中国石油大学石油化学期中考试卷

中国石油大学石油化学期中考试卷标准答案与评分标准专业班级姓名学号开课系室应用化学系考试日期题号一二三四总分得分阅卷人一、填空题（每空0.5分，共25分）1、2006年我国原油产量为（1.84亿吨）。2、目前世界平均能源消费构成中，石油与天然气所占的比例为（60％），而我国的石油与天然气在能源消费构成中所占的比例为（25％）。3、组成石油的主要元素在石油中的含量范围（重量百分数）为：碳（83～87％）、氢（11～14％）、硫（0.05～8.0％）、氮（0.02～2.0％）。4、按我国原油的分类方法，大庆原油、羊三木原油和胜利原油的属性分别为（低硫石蜡基）、（低硫环烷基）、（含硫中间基）。5、通常将原油按照沸点范围可分为汽油馏分、柴油馏分、减压馏分与减压渣油，它们的沸点范围分别是（初馏点～200℃）、（200～350℃）、（350～500℃）、（500℃）。6、石油中的有机含硫化合物的存在形式有（硫醇）、（硫醚）、（二硫化物）、（噻吩类硫化物）等类型，其中主要类型为（硫醚类）和（噻吩类）。7、石油中硫、氮及微量元素含量分别有（70）%、（90）%、（95）%存在于减压渣油中。8、石油中的含氮化合物按照其酸碱性通常可分为（碱性氮化物）和（非碱性氮化物）。9、石油中的酸性含氧化合物主要有（石油羧酸）和（石油酚）两种类型。10、石油中最主要的微量金属元素是（Ni）、（V）、（Fe）、（Ca）。11、在石油及其产品的平均相对分子质量的测定中，最常压的测定方法是（冰点下降法）与（蒸气压渗透法），密度的测定方法是（密度计法）和（比重瓶法）。12、油品粘度与温度关系表示方法有（粘度指数）和（粘度比）两种。13、石油产品的凝固分为（构造凝固）和（粘温凝固）两种形式。14、评定柴油蒸发性的质量指标有（馏程）和（闭口闪点）。15、内燃机的工作过程包括（进气）、（压缩）、（燃烧膨胀做功）、（排气）。16、评定汽油安定性的质量指标有（碘值）、（实际胶质）、（诱导期）。17、我国的车用汽油是按照（辛烷值）来划分牌号，而轻柴油与车用柴油则是按照（凝点）来划分牌号。二、选择题（每题1分，共15分）1、同一种原油的不同馏分中，氢碳原子比最大的馏分是（A）A、汽油馏分B、柴油馏分C、减压渣油D、常压渣油2、与国外原油相比，我国大多数原油的主要特点是（B）A、硫含量高、氮含量低、金属钒含量高、镍含量低B、硫含量低、氮含量高、金属钒含量低、镍含量高C、硫含量低、氮含量低、钒含量低、镍含量低D、硫含量高、氮含量高、金属钒含量高、镍含量高3、下列非烃化合物中，具有芳香性的杂环的化合物是（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、下列四种原油的相同馏分，密度最大的原油是（D）A、大庆原油B、胜利原油C、孤岛原油D、羊三木原油5、在天然气中，含量最高的组分是（B）A、乙烷和乙烯B、甲烷C、丁烷和丁烯D、丙烷和丙烯6、在石蜡基原油的直馏汽油馏分中，含量最高的烃类类型为（A）A、烷烃B、烯烃C、环烷烃D、芳香烃7、陆相生油的主要特征是（C）A、Ni/V=1BNi/V1C、Ni/V1D、无法判断8、表征石油产品安全性的质量指标是（C）A、浊点、结晶点B、凝点和倾点C、燃点、自燃点和闪点D、熔点和沸点9、闪点最低的馏分是（D）A、减压渣油B、减压蜡油C、直馏汽油D、直馏柴油10、沸点相同的馏分，粘度最小而且粘温性质最好的原油是（D）A、孤岛原油B、辽河原油C、胜利原油D、大庆原油11、柴油的低温