石油天然氣化學(xué)宇宙無敵最全版本.docx

石油化學(xué)思考題1. 為什么H/C原子比可以作為表征石油化學(xué)組成的一個基本參數(shù)？H/C原子比與原油的化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)系。在相對分子質(zhì)量相同的情況下，各種烴類碳氫原子比大小順序是：烷烴環(huán)烷烴芳香烴 同一系列的烴類，其H/C原子比隨著分子量的增加而降低；烷烴的變化幅度較小，環(huán)狀烴的隨分子量的變化幅度較大。不同結(jié)構(gòu)的烴類，碳數(shù)相同時，烷烴的H/C原子比最大，而芳烴最小。對于環(huán)狀烴而言，相同碳數(shù)時，環(huán)數(shù)增加，其H/C 原子比降低。 原子比：（1） 石油中 H/C 原子比， 也代表著芳香性趨勢 (2)石油餾分中，隨餾分變重， H/C 原子比逐漸減小2. 按照餾分組成，石油可以分為哪幾個餾分？各個餾分分別有什么用途？ 500減渣餾分(渣油)3. 石油的烴類組成有哪幾種表示方法？各自的含義是什么？ 單體烴組成表示法 表明了石油餾分中的每一種烴（單體化合物）目前僅限于闡述石油氣和石油 低沸點餾分的組成 族組成表示法 用化學(xué)結(jié)構(gòu)類似的一類化合物表示石油餾分的組成 結(jié)構(gòu)族組成表示法 把整個分子看成平均分子，用芳香環(huán)、環(huán)烷環(huán)個數(shù)和側(cè)鏈烷烴碳原子在某一結(jié)構(gòu)單元上所占的百分數(shù)描述一個復(fù)雜的分子結(jié)構(gòu)4. 不同類型的石油，其烴族組成與結(jié)構(gòu)族組成有何規(guī)律？汽油餾分的烴族組成：烷烴含量范圍在3070%；環(huán)烷烴含量范圍在2060%； 芳烴含量一般在20%以下。一般石蠟基原油的汽油餾分中烷烴含量較高，而 中間基原油中的烷烴與環(huán)烷烴的含量差不多。 煤柴油餾分的烴族組成：石蠟基如大慶和中原原油烷烴含量高達 50%左右，而芳烴含量僅15%左右； 左右；環(huán)烷基如羊三木原油幾乎不含烷烴， 芳烴含量高達42.2%；中間基如勝利和華北原油烴族組成介于石蠟基與環(huán)烷基之間。 減壓渣油（高沸點）餾分的烴族組成： 減壓渣油中非烴化合物含量比較高，有的甚至高達一半以上，不同的渣油飽和分含量相差懸殊，芳香分的含量差別較小。我國幾種原油的減壓渣油膠質(zhì)含量高達 40%以上，正庚烷瀝青質(zhì)含量較低，分含量約占30%，飽和分含量約占20%。 結(jié)構(gòu)族組成： 石蠟基原油(大慶和中原原油的石蠟基原油)的Cp%顯著較大慶和中原原油 較低；而Cn%和Ca%較低；Ra和Rn也較低。 環(huán)烷-中間基原油 如孤島原油 較低， 中間基原油 （如孤島原油)的 較高， 而Cn%和Ca%較高；Ra和Rn也較高。 中間基原油(如勝利、華北、遼河原油）的中間基原油 如勝利、華北、遼河原油)的 如勝利 Cp%、Cn%、Ca%、Ra、Rn介于石蠟基原 油和環(huán)烷基原油之間。5. 石油中的含硫化合物主要有哪些？它們各自有何特點？硫化物 （對金屬有無腐蝕） 活性硫：元素硫、H2S、硫醇。硫和硫化氫：多是其它硫化物的分解產(chǎn)物；硫醇（ 硫醇（RSH）：石油中含量不多；沸點低于相應(yīng)的醇類，多存在于低沸點餾分（汽油、煤油餾分）中；不溶于水，有特殊臭味（甲硫醇）；受熱分解生成硫醚和硫化氫。 非活性硫：硫醚、二硫化物、噻吩。