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1、石油炼制工艺习题集样本石油炼制工程1综合复习资料第二章 石油的化学组成一判断对错。1.天然石油主要是由烷烃、 烯烃、 环烷烃和芳香烃组成。2.中国石油馏分中的环烷烃几乎都是六员环。3.石油中的胶质能溶于正庚烷, 而沥青质则不能。4.石油中的含硫、 氮、 氧化合物, 对所有石油产品均有不利影响, 应在加工过程中除去。5. 石油馏分就是石油产品。6对同一种原油, 随其馏分沸程升高, 烃类、 非烃类及微量金属的含量将逐渐升高。7各种烃类碳氢原子比大小顺序是: 烷烃环烷烃500馏分油称为 减压渣油 。原油的直馏馏分是指 石油经过直接蒸馏得到的馏分 , 其中主要含有 烷烃、 环烷烃、 芳烃 烃类和 含硫

2、化合物、 含氧化合物、 含氮化合物 非烃类, 原油及其直馏馏分中一般不含有 不饱和烃 烃。2石油中的含硫化合物根据其化学活性可划分为 活性 硫化物和 非活性 硫化物。3常温下为固态的烃类在石油中一般处于 溶解 状态, 随温度降低会 结晶 并从石油中分离出来, 工业上将分离得到的固态烃称为 蜡 。4石油馏分的结构族组成概念中, 三个基本的结构单元是 烷基 、 环烷基 和 芳香基 。5石油中的非烃化合物主要有 含硫化合物、 含氧化合物、 含氮化合物 和 胶状沥青状物质 。6石油中的环烷酸在 250-400 馏分中的含量最高。7石油中的元素以 碳 和 氢 元素为主, 原油以及直馏馏分油中一般不含 不

3、饱和烃 。8原油的相对密度一般介于 0.8-0.98 g/cm3。9做族组成分析时, 一般将渣油分成 饱和分 、 芳香分 、 胶质 和 沥青质 。10胶质在原油中形成 真 溶液, 沥青质在原油中形成 胶体 溶液。三简答题1与国外原油相比较, 中国的原油有哪些主要特点? 答: 相对密度( d204) 0.86, 属较重原油; 凝点(CP)高, 含蜡量高; 含硫量较低含氮量偏高, 大部分原油N0.3%2描述石油馏分烃类组成的方法有哪些? 各有什么特点? 描述石油烃类组成主要有三种表示方法: 单体烃组成、 族组成和结构族组成, 这三种方法各有其适用对象和局限性。单体烃组成可用于精确的描述石油馏分中的

4、每一种烃类的存在与否及其含量, 但其只能应用于对轻质石油馏分的分析与描述。族组成可用于描述石油馏分中不同族烃类的组成及含量, 不能准确的描述不同烃类的含量及组成, 且对于部分结构组成比较复杂的烃类无法进行族的划分。结构族组成是将整个石油馏分( 即各种烃分子的混合物) 视为一个平均分子, 把该平均分子看作是由烷基侧链、 环烷环和芳香环三种结构单元组成, 其平均分子的结构可用CA%、 CN%、 CP%、 RT、 RN、 RA六个结构参数表示, 但结构族组成表示法仅适于确定高沸点馏分和渣油中上述三种结构单元的含量, 并未考虑其结合方式。因此, 石油馏分组成不论有多么复杂, 都能够用结构族组成表示法描

5、述其大致结构。3什么叫石油馏分? 什么叫分馏? 什么叫直馏馏分? 将石油进行分馏, 获得的一定沸点范围的分馏馏出物称为石油馏分。分馏就是根据各组分沸点的差别, 将石油切割成若干个馏分。石油经过直接蒸馏得到的馏分叫直馏馏分。4含硫化合物对石油加工及产品应用有哪些影响? 答: 含硫化合物具有腐蚀性, 在加工使用过程中可腐蚀设备; 含硫化合物排放到环境中可环境污染; 含硫化合物的存在可影响产品的储存安定性; 含硫化合物影响燃料的燃烧性能; 二次加工过程中, 硫可使催化剂中毒 5简述各种非烃化合物在石油中的分布规律。答: 石油中的环烷酸主要分布在250400的馏分中, 其它非烃化合物一般随着石油馏分沸

6、点的升高, 含量增加, 绝大多数集中在减压渣油中。第三章 石油及油品的物理性质一判断对错。1石油馏分的沸程就是平均沸点。2石油馏分的比重指数( API0) 大, 表示其密度小。3石油馏分的特性因数大, 表示其烷烃含量高。4石油馏分的粘度指数大, 表示其粘度大。5馏分油及油蒸汽的粘度均随温度的升高而减小。6轻质油品的蒸汽压大, 故其闪点、 燃点低, 自燃点也低。7石油馏分的蒸汽压不但与温度有关, 还与汽化率有关。8石油馏分的分子质量是指其中各组分的分子质量之和。9对同一轻质油品, 其浊点、 结晶点和冰点的关系为浊点结晶点冰点。10分子量大小相近的烷烃、 环烷烃和芳香烃, 粘度最高的是烷烃。11粘

