第⼆章元素定量分析
1.重量法测碳氢流程如下图,试问:烧碱⽯棉、Mg(ClO4)2、AgMnO2、Ag、MnO2等物质在测定中起什么作⽤?
图:⾼锰酸银热分解产物测定碳氢装置⽰意图1-⼲燥塔,2-Mg(ClO4)2,3-烧碱⽯棉,4-铂⾈,
5-⼩套管,6-⾼锰酸银热分解产物,7-电炉,8-银丝,9-MnO2答:
烧碱⽯棉为⼆氧化碳吸收剂;⽆⽔⾼氯酸镁为吸⽔剂;⾼锰酸银热分解产物为催化剂;Ag作吸收剂,排除卤素和硫的⼲扰;MnO2作吸收剂,排除氮氧化物的⼲扰。
2.测定油品中氮含量的⽅法有⼏种,并讨论其使⽤范围?答:测定氮的⽅法有:
(1)杜马法适⽤于⾼沸点馏分油、渣油、原油等,适⽤⾯⼴,可以分析⼤多数有机氮化物,是⼀种公认的定氮⽅法,常作为其他⽅法准确度的衡量标准。但不能测微量氮。
(2)克达尔法适⽤于⾼沸点馏分油、残渣油、⾼含氮化合物,但不能测微量氮。
(3)镍还原法适宜重整原料油中痕量氮的测定,不适合测定重质⽯油馏分和黏稠的试样。(4)微库仑法的适⽤于轻质油品中氮含量的测定,氮含量为0.1 ~3000mg/kg时,可得到满意结果。但当S>5%时,有⼲扰。(5)化学发光法有利于重质⽯油产品氮含量的测定。
3.简述克达尔法定氮原理,其中浓硫酸中加⼊硫酸钾的作⽤?加⼊锌粉或葡萄糖的作⽤?⽤汞或汞盐作催化剂时,为什么要加⼊硫代硫酸钠?答:
(1)测定氮⽅法原理是:将含氮有机物⽤浓硫酸煮沸分解,其中的氮转变为硫酸铵。再⽤氢氧化钠碱化,使硫酸铵分解。分解产物⽤⽔蒸⽓蒸馏,蒸出的氨⽓⽤硼酸溶液吸收。最后⽤盐酸标准溶液滴定。
(2)加⼊硫酸钾的作⽤,是为了使反应液沸点从290℃提⾼⾄460℃以上,以便提⾼煮沸温度,促使有机氮定量转化为硫酸铵。
(3)加⼊锌粉或葡萄糖的作⽤,作还原剂,使氮定量转化为氨。
(4)加⼊硫代硫酸钠的作⽤,因为⽤汞或汞盐作催化剂时,在反应过程中汞和氨会形成不挥发的硫酸铵汞,在蒸馏之前常加⼊硫代硫酸钠或硫化钠,⽤来分解络合物,以免结果偏低。4.简述微库仑定氮的原理。
答:试油在裂解管的氢⽓流中,⾼温分解,在蜂窝状镍催化剂作⽤下加氢裂解。有机氮定量转化为氨。同时产⽣的酸性⽓体⽤吸附剂吸收除去。氨由氢⽓流带⼊库仑滴定池中和滴定池内电解液中的氢离⼦反应,使滴定池中氢离⼦浓度降低,引起测量电极电位发⽣变化,变化后的指⽰-参⽐电压和偏压的差值作为库仑计放⼤器的输⼊信号。这时,库仑放⼤器给出⼀个放⼤的电压加到电极对上,使阳极发⽣电解反应,所得的氢离⼦补充和氨作⽤消耗的氢离⼦,这⼀过程随氢离⼦的消耗连续进⾏,直⾄⽆氨进⼊滴定池,氢离⼦浓度恢复⾄初始浓度,电位差值消失,电解⾃动消失,滴定达终点。这时,测量补充氢离⼦所需的电量。根据法拉第电解定律,计算氮的含量。5.碳还原法测氧含量时,载⽓有何要求?