使用指标中，哪一个温度最接近最低实际使用温度（D）A、结晶点B、浊点C、凝点D、冷滤点12、氧化安定性最差的烃类是（C）A、单环芳香烃B、单环环烷烃C、共轭二烯烃D、异构烷烃13、石蜡与微晶蜡在化学组成上的主要差别是（C）A、石蜡以异构烷烃为主，微晶蜡以正构烷烃为主B、石蜡以带长侧链的环状烃为主，微晶蜡以异构烷烃为主C、石蜡以正构烷烃为主，微晶蜡以带长侧链的环状烃为主D、石蜡以带长侧链的环状烃为主，微晶蜡以烯烃为主14、表征沥青塑性变形性能的质量指标是（B）A、针入度B、延度C、蜡含量D、软化点15、关于汽油机与柴油机工作过程叙述正确的是（C）A、汽油机与柴油机进入气缸的气体均为可燃性混合气。B、汽油机与柴油机进入气缸的气体均为空气。C、汽油机进入气缸的气体是可燃性混合气，而柴油机进入的气体是空气。D、汽油机进入气缸的气体是空气，而柴油机进入的气体是可燃性混合气。三、名词解释（每题2分，共10分）1、苯胺点苯胺与油品按照1:1的体积比混合时的临界溶解温度（互溶时的最低温度）即为苯胺点。2、压缩比内燃机的活塞达到下止点的气缸总体积与活塞达到上止点的燃烧室的体积的比值即为压缩比，是表征发动机性能的一个重要指标。3、辛烷值人为规定抗爆性很好的异辛烷的ON为100，抗爆性很差的正庚烷的ON为0，两种物质以不同的体积比混合可得到一系列的标准燃料，异辛烷的体积百分数就是标准燃料的辛烷值。将待测汽油与一系列辛烷值不同的标准燃料在标准试验用单缸发动机上进行对比，与所测汽油抗爆性相同的标准燃料的辛烷值就是所测汽油的辛烷值。4、诱导期把一定量的汽油放入标准钢筒中，充入氧气至0.7MPa，放入100℃的水中，从油样放入100℃的水中开始到氧压明显降低所经历的时间。5、热值单位重量或体积的燃料完全燃烧时所放出的热量，可分为重量热值与体积热值。四、综合问答题（共50分）1、试比较胶质与沥青质在化学组成结构上的相同点与不同点，并为此进一步说明测定渣油四组分时为什么要先用正庚烷沉淀出沥青质，而胶质则用氧化铝色谱分离。（12分）相同点（4分）：由大分子的非烃化合物组成的复杂混合物；石油中极性最强的组分；存在基本结构单元；二者的芳香度高，H/C原子比低；分子中含S、N、O杂原子基团，还络合Ni、V等金属。不同点：（6分）胶质能溶于低分子的正构烷烃，而沥青质则不能。胶质的H/C原子比高于沥青质，而其fA、RA、RN低于沥青质。胶质的平均分子质量低于沥青质。胶质的极性小于沥青质。沥青质具有似晶结构，而胶质却没有。沥青质的杂原子含量高于胶质。由于沥青质是渣油四组分中极性最强、平均相对分子质量最大的组分，而胶质的极性相对沥青质而言要小一些，氧化铝属于极性的固体吸附剂，极性越强的化合物与氧化铝之间吸附力越大，越难于解析出来，为了防止沥青质与氧化铝之间形成不可逆吸附，因此用正庚烷来沉淀渣油中的沥青质，胶质可用氧化铝吸附色谱来分离。（2分）2、汽油的爆震燃烧与柴油的燃烧粗暴性有何不同？为什么汽油机与柴油机在工作工程中会产生爆震或工作粗暴现象。（12分）汽油的爆震燃烧与柴油的燃烧粗暴性具有共同的现象：敲缸，烧坏机件，冒黑烟，功率降低，油耗增加。（3分）汽油的爆震燃烧与柴油的燃烧粗暴性产生的时间不同：汽油的爆震燃烧是产生在燃烧的后期（火焰的传播过程中），而柴油的燃烧粗暴性是产生在燃烧的初期（滞燃期和急燃期）。（3分）与燃烧的性质有关：如果汽油的自燃点太低，着火前就形成过多的过氧化物，很容易产生爆震现象；而如果柴油的自燃点太高，不能产生足够多的过氧化物，使滞燃期过长，导致工作粗暴。