硫醚（ 硫醚（RSR）：石油中含量很大，在輕、中餾分中占含硫量的5070存在形態(tài)很多，R基可以是烷基、環(huán)烷基和芳香基； 中性液體，對金屬沒有作用。 一般 石油中的二硫化物的含量顯著地少于硫醚，不超過整個含硫化合物的10%，而且主要集中在較輕的餾分中，其性質(zhì)與硫醚相似。原油中噻吩類化合物一般占其含硫化合物的一半 以上。噻吩類化合物主要存在于中沸點餾分尤其是高沸點餾分中。 6. 石油中的含硫、含氮、含氧化合物以及微量金屬元素對石油加工過程有何危害？含硫化合物：腐蝕性 ：Fe+H2SFeS+H2 影響產(chǎn)品的儲存安定性 硫可使催化劑中毒含氮化合物：1. 影響產(chǎn)品的安定性：如柴油含氮量高，時間久了會變成膠質(zhì)。是柴油安定性差的主要原因。2. 氮與微量金屬作用，形成卟啉化合物。這些化合物的存在，會導(dǎo)致催化劑中毒，使催化劑的活性和選擇性降低。含氧化合物： 具有腐蝕性，會常減壓蒸餾裝置，也會嚴重腐蝕鉛，鋅等有色金屬。且含環(huán)烷酸較多的石油易產(chǎn)生乳化，對石油加工不利。微量元素金屬： 堿金屬鈉具有堿性，可使酸性催化劑失活，鎳具有脫氫活性，能促進脫氫及縮合反應(yīng)，使氫氣和焦炭產(chǎn)量增加，輕質(zhì)油收率降低；此外，還會影響催化劑活性。其他金屬如鉛和砷使重整催化劑產(chǎn)生永久性中毒。7. 判斷陸相成油與海相成油的標準是什么？陸相與海相形成的石油從組成上各自有什么特點？Ni/V1是陸相成油的特征，形成的石油為低硫高氮、含鎳較多的石油。Ni/V12.1，屬于地質(zhì)年代古老的原油10、什么叫中間基原油？答：性質(zhì)介于石蠟基原油和環(huán)烷基原油之間的一類原油。原油的特性因數(shù)K=11.512.1。其烷烴和環(huán)烷烴含量基本相近。11、什么叫環(huán)烷基原油？答:環(huán)烷基原油又稱瀝青基原油，是以含環(huán)烷烴和芳烴較多的一種原油，具有蠟含量低，密度大，酸值高，粘度大，凝點低，膠質(zhì)瀝青質(zhì)含量高以及金屬含量高等特點，K=10.5-11.5，是地質(zhì)年代較年輕的原油 12、 酸值與酸含量有什么關(guān)系？酸含量=酸值*酸平均分子量13、 我國原油有哪些特點？我國主要油田原油的共同特點是API度小、密度較大、含蠟量高、輕餾分含量較少等。我國主要原油的硫含量一般都較低，而氮含量相對較高。鎳含量高、釩含量低是我國大部分原油化學(xué)組成的特點之一。1. 石油加工主要過程有哪些？分離過程（物理過程）：分餾，抽提，吸附轉(zhuǎn)化過程（化學(xué)過程）：熱裂化，催化裂化，催化重整，催化加氫，加氫精制等2. 抗爆性、辛烷值定義？抗爆性：抵抗爆燃現(xiàn)象的能力，一般來說辛烷值越高抗爆性越好。辛烷值：定義抗爆性很高的異辛烷的辛烷值為100，正庚烷的辛烷值為01、為什么要對石油進行二次加工？石油一次加工只可得1040%的汽油、煤油、柴油等輕質(zhì)油品，其余為重質(zhì)餾分和渣油。為充分利用渣油，將重質(zhì)餾分轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)餾分，所以要進行二次加工。2、石油二次加工的主要工藝過程有哪些？熱加工：將重質(zhì)油在高溫高壓下，使大分子分裂為小分子的過程。催化裂化：重質(zhì)油輕質(zhì)化的過程。催化重整：生產(chǎn)高辛烷值汽油及輕芳烴。催化加氫：石油餾分在氫氣存在下催化加工的過程。產(chǎn)品精制：提高產(chǎn)品質(zhì)量，滿足產(chǎn)品規(guī)格要求。