7、度大的油品其粘温性能好。12同一油品的雷德蒸汽压一般比真实蒸汽压要大。13特性因数、 粘重常数、 相关指数、 特征参数都能够表征油品的化学组成。二填空题1一般随着沸点的升高, 石油馏分的密度 增大 , 粘度 增大 , 蒸气压 减小 , 凝点 增大 , 非烃化合物的含量 增大 。(填增大或减小)2表示油品蒸发性能的指标有 馏程 和 蒸气压 。3分子量大小相近的烷烃、 环烷烃和芳香烃, 苯胺点最高的是 烷烃 , 粘温性能最好的是 烷烃 。4油品在低温下失去流动性的原因主要有 粘温凝固 和 构造凝固 两种情况。5碳原子数相同的不同烃类, 它们的相对密度大小是有差别的, 相对密度大小顺序为 芳香烃环烷

8、烃烷烃 , 据此, 不同基属原油相对密度大小顺序为 环烷基中间基石蜡基 。6油品的粘温性质是指 油品粘度随温度变化的性质 , 油品的粘度指数高, 其粘温性质 好 。7反映油品安全性能的指标是 闪点 。8温度升高, 粘度 降低 ; 压力升高, 粘度 增大 。9随着油品沸程的增加, 其闪点 增大 , 燃点 增大 , 自燃点 降低 。三名词解释1油品的粘温性质: 油品的粘温性质是指 油品粘度随温度变化的性质 , 油品的粘度指数高, 其粘温性质 好 。2特性因数: 3自燃点: 在规定条件下油品在没有火焰时, 自发着火的温度, 用表示。 4馏程: 初馏点到终馏点这一温度范围称为馏程或沸程。5对比状态:

9、四计算题1已知A、 B两种润滑油基础油的恩氏粘度分别为2.5 0E、 9.0 0E, 现将A、 B两油品按体积百分数55%和45%混合, 求混合粘度。若欲得到混合粘度为6.0 0E的润滑油馏分油, 则A、 B两种润滑油基础油应按什么比例混合? 1混合油品的粘度约为3.7 0E。A油的混合比例约为25%。2已知: 大庆原油145330馏分的d420=0.8043, 恩氏蒸馏数据如下: 馏出体积 % 0 10 30 50 70 90 100 馏出温度 174.5 197.5 221.0 249.5 274.5 299.0 313.0请计算该馏分的比重指数、 体积平均沸点、 分子平均沸点、 特性因数

10、、 平均分子量以及在50常压下的粘度( 注意: 当实验提供的恩氏蒸馏馏出温度246时, 要作裂化校正, 用校正后的温度进行计算) 。2解法见课本中各概念的定义第四章 石油产品的质量要求一判断对错。1自燃点低的柴油抗爆性好, 而自燃点低的汽油抗爆性较差。2异构烷烃是汽油的理想组分, 同时也是航空煤油的理想组分。3直馏汽油、 柴油的抗爆性优于催化裂化汽油及柴油的抗爆性。4柴油中的正构烷烃越多, 其十六烷值越低, 凝点越高。5汽油和柴油都以表示其抗爆性能的指标为的牌号。6航空煤油的理想组分是体积热值较大的芳香烃。7发动机的压缩比越大, 其热功效率越高。8汽油机的爆震发生于燃烧做功冲程的前期, 而柴油

11、机的爆震发生于燃烧做功冲程的后期。9汽油机的压缩比比柴油机大。二填空题1汽油以质量指标 辛烷值 划分牌号, 它表示汽油的 抗爆 性能, 柴油以质量指标 凝点 划分牌号, 它表示柴油的 低温 性能。2汽油的理想组分是 高度分支的异构烷烃 , 柴油的理想组分是 带烷基或二烷基的异构烷烃 , 航空煤油的理想组分是 带侧链的环烷烃 和 异构烷烃 。3测定汽油辛烷值用到的两种标准物质是 异辛烷(2,3,4-三甲基戊烷) 和 正庚烷 。4从工作原理上划分, 汽油机属于 点燃式 内燃机, 而柴油机属于 压燃式 内燃机, 因此, 柴油机要求其燃料的自燃点要 低 。5汽油馏程的10%馏出温度偏低, 则汽油在使用

