加氢裂化集总动力学模型的研究Ⅱ．正十烷加氢裂化集总模型

选用３８２４加氢裂化催化剂，对正十烷加氢裂化动力学进行了研究。根据Ｗｅｅｋｍａｎ集总理论，建立了正十烷加氢裂化四集总动力学模型。用Ｍａｒｑｕａｒｄｔ法估计了各反应速率常数，确定了较完善的速率表达式和表现活化能，同时讨论了空速、温度、压力和反应活化能对产物分布的影响，为石油馏份加氢裂化集总动力学研究提供了基础数据。     

四氢萘加氢裂化反应动力学

在双功能催化剂上,利用连续流动固定床微反装置,进行四氢萘加氢裂化反应动力学研究,推导出反应机理,得到了详细的产物分布并推测了７集总反应网络。反应温度为３８０℃时,四氢萘加氢裂化反应主要以异构裂解反应途径为主;反应温度为３２０℃时,主要以加氢裂解反应途径为主。为进一步研究和开发加氢裂化模型奠定了基础。     

中低温煤焦油加氢裂化集总动力学模型的研究

以煤焦油为原料,在高压固定滴流床反应器中,以工业NiMo/Al2O3为催化剂,考察了360-380℃范围内煤焦油的产物分布,基于此建立了5集总煤焦油加氢裂化动力学模型。动力学模型的集总包括：未反应的煤焦油、柴油、汽油、气体和焦炭。通过对实验产物与模型预测产物的对比数据,发现本文所建立的动力学模型可以用于煤焦油加氢裂化过程。同时,基于动力学模型,进一步分析了煤焦油的加氢裂化机理：在整个煤焦油加氢裂化过程中,柴油馏分可作为反应中间组分。     

中温煤焦油加氢裂化集总动力学研究

以集总动力学为建模思想,将中温煤焦油裂化反应网络按原料油四组分和产品油馏分为划分标准,归并为6个虚拟集总组分,考察了氢分压、液体体积空速、床层温度对中温煤焦油加氢裂化结果的影响,建立了中温煤焦油6集总加氢裂化动力学模型。在Visual C++平台上,采用四阶变步长的Runge-Kutta法求解微分方程,采用变尺度法(B-F-G-S)获得函数最优化求解,并进行模型验证。结果表明,该模型预测相对误差小于3%,对中温煤焦油加氢裂化的产品分布具有良好的预测性,为煤焦油加氢工艺的进一步优化提供了依据。     

减压蜡油加氢裂化六集总动力学模型研究

以实验室加氢裂化催化剂A的加氢裂化反应结果为基础,建立了减压蜡油加氢裂化六集总动力学模型。六集总的划分原则以实际加氢裂化产品切割方案为参照,按馏程把原料油和生成油划分为六个集总,即减压蜡油-加氢裂化尾油(360℃)、柴油馏分(290~360℃)、喷气燃料馏分(175~290℃)、重石脑油(65~175℃)、轻石脑油(65℃)和炼厂气(C4-)。在Matlab 2011b数值计算软件上,利用非线性最小二乘法对动力学模型参数进行了优化回归。通过统计分析,忽略部分集总间的反应,模型预测所得加氢裂化产物收率与实验结果的最大偏差为1.80%,满足工业应用要求。     

悬浮床加氢裂化集总动力学模型的研究

在不同反应温度、氢初压条件下,通过高压反应釜对克拉玛依常压渣油（KLAR）进行加氢裂化实验,以此模拟悬浮床加氢裂化过程,并根据实验数据及实际工艺中对各种轻油产品收率预测的需求建立了悬浮床加氢裂化六集总（气体、汽油、柴油、蜡油、减压渣油、焦）动力学模型,用matlab软件进行编程,采用最小二乘法对动力学参数进行估算,并进行误差分析。结果表明,建立的六集总动力学模型能很好的对各集总产品收率进行预测,计算结果与实验值基本吻合,大部分误差在5%以内。     

加氢裂化集总反应动力学模型研究

根据加氢裂化反应机理和反应特征，建立了通用性较强的加氢裂化集总动力学模型；采用序列二次规划方法进行参数估计，确定了反应动力学参数。研究结果表明，模型能很好地拟合实验数据，并具有良好的预测性能。     