10、不同的烴類熱轉(zhuǎn)化反應(yīng)有什么差別？裂解反應(yīng)，烴分子的鏈斷裂生成小分子烴，是吸熱反應(yīng)；縮合反應(yīng)，鏈斷裂生成的活性分子縮合生成更大的分子，是放熱反應(yīng)。 13、簡述高溫裂解原料、主要目的、主要操作條件以及目的產(chǎn)物的主要用途。 高溫裂解是以烴類為原料，在高溫（600）下進行的熱加工，以取得乙烯為主的低分子烯烴，進一步生產(chǎn)各種石油化學(xué)品和合成材料（塑料、合成橡膠和合成纖維）提供原料的過程。因為一般在高溫裂解過程同時通入一定量的水蒸氣，所以也稱水蒸氣裂解。14、原料的餾分組成與化學(xué)組成對高溫裂解產(chǎn)物有何影響，并說明高溫裂解原料的理想組分是什么？原料的餾分的影響對乙烯生產(chǎn)來說，原料越輕越好。原料化學(xué)組成對高溫裂解的影響 a.正構(gòu)烷烴最利于乙烯的生成，異構(gòu)烷烴則較多生成丙烯，但隨分子量的增大，這種差別縮小b.烯烴中大分子烯烴易裂解為乙烯、丙烯；烯烴還會脫氫生成炔烴、二烯烴進而生成芳烴c.環(huán)烷烴易于生成芳香烴，含環(huán)烷烴多的原料比正構(gòu)烷烴所生成的丁二烯、芳烴收率高，而乙烯收率較低。d.無側(cè)鏈的芳烴不易裂解為烯烴，有烷基側(cè)鏈的芳烴主要是烷基發(fā)生斷鏈和脫氫，芳環(huán)能脫氫縮合為稠環(huán)芳烴，進而有結(jié)焦的傾向。正構(gòu)烷烴是制取乙烯的理想原料，異構(gòu)烷烴較差，環(huán)烷烴裂解不僅烯烴產(chǎn)率較低同時還易于轉(zhuǎn)化為芳香烴，而芳香烴裂解則易于結(jié)焦，是原料中的非理想成分。15. 簡述原料性質(zhì)、反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力、循環(huán)比對延遲焦化產(chǎn)物分布及其性質(zhì)的影響。延遲焦化的產(chǎn)物分布與原料的性質(zhì)有密切的關(guān)系。焦炭產(chǎn)率與原料殘?zhí)恐抵苯酉嚓P(guān)，一般情況下約為原料殘?zhí)恐档?.52.0倍。 密度較大的原料，焦炭產(chǎn)率也比較高。原料的組成與性質(zhì)不僅影響焦炭的產(chǎn)率，同時也影響焦炭的質(zhì)量。加熱爐出口溫度是延遲焦化的重要操作參數(shù)。此溫度越高，焦炭塔中的溫度也就越高，渣油的反應(yīng)速度與反應(yīng)深度增大，氣體、汽油及柴油餾分的產(chǎn)率提高，焦化蠟油與焦炭的產(chǎn)率降低，焦炭的揮發(fā)分降低。壓力較高時對熱裂解反應(yīng)是不利的，而有利于縮合反應(yīng)，延遲焦化的目的是希望多產(chǎn)餾分油而少產(chǎn)焦炭。在較低的壓力下焦炭產(chǎn)率較低，一般焦炭塔的操作壓力為0.150.17MPa。循環(huán)比對焦化過程的產(chǎn)物分布及產(chǎn)物性質(zhì)有較大的影響。循環(huán)比增加，焦化汽油、焦化柴油的產(chǎn)率也隨之增加，而焦化蠟油的產(chǎn)率隨之降低，焦化氣與焦炭的產(chǎn)率則增加。想少產(chǎn)焦炭，多產(chǎn)餾分油，就應(yīng)采用較小的循環(huán)比。18、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間與反應(yīng)壓力對高溫裂解的反應(yīng)產(chǎn)物分布有何影響？ 