答:为保证载⽓的纯度,要⽤纯度为99.5%的氮⽓。通过600℃的还原铜,以除去氮中的微量氧。6.测定油品中硫含量的⽅法有⼏种?试讨论它们的使⽤范围。答:测定硫的⽅法有:
(1)燃灯法[GB/T380-77(88)] 适⽤于测定雷德蒸⽓压不⾼于80kPa的轻质⽯油产品(汽油、煤油、柴油等)的硫含量。(2)管式炉法(GB/T387-90)适⽤于测定润滑油、原油、焦炭和渣油等⽯油产品中的硫含量。
(3)氧弹法[GB/T388-64(90)]适⽤于测定润滑油、重质燃料油等重质⽯油产品中的硫含量。(4)镍还原-容量法⽤于测定轻质油品中硫含量10ppm以上时,准确度较好;
镍还原-⽐⾊法适⽤于测定重整原料油中0.1~3ppm范围内的硫含量,其相对误差不⼤于±15%。
(5)氧化微库伦法对沸点低于550℃,含硫量为0.1-3000mg/kg的轻质油品,可直接进样分析;还原微库伦法测量范围是0.5-200mg/kg。
(6)氢解-⽐⾊法适⽤于痕量硫的测定,可分析轻质油品中⼩于1mg/kg的硫含量。(7)X射线法可测定⽯油产品中⼩于3%的硫含量。
7.试述氧化微库仑法及还原微库仑法定硫的⽅法原理,⽐较它们的异同点及优缺点。答:
氧化微库仑法定硫的原理是:试样在惰性⽓流(氮⽓)下进⼊⽯英裂解管(见图2-12)。⾸先在裂解段热分解,和载⽓混合经喷射孔喷⼊氧化段。和氧⽓在900℃温度下燃烧。试样中的硫化物转化为⼆氧化硫(同时⽣成少量的三氧化硫)。由载⽓带⼊滴定池。反应⽣成的⼆氧化硫和池内的三碘离⼦发⽣反应:SO2+I3-+H2O→SO3+3I-+2H+
使池内I3-浓度降低,测量-参考电极对指⽰出I3-变化,将该变化的信号输送给微库仑放⼤器。放⼤器输出相应的电压加到发⽣电极对上,发⽣如下反应:阳极:3I-→I3-+2e
阳极电解得到的I3-补充由⼆氧化硫消耗了的I3-,直⾄其恢复到初始浓度。测量电⽣滴定剂离⼦所需的电量,按法拉第电解定律,计算样品中的硫含量。
还原微库仑法定硫的⽅法原理是:将样品注⼊⽯英裂解管中,试样在750℃下蒸发,和增湿的氢⽓流混合,接着通过温度为1150℃的载铂刚⽟催化剂。氢⽓既是反应⽓,⼜是载⽓。样品在催化剂作⽤下加氢裂解,其中的硫定量地转化为硫化氢,并由氢⽓带⼊滴定池中,和池内银离⼦发⽣反应:2Ag++S-2→Ag2S↓
池内Ag+浓度降低,测量-参考电极对指⽰出Ag+浓度的变化,并发出信号。微库仑放⼤器输出相应的电压加到发⽣电极对上,使阳极发⽣反应:Ag→Ag++e
通过阳极的氧化反应,补充了硫消耗的滴定剂离⼦,直⾄滴定池中Ag+恢复到初始浓度,反应停⽌。测量电⽣Ag+所需电量,按法拉第定律计算试样中的硫含量。氧化微库仑法和还原微库仑法⽐较:(1)两种⽅法都有相同的精密度和准确度。
(2)氧化法设备简单、操作维护较⽅便,没有催化剂的再⽣操作,安全性好。还原法在⾼温下使⽤氢⽓需要有严密的防爆措
施;⽯英管使⽤温度⾼寿命缩短。要频繁更换管⼦。要求更熟练的操作技术。
(3)氧化法中氯和氮的⼲扰可加⼊叠氮化钠消除,但重⾦属在裂解管内对⼆氧化硫转化为三氧化硫有催化作⽤,⼲扰测定。⽤还原法在限定氯含量的情况下对测定⽆影响。氮化物的⼲扰通过将氢⽓增湿加以抑制。(4)氧化法定硫转化率⼀般只达80%左右。还原法硫化物转化为硫化氢的量符合理论值。8.简述测定油中砷和铅含量的意义。答:
(1)测定砷的意义:砷对贵⾦属铂有强⼤的亲合⼒,它能和铂形成合⾦,可使重整催化剂产⽣永久性中毒。⼀般重整预加氢⽣成油含砷量要⼩于1×10-9。此外,砷对⽣物的毒性很⼤,因此⽯油化⼯⼯业三废中砷的含量必须严加控制。所以准确测定痕量砷有重要的意义。(2)测定铅的意义:铅和铂形成稳定的化合物,造成重整催化剂永久性中毒,所以为满⾜科研和⽣产的需要,需对轻质油馏分、原油及重油中的铅含量进⾏测定。9.分光光度法测定砷时,加⼊SnCl2的作⽤?答:加⼊SnCl2的作⽤有三个⽅⾯:
(1)⽤碘化钾、氯化亚锡将砷酸还原为亚砷酸的反应如下,
此反应为可逆反应,加⼊SnCl2和I2作⽤,将碘除去,上⾯反应向右进⾏。(2)氯化亚锡也起还原剂的作⽤,可将砷酸还原成亚砷酸:
(3)在锌粒表⾯沉积形成锡层以抑制氢的⽣成速度,抑制某些元素(如锑)的⼲扰等。第五章⽯油产品理化性质的/。测定
1. 测密度的⽅法有哪些,密度计法测密度的原理?