（3分）与发动机的压缩比有关：如果汽油机的压缩比大，压缩终了后的温度与压力就高，产生的过氧化物较多，这些过氧化物容易自然，在火焰传播过程中就会形成多个火焰中心，容易产生爆震；如果柴油机的压缩比小，压缩终了时不能形成足够多的过氧化物，导致发火延迟期较长，发动机工作粗暴。（3分）3、根据汽油、柴油、航空煤油以及内燃机油的使用性能分别阐述它们各自的理想组成。（16分）汽油的理想组成（4分）：汽油要求具有较好的抗爆性，因而要求其辛烷值较高。碳数相同的不同烃类辛烷值的大小顺序为：芳香烃异构烷烃和异构烯烃正构烯烃和环烷烃正构烷烃。烯烃和芳烃的安定性较差，在发动机高温部位会聚合生成胶质，增加发动机燃烧室中的沉积物，并使尾气排放中NOX、CO和苯增多，而苯更是致癌物质。综上所述，异构化程度较高的异构烷烃具有较高的辛烷值，是汽油的理想组成。柴油的理想组成（4分）：柴油要求具有较高的十六烷值和良好的低温流动性。碳数相同的不同烃类十六烷值的大小顺序为：正构烷烃正构烯烃异构烷烃和异构烯烃环烷烃芳香烃。正构烷烃的凝固点较高，而正构烯烃的安定性较差。综上所述，只有一个或两个支链的异构烷烃具有较高的十六烷值，而且其凝固点较低，因而是柴油的理想组成。喷气燃料的理想组成（4分）：从燃烧稳定性的角度，正构烷烃与环烷烃的燃烧极限比芳香烃宽，在低温下更加明显，因而正构烷烃与环烷烃是较理想的组分。从燃烧完全度的角度，各种烃类的燃烧完全度的顺序如下：正构烷烃异构烷烃单环环烷烃双环环烷烃单环芳烃双环芳烃。从生成积炭的倾向的角度，芳烃尤其是双环芳烃最容易生成积炭，而烷烃生成的积炭最少。从燃料的热值角度，重量热值越大，发动机的推力越大，耗油率越低；体积热值越大，飞机航程越远，因而要求喷气燃料具有较高的重量热值与体积热值。重量热值的大小顺序为：烷烃环烷烃芳烃，体积热值要数芳烃最大，而烷烃最小。兼顾重量热值与体积热值，芳烃不是其理想组分。综上所述，环烷烃式喷气燃料的理想组成。内燃机油的理想组成（4分）：内燃机油要求具有较低的粘度、良好的粘温性能、良好的抗氧化安定性和低温性能。就粘度而言，环状烃的粘度大于链状烃，正构烷烃的粘温性质最好，少环长侧链的环状烃和少分支的异构烷烃粘温性质也比较好，多环短侧链的环状烃粘温性质最差，就氧化安定性而言，非烃类尤其是氮化物和多环芳烃较差，就低温性能而言，正构烷烃和多环芳烃的较差。综上所述，内燃机润滑油的理想组成是少环长侧链的烃类和少分支的异构烷烃。4、简述原油中的含硫、含氮以及金属化合物对石油加工过程及石油产品的危害（10分）硫会使石油加工过程中的催化剂中毒；由于有些含硫化合物在较低的温度下即可分解而生成硫化氢，而硫化氢又被氧化生成了元素硫，元素硫、硫化氢以及具有弱酸性的硫醇对金属均具有较强的腐蚀作用；石油产品中的硫燃烧后生成的SOX散逸到大气中会形成酸雨，污染环境，破坏生态平衡。为此必须尽可能地脱除石油产品中的含硫化合物。（4分）石油中的含氮化合物对石油加工和产品的使用都有不利影响，使催化剂中毒失活；吡咯类和吲哚类氮化物等弱碱性氮化物不稳定，易于氧化和聚合生成胶状物质，因此石油产品中如果含有较多的吡咯类含氮化合物，其颜色很容易变深和产生沉淀；氮燃烧生成的NOX等污染物具有较强的光化学反应活性，还会造成光化学污染。（3分）石油中的金属如铁、铜、镍、钒是催化裂化催化剂的毒物；在渣油的加氢裂化过程中，脱除出来的金属化合物沉积在加氢催化剂上，导致反应器的床层压降增加；砷是催化重整催化剂的毒物，钠和钙会使某些催化剂的活性降低，同时钒还会对燃气透平的叶片产生严重烧灼。（3分）