12、中 易产生气阻 。6汽油机和柴油机工作的四个冲程分别是: 进气冲程 、 压缩冲程 、 燃烧做功冲程 、 排气冲程 。7汽油的蒸发性能用 馏程 和 蒸汽压 两个指标来表征。8衡量柴油燃烧性能的指标有 雾化性能 , 蒸发性能 和 抗爆性能 。9柴油的燃烧过程包括 滞燃期 , 急燃期 , 缓燃期 和 后燃期 四个时期。10各类烃的辛烷值随分子量的增大而 减小 , 各类烃的十六烷值随分子量的增大而 增大 。11烷烃, 环烷烃和芳烃中, 质量热值最大的是 烷烃 , 体积热值增大的是 芳香烃 。三简答题1汽油机和柴油机的一个工作过程有哪几个冲程组成? 汽油机和柴油机的工作过程有哪些不同? 答: 汽油机和柴

13、油机都有四个冲程: 进气、 压缩、 燃烧膨胀、 排气冲程。 不同之处有两点: 柴油机压缩的只是空气, 压缩比能够更大; 汽油机电火花点燃点燃式发动机; 柴油机自燃压燃式发动机 2规定汽油的10%、 50%、 90%点的馏出温度, 是为了保证汽油哪些方面的性质? (3分)答: 规定汽油的10%点的馏出温度是为了保证汽油具有良好的启动性; 规定汽油50%点的馏出温度是为了保证汽油馏分的组成分布均匀性, 使发动机具有良好的加速性和平稳性, 保证其最大功率和爬坡能力; 90%点的馏出温度表示汽油在气缸中蒸发的完全程度。3从燃料燃烧的角度分析汽油机和柴油机产生爆震的原因。二者的本质区别是什么? 答: 汽

14、油机的爆震是由于汽油自燃点低, 在火焰未到达前发生区域自燃, 同时形成多个燃烧中心; 柴油机的爆震是由于柴油自燃点过高, 使得滞燃期长, 燃料积累过多造成的。二者的本质区别是由于汽油机和柴油机的工作原理不同而造成的对自燃点要求不同造成的。4辛烷值的测定方法有几种? 提高辛烷值的方法有哪些? 答: 马达法辛烷值和研究法辛烷值、 道路法提高辛烷值的方法有: 加辛烷值添加剂; 采用先进的加工工艺; 合理调合; 掺入高辛烷值组分 第五章 原油评价一判断对错。1按照中国的原油分类方法分类, 大庆原油属于含硫中间基原油。2特性因数大的油品, 芳香烃类的含量较高。3中比曲线可适用于所有石油馏分。4随着渣油K

15、H的增大, 其残炭含量降低, 饱和分含量增大, 胶质含量降低。二填空题1中国原油分类采用 关键馏分特性分类法 和 含硫量 相结合的方法, 按此法分类大庆原油属于 低硫石蜡基 原油, 胜利原油属于 含硫中间基 原油。2特征化参数能够反映渣油的二次加工性能, 渣油的特征化参数越大, 二次加工性能 越好 。三简答题1简述原油的主要化学分类法。答: 原油的分类方法主要有特性因数分类法和关键馏分特性分类法两种。特性因数分类法是以特性因数K为依据对原油进行分类。其分类标准是: K12.1为石蜡基原油; 11.5K12.1为中间基原油; 10.5K 恩氏蒸馏 平衡汽化 。8经过常减压蒸馏, 石油可按沸点范围

16、依次切割为 汽油 馏分, 煤柴油 馏分, 减压渣油 馏分和 减压蜡油 。9在一定温度和压力下, 欲提高原油在汽化段的汽化率, 则汽提蒸汽的用量应 提高 ; 在同样的操作条件下, 要想提高油品的气化率, 水蒸汽的用量需 提高 。10塔顶温度为塔顶油气分压下产品的 露点 温度, 各侧线抽出板温度为侧线板油气分压下产品的 泡点 温度。11减压蒸馏的核心设备是 减压蒸馏塔 和 抽真空系统 。12柴油侧线抽出部位的防腐应重点预防 环烷酸 引起的腐蚀。四简答题1试述石油馏分之间分馏精确度的表示方法。 答: 对二元或多元物系, 分馏精确度能够用塔顶和塔底产物中的某一组分的含量来表示, 但对于石油精馏塔中相邻

