基于结构导向集总的FCC汽油催化裂解分子尺度动力学模型

利用结构导向集总模型构造烃分子和编制反应网络,并结合Monte Carlo模拟方法,建立了催化裂化（FCC）汽油催化裂解反应的分子尺度动力学模型。结构导向集总模型选用7个分子结构片段表示催化汽油中的分子,生成2000个共计92种烃类分子代表催化汽油原料组成。模型选取催化汽油中含量较多的11种单体烃作为模型化合物研究其催化裂解反应行为,并以此为依据制定反应规则,求取模型所需反应速率常数。模拟结果表明,应用结构导向集总模型和Monte Carlo模拟方法进行催化裂解分子尺度动力学建模是可行的,能对多种反应产物的产率进行预测。模拟值和实验结果符合良好,相对误差基本在10%以内。模型对延长反应时间后的产品收率有一定的预测能力。     

石油烃热裂解反应速率常数估算方法的研究进展

石油烃热裂解反应动力学模型是工业裂解炉的核心技术之一。建立具有广泛适用性的石油烃热裂解自由基机理模型,需要获得构建该模型反应网络中各个基元反应的反应速率常数,综述了包括线性自由能关系、估算活化能的非线性方程、反应速率和分子特征量关系以及部分依赖实验确定反应速率的4类文献中报道过的估算反应速率常数的方法,并结合石油烃热裂解反应机理模型的需求,认为裂解机理模型中的反应可根据分类的不同,选取其中合适的方法进行反应速率常数的估算。     

催化裂解过程分子尺度反应动力学模型研究

以工业数据为基础,运用结构导向集总方法来构造烃分子,对催化裂解原料油进行了分子尺度上的Monte Carlo模拟.在深入研究催化裂解反应机理的基础上,以原料油模拟产生的分子矩阵作为反应物分子,将结构导向集总方法与Monte Carlo方法相结合,建立了催化裂解过程分子尺度的反应动力学模型.结果表明:Monte Carlo方法可以在分子尺度上实现对催化裂解原料较好的模拟,产品产率和汽油组成与实际值能较好地拟合.且随着虚拟分子数的增加,对原料油性质和反应结果的模拟计算精度提高;模型具有较好的适应性和外推性.     

石脑油的组成预测方法

建立了通过工业常用的物性参数对石脑油组成进行预测的方法,根据石脑油组成中相应的化学反应性能选取了32个真实组分来代表石脑油的组成,通过已知的工业常用的相对密度、氢含量、PONA值以及ASTM蒸馏曲线建立方程组,对该方程组求解得到石脑油的组成。计算得到的组成分布与实际情况基本相符,该方法可以应用于石脑油裂解反应模型。     

石油组学技术及其动向

石油组学(Petroleomics)技术是将原油及石油产品看作是分子的集合体,通过详细的组成分析技术及分子反应建模技术,从分子水平分析、预测其组成、物性及反应性的基础技术。介绍了Petroleomics技术,还介绍了中国、美国、日本等国家应用Petroleomics技术的情况。     

原料物性对加氢裂化尾油热裂解性能影响的探讨

通过对不同加氢裂化尾油热裂解性能的研究,讨论了不同的原料物性对于加氢裂化尾油的乙烯等产物收率的影响。研究表明：对于加氢裂化尾油的热裂解性能,BMCI和PONA等传统的裂解性能评价参数虽能在一定程度上表征,但已不能准确地描述其裂解性能;对PONA值中的低环数烃族组成应该加以关注。     

热载气体直接加热石油烃裂解研究进展?I. 裂解装置和技术

概述了以气体为热载体的石油烃直接加热裂解技术及其应用;介绍了热载气体直接加热石油烃裂解的装置组成、运行条件、产物产率、技术改进及发展状况,分析了裂解反应机理和反应动力学;指出热载气体直接加热裂解具有原料适用性广、产物分布灵活、热效率较高和受结焦影响小等优点,但同时也有裂解装置结构较复杂、缺乏系统性研究数据等不足. 最后对热载气体直接加热石油烃裂解的研究进行了展望,指出以氢氧燃烧产生的过热水蒸汽作为热载气体的直接加热裂解技术,在提高换热效率、降低碳排放、扩大原料范围和耦合制取合成气等方面有很大优势,发展前景广阔.     