答:测定密度的⽅法有:密度计法、韦⽒天平法、⽐重瓶法。密度计法测密度的原理是以阿基⽶德浮⼒定律为基础。
同⼀温度下,对同⼀只密度计排开液体的体积越⼩,则油的密度越⼤,即密度计标杆上的刻度是⾃上⽽下读数增⼤。2. 测定平均分⼦量的⽅法有哪些?
答:测定平均分⼦量的⽅法有冰点降低法、沸点升⾼法、半透膜渗透压法和⽓相渗透法。3. 冰点下降法测定平均分⼦量的原理和适⽤范围?
答:冰点下降法测定平均分⼦量的原理是:依据理想溶液的依数性—冰点下降性质,即在某温度下,当纯溶剂中溶有不挥发溶质时,溶液的冰点⽐纯溶剂的冰点要降低,然后由冰点下降数值△T,根据拉乌尔定律和克-克⽅程,导出平均分⼦量的计算公式。
冰点下降法适⽤范围:适⽤于测定⼩于350℃的轻质油平均分⼦量。
原因⼀:拉乌尔定律要求当溶液析出结晶时,溶质不能析出。⽽所测的⽯油馏分的平均分⼦量,在溶剂冰点附近或多或少都有固体烃结晶析出,且所测馏分越重,析出结晶可能性越⼤,这是产⽣误差的主要原因。
原因⼆:配制溶液时要求△T≥0.5℃,所以试样⽤量要增⼤,⽽浓度越⼤越偏离拉乌尔定律,即使采⽤外推法也会有误差,尤其是重油误差更⼤。
综上,为减少误差,只限于测定⼩于350℃的轻质油平均分⼦量。4. ⽓相渗透法测定平均分⼦量的原理和适⽤范围?
答:⽓相渗透法测定平均分⼦量的原理是根据理想溶液依数性—蒸汽压下降性质。
⽓相渗透法适⽤范围:主要测定分⼦量范围为100~2.5×104。即适合除汽油、煤油以外的全部⽯油馏分及可溶解不缔合的添加剂,均可在溶剂沸点下任何温度测定,从⽽避免了冰点法因温度过低⽽析出结晶或缔合等现象。
5. 冰点下降法测定平均分⼦量为何采⽤外推法?
答:由于冰点下降法测定平均分⼦量的原理是假设试样在溶剂中成理想溶液(⽆限稀溶液)⽽符合拉乌尔定律,即溶液为⽆限稀时测定的平均分⼦量才是准确的,⽽实验所⽤浓度偏⼤,从⽽偏离拉乌尔定律。为解决这⼀⽭盾,故作M i-ΔT i图,曲线外推⾄ΔT→0,即相当于⽆限稀溶液所对应的M,符合拉乌尔定律,这样采⽤外推法便解决了由于试验所⽤溶液浓度⼤⽽偏离拉乌尔定律的⽭盾,使试油M得以准确的测量。6. 什么是最⼤苯胺点?什么是等体积苯胺点?两者能否互⽤?
答:如把某⼀油品分别和不同⽐例的苯胺混合,可得到各⽐例混合物对应的临界溶解温度。以临界溶解温度为纵坐标,以溶剂百分体积⽐为横坐标作图,曲线中最⾼点是试油在苯胺中的真正临界溶解温度,称为最⼤苯胺点。等体积苯胺点t50:试油和苯胺等体积混合所测得的临界溶解温度称为等体积苯胺点(℃)。当芳烃含量﹤10%时,t max-t50=0.2~0.3℃,误差⼩,可通⽤;当芳烃含量﹥10%时,误差随芳烃含量增加⽽增⼤;当芳烃含量﹥50%时,t max-t50=5~6℃,⼆者不可互⽤。
⼀般煤柴油芳烃含量不⼤,所以可以⽤t50来表⽰这些油品的溶解性。7. 恩⽒黏度,赛⽒黏度,雷⽒黏度的概念?
答:恩⽒黏度:⼀定量试样在规定温度下(50℃,80℃,100℃),从恩⽒黏度计中流出200mL所需秒数τt,油和⼀定量20℃的蒸馏⽔从恩⽒黏度计流出200mL所需要的秒数τ20,⽔的⽐值,⽤oE表⽰。
赛⽒黏度:⼀定量试样在规定温度下(100oF,210oF)下,从赛⽒黏度计中流出60mL 所需秒数,雷⽒黏度:⼀定量试样在规定温度下,从雷⽒黏度计中流出50mL所需秒数。8. 黏度⽐,黏度系数,黏度指数的⼤⼩和黏温性质的关系?答:黏度⽐越⼩,黏温性质越好;黏度系数越⼩,黏温性质越好;黏度指数越⼤,黏温性质越好。9. 润滑油的理想组分是什么?
答:润滑油的理想组分是少环长链组分。
10. 运动黏度的测定中如何正确选择合适的⽑细管黏度计?