17、两个馏分之间的分馏精确度, 则一般见该两个馏分的馏分组成或蒸馏曲线(一般是恩氏蒸馏曲线)的相互关系来表示。倘若较重的馏分的初馏点高于较轻馏分的终馏点, 则两馏分之间有”脱空”, 称两个馏分之间有一定的”间隙”, 间隙越大, 表示分馏精确度越高; 倘若较重的馏分的初馏点低于较轻馏分的终馏点, 则称两个馏分之间有”重叠”, 重叠越大, 表示分馏精确度越差。 2石油常压精馏塔为何设汽提塔, 而燃料型减压塔却不需要? 答: 常压精馏塔是一个复合塔, 各产品之间只有精馏段而没有提馏段, 各侧线产品之中必然会含有相当数量的轻组分, 这样不但影响本侧线产品的质量, 而且降低了较轻馏分的产率。因此, 一般在常

18、压精馏塔的外部设汽提塔, 向汽提塔内通入少量的过热水蒸气以降低塔内油气分压, 使混入产品中的较轻馏分汽化而返回常压塔。 燃料型减压塔的侧线产品对闪点没有要求, 因而能够不设侧线汽提塔。 3在哪几种情况下, 常减压装置需要设初馏塔? 答: 常减压装置是否采用初馏塔应根据具体条件对有关因素进行综合分析后决定, 其中原油性质是主要因素。可能导致采用初馏塔的因素有: 原油的含砷量过高; 原油的轻馏分含量较多; 原油的脱水效果较差; 原油的含硫量和含盐量较高。 4除了塔顶冷回流外, 石油精馏塔还可采用那些回流方式? 在什么情况下设塔顶循环回流? 答: (1).除了塔顶冷回流, 石油精馏塔还有塔顶油气的二

19、级冷凝冷却、 塔顶循环回流和中段循环回流。 (2).石油精馏塔在以下情况时常设有塔顶循环回流: 塔顶回流热较大, 考虑回收这部分热量以降低能耗; 塔顶馏出物含有较多的不凝气; 要求尽量降低塔顶馏出物线及冷凝冷却系统的流动压降, 以保证塔顶压力不致过高(如催化裂化分馏塔), 或保证塔内有尽可能高的真空度(如减压蒸馏塔)。5简要叙述三种蒸馏方式的不同。答: 闪蒸平衡气化( 即一次气化) 。特点: 闪蒸能使混合物得到一定程度分离, 气相产物中含较多低沸点轻组分, 液相产物中含较多高沸点重组分。但因属平衡气化过程, 在平衡状态下, 混合物中的所有组分都同时存在于气、 液两相中, 因此闪蒸只是一个粗略的

20、分离过程。简单蒸馏渐次气化。特点: 从本质上看, 简单蒸馏是由无穷多次平衡气化所组成, 因而其分离效果要优于闪蒸, 但因简单蒸馏基本没有精馏作用, 因此分离精度仍不算高。精馏。精馏的依据: 根据混合物中各组分的沸点或蒸汽压或相对挥发度的不同, 将混合物加以分离。精馏的特点: 具备气液分离的必要条件, 将多次气化和多次冷凝巧妙地结合起来, 使混合物得以精确的分离。6石油常压精馏塔的工艺特点有哪些? 答: 归纳为七个方面: 原料和产品均为复杂混合物, 产品质量由质量指标控制, 而不是纯度; 产品多于2个, 用复杂塔代替多塔系统; 设置汽提段和侧线汽提塔( 保证侧线产品质量) , 用过热水蒸气代替塔

21、底再沸器; 蒸馏所需热量基本靠进料带入; 塔的进料要有适量的过气化率( 度) ; 回流比取决于全塔热平衡, 可调余地小; 恒分子回流的假定完全不适用。7减压蒸馏塔的一般工艺特征? 答: 减压塔的一般工艺特征表现在以下几个方面: 塔径大, 采用多个循环回流来减小塔径; 提高塔底标高, 给渣油泵提供足够的灌注头; 塔顶缩径, 便于抽真空; 塔顶采用循环回流, 而不用冷回流; 塔底缩径, 减少渣油停留时间, 避免塔底结焦严重; 采用低压降塔板或填料及较少的塔板数, 尽可能提高气化段的真空度; 严格控制炉出口温度, 避免过多的裂解反应。板间距较大, 以减少泡沫携带量。五: 计算题已知某原油(d420=

22、0.8604), 常压汽化数据如下: 汽化率, %(v) 10 30 50 70 90 温度, 210 260 330 391 450其它性质: 焦点温度=500, 焦点压力=4.0MPa1请做出P-T-e相图; 2将此原油送入常压精馏塔, 塔内汽化段的压力为0.18 MPa(绝), 塔底通入过热水蒸气的量为进塔原油量的1.5%(重), 若要求原油在汽化段的汽化率为70%(体), 问汽化段温度为多少? 3你认为计算所得汽化段温度合理吗? 为什么? 已知汽化部分: M=200, d420=0.8260解: 1.P-T-e相图(略)。2NS/NO=PS/PO=(P-PO)/PO NS/NO=(0.860