减压蜡油加氢裂化六集总动力学模型研究

以加氢裂化催化剂A的加氢裂化实验结果为基础,建立了减压蜡油加氢裂化六集总动力学模型。六集总的划分原则以实际加氢裂化产品切割方案为参照,具体划分如下：按固定馏程间隔把石油馏分（原料油和生成油）划分为六个集总,即减压蜡油-加氢裂化尾油（>360 ℃）、柴油馏分（290~360 ℃）、航空煤油馏分（175~290 ℃）、重石脑油（65~175 ℃）、轻石脑油（<65 ℃）和炼厂气（C4－）。在Matlab 2011b数值计算软件上,利用非线性最小二乘法对动力学模型参数进行了优化回归。通过统计分析,忽略了部分集总间的反应。模型预测所得加氢裂化产物收率与实验结果的最大偏差为1.80%,满足工业应用要求。     

四氢萘加氢转化研究进展

总结了国内外在四氢萘加氢裂化反应机理及反应动力学两方面的研究近况;着重讨论了酸性质、孔结构、金属组分及金属中心与酸性中心的距离等催化剂性质对四氢萘加氢裂化反应活性和理想产物选择性的影响;提出了进一步提高反应活性和理想产物选择性的途径是优化催化剂上金属中心与酸性中心的匹配以及缩短二者之间的距离。     

十三集总催化重整反应动力学模型研究

根据集总理论 ,从催化重整反应规律出发 ,提出了包含十三个集总组分的催化重整反应模型。该模型将重整物料按分子大小集总为C6 ,C7,C8和C+ 9组分 ,每一个碳数的化合物又划分为烷烃、环烷烃和芳烃三个集总 ,裂化产物C- 5组分作为一个集总。集总组分之间主要发生烷烃脱氢环化、环烷烃脱氢芳构化和加氢裂化反应。根据重整反应特点建立了相应的动力学模型 ,并编制了工业重整反应器的模拟计算软件 ,可预测催化重整产物组成、产品产率和重整反应器温降 ,计算结果与生产数据基本吻合。     

渣油加氢脱硫反应集总动力学模型的事前模拟

 通过渣油加氢脱硫(HDS)中试装置实测数据，对渣油HDS反应集总动力学进行事前模拟。根据渣油中硫化物加氢反应速率的快慢，将其分别划分为2~6个集总，建立了5种渣油HDS反应集总动力学模型。通过对该5种模型拟合误差的比较分析，得到三、四集总模型的拟合平均相对误差最小。然后分别针对三、四集总渣油HDS反应动力学模型，求取了其动力学参数，并采用实测数据对模型的稳定性和外推性进行了验证。结果表明，模型参数中，温度、空速和氢分压等因素对HDS反应的影响符合硫化物加氢反应规律，对三、四集总模型验证的平均相对误差分别为2.32%和1.98%，说明模型的拟合性和预测性良好。所建模型可为渣油HDS反应集总动力学的深入研究提供参考。     

重油加氢裂化四集总反应动力学模型的研究

以800 kt/a重油加氢裂化装置为背景,根据加氢裂化反应机理,建立了四集总模型作为加氢裂化反应动力学模型。采用高斯-牛顿法对模型的参数进行了估计和四阶龙格-库塔法计算有初始值的常微分方程,并用现场实测数据进行了验证。结果表明:模型的计算值与实测值平均相对误差小于5%,因此该集总模型具有较高的模拟精度。     

分散型铁催化剂存在下孤岛渣油加氢裂化的七集总动力学模型

本文研究了孤岛渣油在分散型铁催化剂存在下加氢裂化反应的动力学规律，建立了孤岛渣油加氢裂化反应七集总（气体Ｃ１－Ｃ４、馏分油Ｃ５－４８０℃、饱和分、芳香分、胶质、沥青质及苯不溶物－焦）动力学反应模型。在此，提出了在处理动力学模型时虑到反应物结构的变化，并且构造出了结构变化的计算函数，结果表明，当考虑到结构变化时，理论计算的动力学模型与试验数据能较好地吻合。     