答:根据液体由刻度a流到刻度b所需的时间来选择合适内径的⽑细管黏度计,要保证液体是层流状态,⼀般时间为(300±180)s。
11. 试述开⼝杯法和闭⼝杯法的不同点。答:⼆者的区别是:
①加热⽅式不同(开⼝、闭⼝);
②加热速度不同(闭,FP<50℃,1℃/min,FP>50℃,2~3℃/min;开,3~5℃/min;③点⽕时间不同(闭1秒,开2~3秒)
④适⽤范围不同(闭:轻、重、原油均可,多⽤于轻质油品;开:只适⽤于⽤于润滑油及重质⽯油产)。12. ⽐较下同族烃类⾃燃点的⾼低
13. 形成残炭的主要物质是什么?成品润滑油和焦化原料油的残炭值偏⾼说明什么?答:残炭主要是由胶质、沥青质及多环芳烃的缩合物形成。残炭⾼说明试油中含沥青质、胶质、稠环芳烃多,烷烃、环烷烃少。
14. 为什么要⽤蒸发温度法来衡量轻质⽯油产品的蒸发性能?答:原因⼀:⽣产⼚家为了扩⼤轻质油品的产量⽽制定的⽅法。
原因⼆:⽤蒸发温度法报告油品蒸发性能,和发动机实际使⽤情况相符。即汽油在发动机中燃烧时不损失,即汽缸不漏⽓,进⼊汽缸的油全部蒸发⽽燃烧作功,这样报告产品质量也不会影响发动机正常⼯作。15. 蒸发温度的计算⽅法,看例题P207
16. 为什么汽油规格指标要求控制初馏点、t10、t50、t90、⼲点、饱和蒸⽓压?答:发动机燃料主要要求t0、t10、t50、t90、t终(⼲)
t0、t10:说明汽油在发动机中的启动性能和形成⽓阻倾向,以及挥发损失⼤⼩。
t50:反映汽油在发动机中的加速性能,并对启动性也有影响。t50过⾼:当汽车需要加⼤油门、增加进油量时(如加速、爬坡时),由于燃料t50过⾼,含重组分多,来不及汽化,燃烧不完全,发动机不能发出所需功率。t50过低:含轻组分多,对发动机有利(能正常⼯作),但影响汽油收率,⼚家不会那样作。
t90、t终(⼲):说明汽油在发动机中完全蒸发程度和完全燃烧程度的指标。t90、t终(⼲)过⾼:重组分多,蒸发、燃烧不完全,结果使发动机功率下降,油耗增加磨损增加;t90、t终(⼲)过低,影响汽油收率。综上,要求各点温度不能过⾼也不能过低。
饱和蒸汽压是评定发动机燃料的蒸发强度、启动性能、⽣成⽓阻的倾向和在贮存、管理中损失轻组分倾向的指标,故需要测定汽油的饱和蒸汽压。17. 雷德蒸汽压的概念?
答:在雷德蒸⽓压测定器中,液体燃料和其平衡的蒸汽体积之⽐为1:4,在37.8℃时所测得的由燃料蒸⽓产⽣的最⼤压⼒(kPa),称为雷德蒸⽓压。
18. ⽓液⽐?为何⽤⽓液⽐来评定蒸发性?
答:在101.325kPa,任意规定温度下,和液体平衡的蒸汽体积对装⼊的0℃的液体燃料的体积⽐,⽤V/L表⽰。⽤⽓液⽐评定蒸发性的原因:
原因⼀:我国汽油沸程窄,⽤馏程和蒸⽓压限制了汽油的产量,使具有较⾼⾟烷值的轻组分得不到充分利⽤。⽽利⽤⽓液⽐把汽油分为五级,可根据实际需要选择不同等级的汽油。充分利⽤了轻组分,更合理地利⽤了⽯油资源。原因⼆:出⼝汽油必须⽤V/L来衡量汽油挥发性。
19. 试⽐较汽油机和柴油机的⼯作过程中产⽣爆震的原因。
答:汽油机爆震现象的产⽣原因:因为汽油中含有较多的⾃燃点低易氧化的烃类,使⾃
燃点下降,未燃区产⽣过多的过氧化物,⽓缸温度升⾼超过⾃燃点,便在⽓缸内产⽣多个燃烧中⼼⽽⾃燃,从⽽引起爆震。结果产⽣⾦属敲击声,排⽓冒⿊烟。
柴油机爆震现象的产⽣原因:因为柴油中含有⾃燃点低易氧化的烃类少,柴油不易氧化,过氧化物准备不⾜,迟迟不能⾃燃,使滞燃期增长,导致喷⼊⽓缸内的柴油积累过多,⼀旦⾃燃,这些积累过多的柴油同时燃烧,使温度急剧上升,压⼒急剧升⾼,故⽽产⽣爆震。
20. 评定汽油抗爆性的三个指标:⾟烷值、品度值、抗爆指数。21. 评定柴油抗爆性的指标有:⼗六烷值、柴油指数和⼗六烷值指数。22. 为确保航空煤油的质量,组成上有什么要求?
