集总方法在复杂反应动力学模型中的应用

介绍了集总方法在反应动力学建模中的应用进展,并结合建立大庆重石脑油蒸汽裂解集总动力学模型的经验,对用集总方法建立复杂反应体系动力学模型提出了几点经验和建议。     

重油催化裂解集总动力学模型研究

建立了重油催化裂解七集总动力学模型,给出了模型的反应网络和数学表达式.利用小型固定流化床实验装置对大庆常压渣油进行了催化裂解实验,获得求取动力学参数的实验数据.提出了一个新的基于原料性质和操作条件的裂解催化剂失活模型.结合实验数据,编程求取了集总模型的动力学参数,催化裂解的反应活化能基本上都大于100kJ/mol,介于催化裂化活化能和热裂化活化能之间.根据所建立的集总动力学模型,预测了原料转化率、裂解产品产率和分布随操作条件的变化趋势,发现重油催化裂解宜采用高温、短油气停留时间的操作方式.     

大庆常压渣油催化裂解反应动力学模型研究

针对大庆常压渣油催化裂解反应体系,建立了大庆常压渣油催化裂解五集总动力学模型,推导出了各集总组分在反应器出口处的浓度表达式,给出了一种用于求取集总模型参数的简单方法。结合实验数据,编程计算求取了该五集总反应网络的速率常数、指前因子和活化能,并对所建集总模型的预测效果进行了初步检验,结果表明该模型对催化裂解汽柴油、气体烷烃和气体烯烃具有较好的预测能力,短停留时间有利于多产低碳烯烃。     

聚乙烯热裂解制备聚乙烯蜡四集总动力学模型

通过对高密度聚乙烯进行釜式热裂解实验,研究高密度聚乙烯的热裂解行为,计算动力学反应参数,建立了聚乙烯热裂解的集总动力学模型,并讨论了反应温度及反应时间对模型的影响,对预测产品产率及分布起到指导性作用。     

加氢裂化反应动力学模型研究及应用进展

加氢裂化技术在石化行业中的地位已举足轻重。为深入了解加氢裂化反应规律、优化工业装置运行工艺条件和产品分布,实现炼化企业智能化和效益最大化的目标,科研人员对加氢裂化反应动力学模型做了广泛的研究。对加氢裂化反应动力学模型相关研究及应用进展做了综述,介绍了加氢裂化反应动力学模型研究历程,研究目标从初期简易宏观的关联模型发展为按馏程或其他生产方案需求划分的传统、连续集总模型,再进一步发展为复杂微观的分子集总模型;概述了不同加氢裂化反应动力学模型的应用情况,突出说明了传统集总模型的工业实用性和分子集总模型原料、产品适用性;指出有效地将关联、集总模型（尤其是分子集总）结合利用,开发一种全面的混合动力学模型,将是未来加氢裂化以及其他石油加工过程反应动力学模型研究中极具意义和挑战的工作。     

催化裂化反应动力学模型与优化研究

为了研究和建立催化裂化反应动力学优化模型，本文以集总体系动力学模型为基础，提出了十二集总模型，形成了可以用于指导生产的优化数学模型，建立了适合工生产的一种快速有效的优化方法。     

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。     

催化裂化集总反应动力学模型研究进展

通过对催化裂化集总反应动力学模型集总划分原则及建模过程中数据来源、参数估计方法和辅助模型开发等方面发展的介绍,详细全面地对催化裂化集总反应动力学模型的研究进展进行了综述,从中可见复杂反应体系集总反应动力学模型的发展历程。     

大庆重石脑油蒸汽热裂解10集总动力学模型

由于大庆重石脑油正构和异构烷烃、五元和六元环烷烃的裂解性能差异较大,在大庆重石脑油8集总动力学模型的基础上,建立了将重石脑油划分为4个原料集总的10集总动力学模型。引入浅度裂解的概念,采用分层和分步相结合的方法求取了反应速率常数,并进一步回归得到了各反应的活化能和指前因子。实验值与预测值对比分析表明,该模型具有更好的预测能力,可为更宽范围的原料预测提供参考数据。     

加氢裂化反应动力学建模研究进展

加氢裂化是炼油与石化行业的关键技术,借助反应动力学建模以及软件模拟技术来深入认识加氢裂化反应机理并指导生产,优化装置操作条件,可以给企业带来显著的经济效益.本文主要对利用集总法来模拟加氢裂化反应过程动力学的相关研究进行了综述,包括基于生产方案划分的集总、离散集总以及连续集总建立的反应动力学模型[微软用户1],重点介绍了这三类集总模型的建模思路及发展现状,对不同模型的优缺点和反应网络进行了详细的对比分析,其中连续集总模型能够充分考虑混合物性质、反应途径以及切割方案变化的影响,进而实现对加氢裂化这一复杂体系反应器的模拟,准确预测其产品分布和产品性质.同时,本文还指出未来加氢裂化反应动力学建模深入研究的方向,将集总法建模和分子法建模有效结合,开发出一个全面的混合动力学模型,将是未来加氢裂化反应器模拟中一项很有意义并且具有挑战的工作.     

重油加氢裂化过程动力学模型的研究进展

对近年来重油加氢裂化过程的动力学模型进行了归纳和总结,包括传统集总动力学模型(宽馏分集总模型以及离散型集总模型),基于连续混合物的集总动力学模型以及基于分子水平的动力学模型(结构导向和单事件模型);对各模型中所用的反应网络、计算方法等方面做了详细的阐述和说明,并分析了各个模型的优缺点,就重质油加氢裂化过程的动力学研究来说,传统集总方法因其对原料产物的简化在今后的很长一段时间内将会一直是研究的重点,然而展望该方面的动力学模型研究,精确化与细致化必将是今后的发展趋势,基于连续混合物的集总模型以及基于分子水平的动力学研究会是今后研究的重点。     

催化裂化汽油二次裂解反应集总动力学模型

在实验室自建的脉冲色谱装置上研究了催化裂化粗汽油在LTI3-2催化剂上的二次裂解反应,根据实验结果确定了粗汽油二次裂解的八集总反应网络,并推导了其数学模型.该模型包含了20个反应,充分体现了丙烯和C4的二次反应,并能够体现反应温度、反应时间对结果的影响.采用非线性最小二乘法求取了模型中的反应速率常数,根据Arrheni...     