反應(yīng)溫度的影響 高溫裂解是強吸熱反應(yīng)，一般輕油及輕柴油的裂解反應(yīng)熱為1470kJ/Kg，所以高溫對裂解反應(yīng)是有利的，其溫度范圍為750900。對于較輕的原料需用較高的溫度，而對于較重的原料則需用較低溫度。近年來，隨著裂解爐管鋼材耐溫性的提高，所采用的溫度逐漸提高。對于每一種原料有一個最佳的溫度，如溫度過高其乙烯的產(chǎn)率反而會降低。此外，還應(yīng)考慮到，隨著反應(yīng)溫度的升高，裂解爐管中的結(jié)焦速度加快，這會縮短裝置的開工周期。 反應(yīng)時間的影響 在相同的溫度下，反應(yīng)時間越長，原料的轉(zhuǎn)化深度越深。但當反應(yīng)時間太長時，由于二次反應(yīng)加劇，其乙烯和其它烯烴的產(chǎn)率反而下降。為此，在一定的溫度下，為得到最大的乙烯收率，有其相應(yīng)的最佳反應(yīng)時間。壓力的影響 不言而喻，降低壓力對于由較大的分子裂解生成若干較小的分子的反應(yīng)是有利的，同時，降低壓力還可以抑制烯烴聚合的二次反應(yīng)，從而減輕結(jié)焦的程度。對于裂解這樣的高溫過程，如果用抽真空減壓的方法是極其危險的，所以需要采用加入稀釋劑以降低烴分壓的方法。目前工業(yè)上大都采用水蒸氣為稀釋劑，所以常稱為水蒸氣裂解。12、原料的烴類組成、含氮、硫以及金屬化合物對催化裂化反應(yīng)有何影響？硫化物：(1)石油煉制時各種硫化物受熱產(chǎn)生的H2S與水共存時，對金屬設(shè)備造成嚴重腐蝕。(2)產(chǎn)品使用時，含硫化物對零部件造成腐蝕。(3)煉廠在加工過程中生成H2S惡臭、有毒氣體造成污染，危害健康。氧化物：有強烈的腐蝕性，嚴重腐蝕設(shè)備。氮化物：氮化物對加工產(chǎn)品都有一定影響。堿性氮化物能使某些催化劑中毒；油品貯存中氮化物與空氣接觸氧化生膠，而使油品顏色變深，氣味變臭，降低油品安定性。膠質(zhì)瀝青質(zhì)：能降低潤滑油粘度指數(shù)，易積炭堵塞管路 14、 RFCC的原料特點：原料分子量大，稠環(huán)芳烴含量高，膠質(zhì)和瀝青質(zhì)含量高，重金屬含量高，NS含量高產(chǎn)物餾程變重，粘度大，1、目前煉廠的加氫過程主要有哪幾種類型？它們各自的主要目的是什么？答：加氫處理: 通過加氫脫除石油中的硫、氮、氧及金屬等雜質(zhì)，同時使烯烴、二烯烴、芳烴和稠環(huán)芳烴選擇加氫飽和，改善油品的質(zhì)量。加氫裂化：將重質(zhì)油品輕質(zhì)化并得到高品質(zhì)的輕質(zhì)油品。2、在我國大力發(fā)展催化加氫過程有什么特殊的意義？答：1.隨著世界范圍內(nèi)原油變重、品質(zhì)變差，原油中硫、氮、氧、釩、鎳、鐵等雜質(zhì)含量呈上升趨勢，煉廠加工含硫原油和重質(zhì)原油的比例逐年增大，從目前及發(fā)展來看，采用加氫技術(shù)是改善原料性質(zhì)、提高產(chǎn)品品質(zhì)，實現(xiàn)這類原油加工最有效的方法之一。2.世界經(jīng)濟的快速發(fā)展，對輕質(zhì)油品的需求持續(xù)增長，特別是中間餾分油如噴氣燃料和柴油，因此需對原油進行深度加工，加氫技術(shù)是煉油廠深度加工的有效手段。 3.環(huán)境保護的要求。7、加氫精制催化劑的主要活性組分和載體分別是什么，各自有什么作用？P393答：主要活性組分：由 W、Mo、Co、Ni、Fe、Pt 和 Pd 等幾種金屬的 氧化物或硫化物。作用：是加氫精制的活性主要來源。載體：中性載體，如活性氧化鋁，活性炭，硅藻土等，酸性載體如硅酸鋁，硅酸鎂，活性白土，分子篩等。