答:为了确保航空煤油的质量,组成上应含有较多的烷烃和环烷烃,芳烃含量不⼤于20%。23. 航空煤油中辉光值和烟点说明什么问题?
答:航空煤油:在⾼温下,衡量其⽣成硬积炭的倾向⽤辉光值在低温下,衡量其⽣成软积炭的倾向⽤烟点
24. 汽油中的哪些组分会影响汽油的安定性?⽣胶的主要因素是什么?变⾊的主要因素是什么?
答:从汽油的组成上来讲,影响汽油安定性的原因除烃类组成外,更主要的原因是由于汽油中含有⼀些氧、氮、硫的⾮烃化合物,这些活泼的⾮烃类组分主要有硫醇类化合物、吡咯系、吡啶系化合物以及环烷酸和酚类化合物等;活泼的烃类组分主要有烯烃、共轭⼆烯烃类。⽣胶的主要因素是:
①共轭双烯在室温下易氧化⽣胶;当共轭双烯和硫醇类化合物或含氮化合物共存时,则发⽣共氧化反应或加成反应,使⽣胶量增加;
②烯烃单独存在时安定性较好,当烯烃和共轭⼆烯烃或硫醇性化合物或含氮化合物共存时,烯烃是⾮常活泼的,氧化⽣胶速度很快,因为它们产⽣的⾃由基能引发烯烃氧化⽣成胶质。因此,烯烃是氧化⽣胶的主要因素。变⾊的主要因素是:
氮化物对油品氧化⽣胶、颜⾊加深均有贡献,其中吡咯类氮化物最严重,氮化物是油品颜⾊的主要贡献者;其次氧化物也是使油品颜⾊加深的组分,但不是主要贡献者。25. 试述测定汽油安定性的各种⽅法及使⽤范围。
答:(1)实际胶质:评定汽油在使⽤过程中,在发动机进⽓管路及进⽓阀件上⽣成胶状沉积物倾向的指标。(2)诱导期:在加速氧化条件下评定汽油的氧化安定性指标之⼀。它表⽰车⽤汽油在储存时⽣成胶质的倾向。(3)43℃(110℉)催速贮存试验法:和常温贮藏结果有良好的对应关系。故可⽤作研究其他快速贮存试验的依据。(4)16h烘箱试验法:既考虑了试油的吸氧量,也考虑了总胶质质量,故能较全⾯地反映汽油的安定性。
(5)碘值和溴价(或溴指数):油品中不饱和烃多,但只能表明不饱和烃的含量,不能表明不饱和烃的化学结构。26. 柴油的安定性指标有哪些?
答:柴油的安定性主要⽤10%蒸余物残炭和总不溶物表⽰,同时⾊度的⼤⼩及变化也可以反映出柴油安定性的好坏。27. 浊点、结晶点、凝点的概念?
答:浊点:在试验条件下,把试油冷却到出现浑浊时的最⾼油温。
结晶点:在浊点以后,继续冷却试油,出现⾁眼可辨认的针状结晶时的最⾼油温。凝点:在规定条件下,将试油冷却到不能继续流动时的最⾼温度。28.轻质燃料油在低温下出现浑浊和析出结晶的原因?
答:(1)油品中含有在低温下易析出结晶的固态烃,主要指正构烷烃,其次是环烷烃。在常温下,这些固态烃溶于油中,当温度下降时,溶解度下降,达到饱和时便析出结晶,使油变浑浊;温度再降低则出现结晶体。
(2)油品中存在微量溶解⽔,这些⽔分在低温时随温度下降,溶解度下降,达到饱和时便析出结晶,⽽且这些微⼩的晶粒可以作为烃类结晶的晶核,使熔点较⾼的烃类围绕这些晶核迅速长⼤成结晶,从⽽使油品结晶点提⾼,从⽽影响低温性能。29. 简述硫化物的类型及对⾦属腐蚀程度的差异?答:油中含硫化合物类型共有三类:(1)活性硫化物
①RSH(ArSH):含量不多,但危害较⼤,直接腐蚀⾦属
②S、H2S:其他硫化物热分解产物,含量极少,直接腐蚀⾦属。这类是腐蚀⾦属的最主要硫化物,当和氯盐共存时,则腐蚀加重。(2)中性硫化物
①R-S-R:含量较多,有R-S-R和环硫醚,不直接腐蚀⾦属,但分解成H2S,RSH腐蚀⾦属。②RSSR:含量不多,热稳定性差,受热分解成H2S,S,RSH,R-S-R腐蚀⾦属(3)⾮活性硫化物
噻吩同系物,⽯油中含量不多,但热加⼯产品中多,对设备⽆腐蚀,热稳定性较好。30. 定性测定硫化物的⽅法有哪些?答:定性测定硫化物的⽅法有铜⽚腐蚀试验、银⽚腐蚀试验和博⼠试验。31. 博⼠实验如何检验油品中的H2S和RSH?