烃类蒸汽热裂解动力学模型的现状与对策

综述了已有烃类蒸汽热裂解动力学模型,指出经验模型、集总模型和分子模型在实际应用时不易外推的原因。自由基机理模型所包含的各基元反应独立于原料、裂解装置以及裂解的工艺条件之外,决定了它具有良好的适应性和外延性,是用于描述烃类热裂解的理想模型。传统的用"假设在反应达到稳态时各自由基产生和消失的速度相等"来研究烃类热裂解自由基反应机理的方法存在较多的任意性和人为因素,造成了计算结果的局限性,影响了烃类热裂解机理的研究。利用分子模拟技术和工艺模型相结合建立适合烃类蒸汽热裂解自由基反应的模拟方法,克服了纯实验研究结果误差大、研究进展缓慢的缺点,可较准确、快速地研究烃类热裂解的自由基反应机理。     

大庆重石脑油蒸汽热裂解集总动力学模型

通过对自建小型裂解装置实验数据的分析,建立了大庆重石脑油蒸汽热裂解反应8集总动力学物理模型,并用Matlab语言对Marquardt⁺⁺ 法进行编程求取了该物理模型的动力学参数。通过对模型计算值与实验值的相对误差分析表明：原料集总因分得较少,相对误差较大,约为10%,但主要产品产率的最大相对误差不超过7%,其中乙烯产率的平均相对误差为1.62%,说明所建模型较好地反映了大庆重石脑油蒸汽裂解反应规律,可以较好地预测主要产品分布。     

渣油加氢脱残炭的动力学模型研究

根据渣油残炭的构成来源和加氢脱残炭的反应历程．提出了渣油加氢脱残炭的三集总一级反应动力学模型．并建立一集总和二集总加氢脱残炭反应动力学模型与之进行了比较。结果表明．三集总一级加氢脱残炭反应动力学模型的预测精度优于一集总和二集总的反应动力学模型。     

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.     

石脑油催化裂解制低碳烯烃动力学

根据石脑油催化裂解的反应体系和集总理论,建立6集总动力学模型,采用Levenberg-Marquardt算法求解ZSM-5分子筛催化剂作用下的石脑油催化裂解动力学参数。结果表明,丙烯收率大大高于乙烯收率,丙烯与乙烯的质量比为1.0～2.0,明显高于传统的石脑油水蒸气裂解工艺,各集总的反应活化能均大于100 kJ/mol。通过对模型进行检验,发现模型计算值与实验值之间的误差均小于15%,表明该动力学模型能较好地预测石脑油催化裂解制低碳烯烃反应。     

烃类热裂解动力学模型研究局限性及对策

通过对目前已有的热裂解制乙烯动力学模型准确度不高、不能适应工业生产原料预测精度要求及深层次原因的剖析,指出了烃类热裂解集总模型和分子模型等应用时不易外推的主要原因是建立这些模型时仅仅依靠原料组成和产物分析的数据,而忽略了复杂自由基反应网络的反应机理研究,而自由基反应规律才是影响模型准确性的最本质因素。提出了分子模拟和工艺过程模拟的理论方法与实验方法相结合的研究思路,并通过将模拟计算数据与文献中的实验或计算数据及已有裂解规律综合进行对比分析的方法。该方法克服了纯实验研究结果误差大、研究进展缓慢的缺点,同时克服理论研究经常与实验数据不符、不易被人接受的缺点,从而较准确、快速地研究烃类热裂解的自由基反应机理。     

超临界甲醇与松脂反应动力学

在温度583~623 K、压力9.2~12.1 MPa和无催化剂的条件下,采用在线采样实验装置进行超临界甲醇与松脂反应动力学研究。建立了一套超临界甲醇与松脂反应动力学实验方法,利用毛细管柱气相色谱法在线跟踪测定反应体系浓度随时间的变化关系,按照物质结构和动力学相近原则划分复杂反应体系的集总组分,构建了超临界甲醇与松脂集总反应网络。以Matlab和Origin软件估算了动力学模型参数,得到单萜化合物脱氢、加氢、裂解,树脂酸酯化和裂解的活化能分别为117.38、76.56、67.62、153.74和126.05 kJ mol 1,所建立的动力学模型与实验数据吻合良好。     

甲醇制烯烃反应动力学及反应器模型研究进展

甲醇制烯烃（MTO）工艺是现代煤化工领域的研究热点,MTO反应动力学及其反应器模型研究是高效反应器开发和工业装置操作优化的基础。本文综述了甲醇制烯烃反应动力学研究进展,详细论述了机理型动力学模型、八集总动力学模型、五集总动力学模型,指出集总动力学模型适用于描述MTO反应过程,如何考虑水、积炭等因素的影响是MTO动力学研究的难点和关键。结合现有动力学模型,评述了MTO反应过程在工业规模的固定床反应器、提升管反应器、循环流化床反应器、湍动流化床反应器中产物分布和转化率模拟情况,结果表明：循环流化床反应器和湍动流化床反应器适合MTO工业过程。最后指出,甲醇制烯烃反应动力学下一步研究方应集中于工业规模流化床反应器气固两相流动模拟,以及与动力学模型结合获得准确预测工业反应结果的MTO反应器模型。