作用：提供較大的比表面積，使活性組分很好的分散在其表面上，從而更節(jié)省活性組分的用量，同時也提高了催化劑的穩(wěn)定性和機械強度。 8、加氫精制與加氫裂化催化劑為什么要預(yù)硫化？常用什么樣的硫化劑？硫化條件對于催化劑的預(yù)硫化有何影響？答：因為根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗和理論研究，加氫催化劑的活性組分只有在呈硫化物的形態(tài)，才具有較高的活性. CS2或其它硫化物。催化劑的預(yù)硫化效果取決于硫化條件，即溫度、時間、H2S分壓、硫化劑的濃度及種類等，其中溫度對硫化過程影響最大P3999、加氫精制催化劑為什么會失活？失活后的催化劑如何處理？答：a.由于原料要部分地發(fā)生裂解和縮合反應(yīng)，催化劑表面逐漸被積炭覆蓋，使它的活性降低中毒引起的失活機械沉積物。b.由于結(jié)焦而失活的催化劑可以用燒焦的方法再生；而被金屬中毒的催化劑不能再生；對于催化劑頂部的沉積物，須將催化劑卸出并將部分或全部催化劑過篩.10、反應(yīng)壓力、溫度以及空速和氫油比對加氫精制的反應(yīng)有何影響？答：反應(yīng)壓力 其影響是通過氫分壓來體現(xiàn)的，對于含硫化合物的加氫脫硫和烯烴的飽和反應(yīng)，在壓力不太高時就有較高的平衡轉(zhuǎn)化，反應(yīng)壓力對加氫裂化反應(yīng)速度和轉(zhuǎn)化率的影響，因所用催化劑的類型不同而有所不同。另外，從反應(yīng)時間來說，提高反應(yīng)壓力有利于轉(zhuǎn)化率的提高反應(yīng)溫度 提高反應(yīng)溫度會使加氫精制和加氫裂化的反應(yīng)速度加快。由于加氫裂化的反應(yīng)活化能較高，故其速度提高的更快一些。在通常使用的壓力范圍內(nèi)，加氫精制的反應(yīng)溫度一般不超過420，高于420會發(fā)生較多的裂化反應(yīng)和脫氫反應(yīng)，加氫裂化過程中提高反應(yīng)溫度，裂解速度提高得較快，所以隨反應(yīng)溫度的升高，反應(yīng)產(chǎn)物中低沸點組分含量增多，烷烴含量增加而環(huán)烷烴含量下降，異構(gòu)烷/正構(gòu)烷的比值下降 空速和氫油比 高的氫分壓對加氫反應(yīng)在熱力學(xué)上是有利的，同時也能抑制生成積炭的縮合反應(yīng)；提高氫油比可以提高氫分壓 ；加氫過程是放熱反應(yīng)，大量的循環(huán)氫可以提高反應(yīng)系統(tǒng)的熱容量，從而減小反應(yīng)溫度的變化幅度 。11、加氫精制催化劑與加氫裂化催化劑有什么差別？答：催化劑的載體有區(qū)別，裂化催化劑習(xí)慣用分子篩做載體，精制劑應(yīng)三氧化二鋁做載體，分子篩的酸性要強一些，精制催化劑活性中心一般用MO-CO,MO-NI。裂化劑一般W的多催化加氫催化劑的性能取決于其組成和結(jié)構(gòu)，根據(jù)加氫反應(yīng)側(cè)重點不同，加氫催化劑還可分為加氫飽和（烯烴、炔烴和芳烴中不飽和鍵加氫）、加氫脫硫、加氫脫氮、加氫脫金屬及加氫裂化催化劑；加氫裂化反應(yīng)式催化裂化正碳離子反應(yīng)伴隨加氫反應(yīng)，因此加氫裂化催化劑需要具有裂化功能和加氫功能，即加氫裂化催化劑屬于雙功能催化劑12、加氫裂化工藝流程可分為哪幾個部分，每個部分有什么作用？答：一段加氫裂化：用于由粗汽油生產(chǎn)液化氣，由減壓蠟油、脫瀝青油生產(chǎn)航煤和柴油。