Mpa反應壓力。（2分）2、闡述催化裂化催化劑失活速度快、而加氫裂化催化劑失活速度慢的原因。（10分）催化裂化催化劑主要是固體酸類型，如沸石分子篩，烴類在催化劑表面發生化學吸附，不同的烴類吸附能力差別很大，其中稠環芳烴吸附能力最強，而烷烴的吸附能力最弱；就其反應速度而而言，稠環芳烴的反應速度最慢，烯烴的反應速度最快，因此稠環芳烴首先吸附在催化劑的表面，易于縮合生成焦炭，使催化劑暫時性失活。（5分）加氫裂化催化劑屬于負載型的雙功能催化劑，在酸性載體上載有具有加氫功能的金屬活性組分，，雖然稠環芳烴的吸附能力強，首先吸附在催化劑的表面，但是由于在加氫活性中心作用下以及高氫壓的條件下，稠環芳烴發生芳香環的加氫飽和反應，生成雙環或單環的芳烴與環烷烴，而不是縮合生焦反應，因此加氫裂化催化劑的表面積炭很少，催化劑的失活速度慢。（5分）3、某種原油屬于環烷－中間基的原油，其中的硫含量約為2w%，氮含量約為0.6w%，總金屬含量約為100mg/g，殘炭值約為12w%，<350℃生產低硫、低氮的清潔汽油與柴油的工藝有：加氫裂化、催化重整、催化烷基化與催化異構化。（2分）原油首先進行常壓與減壓蒸餾，得到常頂汽油、直餾柴油、減壓餾分油與減壓渣油。（2分）減壓餾分油由于含硫量較高，采用FCC工藝得到的汽油硫含量不符合產品要求，因此VGO只能采用加氫裂化工藝，得到干氣、液化氣、加氫石腦油、加氫柴油與加氫尾油。（2分）減壓渣油硫含量更高，而且含有較多的金屬化合物，而且最終產品中不能生產焦炭，因此VR不能采用延遲焦化的工藝，而只能采用渣油固定床加氫裂化的工藝，得到干氣、液化氣、加氫石腦油、加氫柴油、加氫尾油，并產生一定量含硫化氫的酸性氣。（2分）常頂汽油、VGO加氫裂化石腦油與VR加氫裂化石腦油進行催化重整，得