基于迁移学习的裂解炉产率建模

乙烯裂解炉通常以石油分馏产品为原料,并在高温条件下使长链分子的烃断裂成各种短链的气态烃和少量液态烃,从而获得乙烯、丙烯等烯烃及其他产品.建立这些主要产品的产率模型对裂解炉的先进控制、操作优化等任务在理论和实际上都具有重要意义.尽管在不同裂解原料、不同炉型的裂解炉状况下产品收率均存在差异,但由于裂解炉运行具有半连续性、周期性特征,裂解温度、停留时间及烃分压等因素对裂解产率的影响具有共性,因此为减小建模过程中典型样本采集等成本,有效利用历史数据提高建模精度,有效利用这些不同运行过程中存在的相似性,辅以迁移学习算法实现不同工况下裂解产率的快速建模.相比较以前的研究,此建模方法在少量新数据的情况下充分挖掘了历史数据中包含的信息.最后,以某乙烯厂为研究实例进行裂解产率建模,结果显示能够获得较好的产率预测精度,验证了该建模方法的有效性.     

聚烯烃与其裂解产物返回共裂解的研究

以聚烯烃塑料为裂解原料,在间歇反应釜中进行轻度热裂解,加热速率3—5℃/min,温度400℃,停留时间0—80 min;制取液相石油烃。为克服热裂解过程中的传热不均匀,提高热裂解产物轻质馏分的含量,进行了部分热裂解产物返回作为原料与聚烯烃塑料进行共裂解的实验探究,并对其裂解气相产物进行了气相色谱分析,液相产物进行了红外光谱、核磁共振氢谱表征以及GC-MS定量分析。结果表明:在400℃进行共裂解,液相产物平均收率约为90%,所得液相石油烃C数分布广,主要组分为链烷烃,其中直链烷烃所占比例44.03%。在聚烯烃塑料轻度裂解过程中部分热裂解产物返回共裂解,有利于裂解过程的传热,促进所得石油烃的轻质化且裂解过程中不会发生结焦反应。但共裂解液相产物中离心沉积物增多,主要组成为链烷烃,可作为裂解原料再次进行利用。     

分子碳数分布对微晶蜡物理性质的影响

分析了3种微晶蜡样品的常规物性和分子碳分布、正构烃碳分布、异构烃碳分布,发现同样符合70号微晶蜡一级品标准的3个微晶蜡样品在使用性能上的差异是由于分子组成不同导致的。分子分布图峰值向较低碳数分子偏移后,蜡产品的100℃粘度有明显下降。     

含油污泥各组分热解相互作用的反应力场模拟研究

含油污泥中石油烃组分复杂,仅靠产物的宏观分析结果难以揭示热解过程组分之间的相互作用。以正十二烷、1-十二烯、甲基环己烷、对二甲苯和1-甲基萘五种化合物分别代表含油污泥中石油烃的链烷烃、链烯烃、环烷烃、单环芳烃和多环芳烃五种组分,构建含油污泥石油烃的模型化合物。采用基于反应力场的分子动力学模拟方法,研究了热解过程中的产物分布及各组分之间的相互作用。结果表明,模型化合物热解产物以H₂和C_1~3的小分子化合物为主,热解前期主要为C₂H₄、C₃H₆,热解后期主要为C₂H₂、C₃H₄和H₂。相对于模型化合物中各组分单独热解,混合热解过程中石油烃各组分的消耗速率明显加快,且热解产物的片段数也有一定程度的增加。根据一级反应动力学模型,石油烃各组分在混合热解过程中的表观活化能有不同程度降低,其中链烷烃、链烯烃和环烷烃的表观活化能分别降低了16.493 kJ/mol、50.571 kJ/mol和146.289 kJ/mol,这从分子模拟层面证明了含油污泥石油烃各组分之间热解的协同作用。     

Molecular components-based representation of petroleum fractions

Characterisation of petroleum fractions is the systematic analysis and representation of composition and properties of petroleum fractions. Characterisation methods play an important role in understanding of the physical and chemical behaviour of a petroleum fraction, its individual constituents, and are essential for modelling of refinery processes. In order to comply with the current and future product specifications for cleaner fuels, refineries are employing new processing technologies and more severe operating conditions in existing operating units. Consequently refinery process models are required to capture the chemistry of conversion processes employing characterisation of petroleum fractions at molecular level. In this paper a review of the conventional characterisation methods used for modelling of refinery processes is presented. The molecular type and homologous series (MTHS) matrix representation of petroleum fractions is discussed in detail. The previous work on MTHS matrix representation approach is limited to light petroleum fractions such as gasoline, and takes into account only hydrocarbon molecules. These shortcomings of MTHS matrix representation approach are addressed in this work through the development of a new strategy for estimation of composition and properties of petroleum fractions.     