是生產(chǎn)中間餾分油的首選工藝，該工藝還包括單段兩個反應(yīng)器串聯(lián)流程 兩段加氫裂化：對原料的適應(yīng)性比較大，操作靈活性大；宜于處理高硫、高氮減壓蠟油，催化裂化循環(huán)油，焦化蠟油，或這些油的混合油13、加氫裂化過程的產(chǎn)物有什么特點？答：產(chǎn)物的產(chǎn)率高，而且質(zhì)量好氣體產(chǎn)品：原料中烴裂解生成低分子烴類，如甲乙丙丁烷；原料中非烴化合物在氫解石形成so2，NH3和水等； 液體產(chǎn)品：石腦油；中間餾分油；加氫裂化尾油。加氫裂化的液體產(chǎn)率高；加氫裂化的氣體產(chǎn)率低；加氫裂化的產(chǎn)品飽和度高，烯烴極少，非烴含量也很低，安定性很好；石腦油餾分芳烴潛含量較高；加氫裂化過程異構(gòu)能力很強；加氫裂化可以大幅度調(diào)整加氫裂化產(chǎn)品的產(chǎn)率分布。14、加氫裂化的反應(yīng)類型與加氫精制的反應(yīng)有何異同點？加氫精制目的是脫硫、脫氮、脫氧以及脫金屬等；加氫裂化的目的在于將大分子裂化為小分子以提高輕質(zhì)油收率，同時還除去一些雜質(zhì)。其特點是輕質(zhì)油收率高，產(chǎn)品飽和度高，雜質(zhì)含量少。15、加氫裂化原料、反應(yīng)條件對加氫裂化反應(yīng)過程有什么影響？加氫裂化原料通常為原油蒸餾所得到的重質(zhì)餾分油，也可為渣油（包括減壓渣油經(jīng)溶劑脫瀝青后的脫瀝青渣油）。影響石油餾分加氫過程（加氫精制和加氫裂化）的主要因素包括：反應(yīng)壓力、反應(yīng)溫度、原料性質(zhì)和催化劑性能等。反應(yīng)壓力。含硫化合物加氫脫硫和烯烴加氫飽和的反應(yīng)速度較快，在壓力不高時就有較高的轉(zhuǎn)化率；而含氮化合物的加氫脫氮反應(yīng)速度較低，需要提高反應(yīng)壓力（即延長反應(yīng)時間）和降低空速來保證一定的脫氮率。對于芳香烴加氫反應(yīng)，提高反應(yīng)壓力不僅能夠提高轉(zhuǎn)化率，而且能夠提高反應(yīng)速度。反應(yīng)溫度。提高反應(yīng)溫度會使加氫精制和加氫裂化的反應(yīng)速度加快。在通常的反應(yīng)壓力范圍內(nèi)，加氫精制的反應(yīng)溫度一般不超過420，加氫裂化的反應(yīng)溫度一般為260400?？账?。重質(zhì)油料和二次加工得到的油料一般采用較低的空速，加氫精制過程中，降低空速可使脫硫率、脫氮率以及烯烴飽和率上升。氫油比。提高氫油比可以增大氫分壓，這不僅有利于加氫反應(yīng)，而且能夠抑制生成積炭的縮合反應(yīng)，但是卻增加了動力消耗和操作費用。在加氫精制過程中，反應(yīng)的熱效應(yīng)不大，可采用較低的氫油比；在加氫裂化過程中，熱效應(yīng)較大，氫耗量較大，可采用較高的氫油比。1、催化重整的原料及其目的產(chǎn)物是什么？催化重整原料：直餾汽油餾分（石腦油）、目前為了擴大原料來源，也有用焦化汽油、加氫汽油目的產(chǎn)品：高辛烷值汽油、輕芳烴(BTX)、副產(chǎn)氫氣和液化氣2、催化重整工藝可分為哪幾種類型？每種工藝流程的主要包括哪幾個部分？（1）以高辛烷值汽油為目的的工藝流程：包括原料預(yù)處理和重整反應(yīng)兩部分（2）以生產(chǎn)芳烴為主要目的的工藝流程包括：原料預(yù)處理、重整反應(yīng) 芳烴抽提和分離部分3、催化重整的主反應(yīng)與副反應(yīng)分別是什么？它們各自對產(chǎn)物的辛烷值有何貢獻？主反應(yīng)：環(huán)烷烴的