集总动力学模型结合神经网络预测催化裂化产物收率

根据催化裂化反应机理和多产异构烷烃的重油催化裂化(MIP)工艺的特点,结合大量的工业数据,开展了MIP工艺过程集总动力学模型与BP神经网络模型相结合提高目标产物预测精度的研究,建立了饱和分、芳香分、胶质+沥青质、柴油、汽油、液化气、干气和焦炭8个集总反应网络,结合龙格库塔法与遗传算法求得该集总模型的47个动力学参数。实验结果表明,所求得的动力学参数能较好地体现催化裂化反应规律;模型对产物分布的模拟计算相对偏差均小于5%,采用14-7-5结构的BP神经网络与集总模型相结合,可进一步提高模型对产物分布的预测精度,为重油催化裂化的模拟优化提供了一个新的方向。     

渣油加氢裂化反应的窄馏分集总动力学模型

在１００ｍｌ高压釜反应器内，用工业Ｎｉ－Ｍｏ／Ａｌ２Ｏ３催化剂，于氢初压８．５ＭＰａ，搅拌转速８５０ｒ／ｍｉｎ，反应温度６６３－６９３Ｋ和不同的反应时间下，进行了孤岛渣油的加氢裂化反应实验。将其应用于描述渣油加氢裂化反应动力学规律，模型计算结果与实验值一致。     

重油催化裂化十二集总动力学模型研究

根据催化裂化反应机理和产物分布特点，建立了包含54条虚拟反应路径的重油催化裂化12集总反应网络。以Davison Circulating Riser（DCR）试验装置数据为基础，基于Python平台，将模型数学方程转化为程序语言，采用四阶Runge-Kutta 法求解模型微分方程、BFGS法优化目标函数，求取了模型的动力学参数。采用小型实验数据验证模型动力学参数，结果表明主要产品产率的计算值与实验值之间的相对误差均小于5%。说明所建模型的动力学参数是可靠的，能较好地反映重油催化裂化的反应规律，可用于对实际生产过程进行模拟优化。     

催化裂化汽油改质过程的八集总动力学模型研究

以催化裂化汽油的PIONA组成数据为基础，建立了催化裂化汽油催化转化改质过程的八集总动力学模型。模型计算结果与实验值的相对误差大多在2％以内。利用该集总动力学模型，定量计算了汽油催化转化改质过程中氢转移、异构化、环化、齐聚(链增长)等二次反应以及两类氢转移反应之间的比例。     

四氢萘类化合物与萘类化合物混合加氢裂化反应规律的考察

在含HY分子筛的NiMo加氢裂化催化剂上,采用四氢萘类化合物（简称四氢萘类）及萘类化合物（简称萘类）含量不同的混合物为原料,考察四氢萘类与萘类的混合加氢裂化反应规律,并通过裂化产物中烃类物质的组成计算反应的转化率和选择性。结果表明：在四氢萘类含量相同、萘类含量增大的情况下,萘类转化率下降,四氢萘类开环生成烷基苯的选择性变化不大;在芳烃总量相当、甲基萘比例增大时,对四氢萘类异构开环生成烷基苯的抑制作用较明显。由于多环芳烃在催化剂表面的吸附系数较大,同时占据催化剂的加氢及酸性中心,抑制了四氢萘类的进一步加氢及异构反应,且异构开环反应受影响程度较大。     

四氢萘选择性催化裂化反应动力学

在消除了内外扩散影响的小型固定流化床反应器中,考察了四氢萘在选择性催化裂化(HSCC)催化剂上,在470～515℃发生环烷环开环反应以及脱氢缩合反应的动力学规律。在四氢萘催化裂化反应途径的基础上,建立了四氢萘裂化双曲线型Langmuir-Hinshelwood(L-H)型五集总动力学模型,其中四氢萘环烷环开环反应活化能为56.06kJ/mol,而其脱氢缩合反应活化能为52.57kJ/mol。残差检验和统计检验结果表明,所得动力学模型合理、可靠,能够真实反映四氢萘选择性催化裂化反应特性。     

石蜡裂解制α-烯烃集总动力学模型

 将集总动力学模型运用于石蜡裂解反应研究，建立了石蜡裂解的集总动力学模型，并通过实际试验中所得的数据验证了模型的准确性，讨论了反应温度及反应时间对模型的影响，为预测产品收率及产品分布、工业装置的生产调试提供了理论依据。