环境中石油污染物的检测与分析方法研究

石油污染对环境造成的危害越来越大,但是石油烃的测定还没有统一的方法。详细地介绍了石油污染物的萃取剂和标准油品的选择、石油烃的萃取、组分的分离方法等,并对石油烃不同测定方法的适用范围和优、缺点进行了分析,为环境中石油污染物的检测分析提供参考。     

油污土壤中石油烃含量测定方法探究

为了解油污土壤中石油烃含量测量方法应用效果,分别用微波萃取、索氏萃取、超声萃取、快速溶剂萃取法,对污染样中石油烃类物质进行了萃取措施。并利用红外分光光度法,对石油及副产品污染土壤中石油烃含量进行了测试。得出快速萃取——红外分光光度法萃取率较高,且萃取剂用量少。可以为石油及其副产物污染土壤中石油烃含量的高效、精确测定提供依据。     

Studies on petroleum sulphonates: Correlation between their chemical structure and the oil—Water emulsion stability characteristics

The average molecular weight distribution, emulsion stability of oil—water emulsion, the chemical structure of the hydrocarbon portions of petroleum sulphonates, and surface active properties have been determined with a view to establishing a correlation between the chemical structure of petroleum sulphonates and their emulsion stability characteristics. It has been found that the emulsion stability of oil—water emulsions imparted by sodium petroleum sulphonates depends on: (i) average molecular weight of sodium petroleum sulphonates; (ii) their molecular weight distribution; (iii) oil—water interfacial tension; (iv) hydrophile—lipophile balance values. The structural parameters which predominantly effect the emulsion stability are the ratio of the percentage distribution of carbon atoms in paraffin side chains to the percentage distribution of carbon atoms, the aromatic rings (C_P/C_A), the relative proportions of long chain mono-aromatics and the orientation of the sulphonate group relative to the paraffin alkyl chains in the molecules.     

Average Molecule Construction of Petroleum Fractions Based on 1H-NMR

The calculation of chemical structures and physical properties is the basis of petroleum refining optimization. In this article, a method to build an average molecule model for hydrocarbons and petroleum fractions is developed. ¹H-NMR, molecular weight, and elemental composition were used as input parameters to construct a single molecular model that represents the average chemical structure. The average molecules were constructed by assembling the average building blocks, which are a set of predefined structural fragments, covering typical hydrocarbon and heteroatom functional groups in petroleum systems. After applying a group contribution method to the derived molecule, the bulk property of a sample could be directly calculated. The method was validated by being applied to various model compounds (including paraffins, cycloalkanes, aromatics, and heteroatom-containing species), where it successfully predicted the average building blocks, unit sheets number, and physical properties. The application of this method to petroleum fractions was demonstrated. © 2018 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 65: 270–280, 2019     

石油污染水体的生物修复

生物修复是处理石油污染水体效果最好的一种方法，具有广阔的应用前景。本文简述了石油的组成、生物修复的概念及类型，对石油烃的微生物摄取、降解机制、生物修复的影响因素及强化途径等进行了详细论述，并对石油污染水体生物修复的现状及今后的发展趋势进行了讨论。     

石油烃降解菌的初筛及其降解性能研究

本文以柴油和石蜡混合物为碳源,利用液体培养基富集培养石油烃类降解菌。得到的菌液通过DCIP显色实验和原油模拟降解实验初步筛选出13株降解菌菌株,并经过分子生物学的鉴定大部分为不动杆菌属和假单胞菌属。经过摇瓶培养后,HY-3、G6和8号菌对于COD和TOC的去除效果较好,并通过和活性污泥复配后发现8号菌能够有效提升SBR系统的生物处理能力,COD去除率达到90%以上。     

复合分子筛在烃类异构化反应中的应用研究进展

近年来研究者发现复合分子筛具有孔结构丰富、水热稳定性良好、表面性质可调控等优点,在烃类异构化反应中表现出比单一分子筛更高的反应活性和更好的异构体选择性。本文综述了丝光沸石分子筛（MOR）、Y型分子筛、β分子筛、ZSM系列分子筛、SAPO系列分子筛等两两复合的微孔-微孔复合分子筛和微孔分子筛与MCM-41分子筛、SBA-15分子筛等介孔分子筛复合的微孔-介孔复合分子筛在烷烃异构化、烯烃异构化等反应中的应用研究进展,并对用于烃类异构化复合分子筛的研究与发展方向进行了展望,指出复合分子筛用于真实石油馏分的异构化研究仍需更深入、系统地展开;采用绿色高效的合成方法合成复合分子筛以及探究通过复合分子筛的结构设计和酸性调控,如何进一步提高复合分子筛在烃类异构化反应中的活性和选择性是未来研究的重点。