答:因为试样中若含有过量的过氧化物,则在试油中加⼊亚铅酸钠后会⽣成棕⾊沉淀,影响测定。所以,⾸先加⼊NaI和淀粉溶液检验过氧化物的存在。若不含有过氧化物,则将10mL 试油和5mLNa 2PbO 2混合,剧烈振荡15s ,
(1)若有H 2S 存在,则会发⽣Na 2PbO 2+H 2S → PbS ↓+2NaOH ,使⽔相变⿊。
(2)若⽆H 2S 存在,看是否存在RSH ,需再加⼊少量硫磺粉,振荡15s ,静置1min ,会发⽣如下反应:Na 2PbO2+2RSH →(RS)2Pb+2NaOH(RS)2Pb+S →RSSR+ PbS ↓
由于⿊⾊沉淀的⽣成,会使硫磺粉颜⾊发⽣变化,若呈橘红⾊、棕⾊或⿊⾊则有RSH 存在,⽽且颜⾊越深,含量越多。(3)若试样存在H 2S ,还需对RSH 进⾏检验的话,则须先⽤氯化镉会发⽣如下反应CdCl 2+H 2S →CdS+2HCl 将其去除,然后再测RSH 。
32. ① 赛波特⽐⾊计法:⾊越深,⾊号变⼩。② ⽯油产品⾊度测定法:⾊越深,⾊号越⼤。
③ ⽯油产品颜⾊测定法:若试样颜⾊介于两号之间时,则取较⾼的⼀个,记为⼩于*号,绝不能报告⼤于*号;除⾮颜⾊⽐8号深时,可以记为⼤于8号。
33. ⽯油及⽯油产品中⽔存在三种形式:悬浮⽔,乳化⽔和溶解⽔35. 试述卡尔-弗休试剂的组成及各种试剂在测定⽔分含量时所起的作⽤。答:卡⽒试剂:I 2,SO 2,CH 3OH ,C 5H 5N 。(1)吡啶作⽤:
① 降低SO 2、I 2蒸汽压,防⽌⼆者损失,⽣成起保护作⽤; ② 中和酸性产物HI 、H 2SO 4的作⽤,③ 作溶剂。
(2)甲醇作⽤:使反应不可逆,正确计算⽔量。
① 由于卡⽒试剂中甲醇过量,[CH 3OH]>>[H 2O],所以甲醇⾸先和⽣成的亚硫酸吡啶反应,使反应顺利向右进⾏(不可逆),防⽌了下列反应: 2H O
+SO 42· N SO H N 3H (硫酸吡啶)副反应
使⽔得以正确计量;② 作溶剂。
36. 灰分的概念和来源? 答:灰分:在规定条件下,试油经燃烧,灼烧后剩下的不燃物质叫灰分,⽤质量百分数表⽰,单位为mass%。
灰分来源:有机酸盐、有机⾦属化合物和⽆机盐。
37. 为什么衡量⽯蜡的变形温度⽤熔点,⽽衡量地蜡的变形温度⽤滴熔点呢?
答:因为⼆者的组成不同,⽯蜡主要是正构烷烃组成,所以⽯蜡熔点主要由正构烷烃来决定,⽽较⾼碳数的正构烷烃的相变范围⽐较窄,这样在温度时间曲线上有拐点出现,易测量。所以⽯蜡⽤熔点来衡量其变形程度。⽽地蜡的组成不集中(复杂),它主要由带正构N · 2I 2SO 和· N
烷基侧链或异构烷基侧链的环状烃和正、异构烷烃所组成,并且环数、取代基碳数不同,相变温度范围宽,拐点不明显,测不准熔点。故地蜡⽤滴熔点来测量其耐热程度(温度)。第六章原油评价及组成分析
1. 特性因数分类法把原油分为哪三类,各有什么特点?
答:特性因数分类法把原油分为⽯蜡基、环烷基和中间基三类,特点如下:
⽯蜡基:⼀般含烷烃量超过50%,含蜡量⾼,密度⼩,凝点⾼,黏度⼩,含硫、胶质、沥青质低、汽油ON低,柴油CN⾼。属于地质年代古⽼的原油。
环烷基/沥青基:含环烷烃和芳烃较多,和⽯蜡基相反,可⽣产优质沥青,属于地质年代较年轻的原油。中间基:介于⽯蜡基和环烷基之间。
2.关键馏分特性分类法的优点?关键馏分特性分类法的两个关键馏分分别是?
答:由于关键馏分特性分类法的分类界限是分别按照低沸点馏分和⾼沸点馏分作为分类标准对原油进⾏分类,这样⽐较符合原油烃类组成的实际情况,所以此分类法更为合理。
两个关键馏分分别是:常压下250~275℃的馏分和5.33KPa残压下275~300℃的馏分。3. 叙述原油综合评价的内容?
答:原油的综合评价主要是为综合性炼⼚设计提供数据,内容主要包括:(1)原油的⼀般性质分析
主要包括密度、黏度、凝点、含蜡量、沥青质、胶质、残炭、⽔分、含盐量、灰分、机械杂质、元素、微量⾦属和⾮⾦属元素及馏程的测定等。
(2)原油的实沸点蒸馏,按3%切割为⼀个馏分,然后进⾏如下分析:①各窄馏分的性质测定;不同深度的重油、渣油的性质测定。
②直镏产品如汽油、喷⽓燃料、灯油和柴油的性质分析;⼆次加⼯原料油如重整原料、裂解原料和裂化原料的性质分析;沥青性质的分析。
③汽油、柴油和重馏分油的烃族组成分析。④润滑油、⽯蜡、地蜡的潜含量测定。
⑤元素分析如C、H、S、N、O及微量⾦属元素测定。(3)平衡蒸发
根据平衡汽化数据,常⽤来计算加热炉管和输油管线中的⽓化率,分馏塔进料段温度和塔顶、塔底及侧线温度等,结合原油的其他性质确定原油的加热温度。4. 如何⽤容量法测定原油中的盐含量?
答:⽅法原理:试样在溶剂和破乳剂存在的情况下,⽤⽔抽提,抽提液经脱除硫化物后,⽤容量法测卤化物。具体步骤:
(1)试样在溶剂和破乳剂存在的情况下,⽤⽔抽提,将盐类转化为可以电离的Cl-。(2)抽出液中加⼊HNO3,⽤表⾯⽫盖住烧杯,煮沸,⽤⼄酸铅试纸检验蒸汽中是否含有H2S,如果试纸变⿊则需要脱除H2S后,再煮沸。
(3)冷却后,加⼊铁铵矾指⽰剂,加⼊0.5mL KSCN标准溶液,会发⽣下列反应Fe3+ + SCN-→[FeSCN]2+(红⾊),使溶液变成红⾊。
(4)⽤AgNO3标准溶液滴定,发⽣Ag+ + SCN-→AgSCN↓(⽩⾊沉淀),溶液由红⾊变为⽆⾊。
(5)加⼊5mLAgNO3标准溶液,发⽣Ag++Cl-→AgCl↓,剧烈摇动15s,使沉淀物凝聚,⽬的是防⽌Ag+吸附在沉淀上影响测定结果。
(6)此时Ag+过量,故⽤KSCN标准溶液回滴过剩的Ag+,发⽣Ag+ + SCN-→AgSCN ↓,当KSCN和Ag+反应完全后,过剩的SCN-⼜和Fe3+形成红⾊络合物,即滴定终点。5. 硅胶法测定的沥青质和胶质含量都⽐氧化铝法⾼,为什么?
答:①沥青质偏⾼的原因是:硅胶法⽤30-60℃⽯油醚沉降沥青质,⽯油醚溶解能⼒⼩,⼀部分⼤分⼦胶质也沉降下来当作沥青质所致。⽽氧化铝法使⽤正庚烷沉降沥青质,溶解能⼒较⼤,只有沥青质沉降下来。
②胶质偏⾼的原因是:硅胶法⽤60-90℃⽯油醚提取,⽯油醚极性⼩,⼀部分重芳烃不能从硅胶上脱附下来⽽被当作胶质所致。⽽氧化铝法⽤⽯油醚和苯冲洗,苯极性强,冲洗能⼒强,重芳烃被冲洗下来,胶质中不含重芳烃。6. 汉柏蒸馏、简易蒸馏、原油实沸点蒸馏的异同点?答:相同点:
三种蒸馏⽅法均可⽤于不同程度的原油评价,切割出关键馏分,测定各种直馏产品的性质和产率,并可确定原油的基属。不同点:
汉柏蒸馏分常压蒸馏和减压蒸馏两段进⾏,蒸馏简单,精度低,可⽤于原油简单评价。
简易蒸馏是由汉柏蒸馏改进⽽来的,共分常压蒸馏、1.33kPa(10mmHg)下减压蒸馏和⼩于0.267KPa (2mmHg)下减压蒸馏三段进⾏,为了提⾼分离精度,增加了填料,第⼀段和第⼆段⽤镍铬丝环状链条填料,第三段换⽤镍铬丝制成的两个锥形体作填料。所以,简易蒸馏具有⼀定的精度,收率和实沸点蒸馏很接近。但是虽然蒸馏过程中控制蒸馏速度,还存在⼀定的夹带现象,所以馏分收率偏⾼。但由于其具有设备简单、⽤油量少,操作容易,分析时间短的特点,适⽤于对原油进⾏简单评价。实沸点蒸馏是在实验室⽤⼀套分离精度较⾼的间歇式常压、减压蒸馏装置,把原油按照沸点由低到⾼的顺序切割成许多窄馏分,并作各窄馏分的性质分析。由于分馏精确度较⾼,其馏出温度和馏出物的实际沸点相近,可以近似反映出原油中各组分沸点的真实情况,故称为实沸点(真沸点)蒸馏。由于分离精度⾼,适⽤于原油的常规评价和综合评价。7. 实现短程蒸馏的必要条件是什么?在原油评价中通过短程蒸馏可以得到什么信息?答:短程蒸馏的必要条件:
(1)蒸馏装置的蒸发⾯和冷凝⾯之间的距离(h)要⼩于被分离物质在相应压⼒下的⽓体分⼦的平均⾃由程λ),即h<λ;
(2)蒸发⾯和冷凝⾯的温度差不应低于100℃,以使经冷凝的分⼦不再重新蒸发,即tt蒸发⾯-t冷凝⾯≥100℃;(3)被分离混合物中各组分的蒸发速度差别要较⼤,即要求分⼦量差别要⼤。
短程蒸镏可以得到重油馏分的馏分范围,分析重油馏分的烃类组成,为重油加⼯⽅案提供有价值的数据。8. ⽤⽓相⾊谱法模拟原油实沸点蒸馏,技术关键是解决不挥发组分的定量问题和污染问题。9. 荧光⾊层法测定汽油、柴油馏分族组成有何区别?
答:荧光⾊层法测定汽油、柴油馏分族组成的原理及过程⼀致,唯⼀的区别是吸附剂不同:测柴油时,粗孔:细孔(硅胶)=1:4(体积⽐)
测汽油、煤油、⽯脑油时,⽤细孔硅胶
10. 尿素络合法测定正构烷烃含量时,加⼊的活性剂和溶剂分别是什么,有何作⽤?⽔解尿素络合物时需要注意什么问题,如何操作?
答:(1)加⼊的活性剂⼀般选⽤极性有机溶剂,甲醇或⼄醇、丙醇。加⼊活性剂的作⽤:
①⽯油中含有芳⾹烃和含硫化合物容易吸附在尿素结晶上,抑制尿素和正构烷烃的络合反应,活性剂能够溶解它们,阻⽌其吸附。
②活性剂也能溶解部分尿素,使之和正构烷烃的反应处于均相介质中,加速反应的进⾏。(2)加⼊的溶剂⼀般选⽤⽯油醚,也可⽤⽔代替。
加⼊溶剂的作⽤:降低黏度,使反应物紧密接触,易于反应进⾏。(3)⽔解尿素络合物时需要注意防⽌正构烷烃乳化。可以采取的⽅法:
①缓慢地逐滴加⼊⽔
②先⽤室温⽔润湿络合物,再滴加60-70℃热⽔。11. 分⼦筛法测定正构烷烃含量的原理?
答:正构烷烃分⼦直径较⼩,可以进⼊5A分⼦筛孔道内,⽽⾮正构烷烃分⼦直径较⼤,⽆法进⼊其中,即利⽤5A分⼦筛对正构烷烃的选择性吸附,使正构烷烃和⾮正构烷烃定量分离。12. 掌握表⽰结构族组成的六参数法。
13. 七组分分离法分离重油馏分中⾮烃组成的原理?其中的中性氮化物是如何分离的?
答:七组分分离法是按重油中⾮烃组分的酸碱性不同,把其分成酸性、碱性和中性氮化物,其中的烃类还可进⼀步分为饱和烃、单环、双环、多环芳烃等,共计七个组分。
其中的中性氮化物是利⽤配位⾊谱分离的,⾊谱柱中下部装填阴离⼦交换树脂,上部装填载有三氯化铁的⽩⼟。当脱酸碱馏分加⼊柱中时,中性氮化物⾸先和三氯化铁反应⽣成稳定的配价络合物,柱上由黄⾊变为绿⾊。⽤环⼰烷分离出烃类后,⽤1,2-⼆氯⼄烷冲洗,
络合物溶于其中,当流经阴离⼦交换树脂时被分解,三氯化铁吸留在树脂上,中性氮化物流出⾊谱柱,即被分离出来。14. 简述我国原油的特点。
答:我国⼤部分原油具有以下特点:
(1)轻质油收率低、裂化原料及渣油收率⾼;
(2)原油中烷烃多,尤其是正构烷烃⾼。故此含蜡⾼,芳烃含量少,H/C⽐值⾼,可⽣产优质⽯蜡;(3)渣油中沥青质少,沥青质/胶质⽐值很⼩,利于深加⼯,不利于⽣产沥青;(4)含硫量低,含氮量偏⾼;
(5)钒含量低,镍含量中等,镍/钒的⽐值⾼。
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