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。     

基于十集总反应动力学的重油下行床碱性催化裂解CFD模拟

重油下行床碱性催化裂解工艺能够有效抑制催化剂结焦,从而达到较高的重油转化率,获得高收率的轻质油品和低碳烯烃,实现劣质重油的分级高值化转化。为了给该新型工艺的设计优化以及工业放大提供参考,本文建立了能够预测各低碳烯烃产率的十集总重油碱性催化裂解反应动力学模型,基于四阶Runge-Kutta法和BFGS最优化算法求解,获得了各反应路径的指前因子及活化能,并与实验数据进行对比,以验证所建立的动力学模型的准确性。基于耦合十集总反应动力学模型和双流体模型,对200万t·a^-1下行床反应器内的碱性催化裂解过程进行流体力学数值模拟计算,考察了剂油比、反应温度、反应时间、回炼比等操作因素对产物分布的影响规律。     

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。     

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。     

金属盐和油层矿物存在下的稠油水热裂解反应动力学

根据金属盐和油层矿物存在下的稠油水热裂解反应实验结果,建立包括气体、饱和烃、芳香烃、胶质和沥青质在内的五集总动力学模型,并求取模型中的反应速率常数和活化能.计算结果表明,胶质作为主要反应中心,是气体、芳香烃和饱和烃等轻组分含量增长的主要来源.沥青质主要转化成胶质,裂化产物较少.实验数据与计算结果较吻合,所提出的五集总动力学模型可用来描述金属盐和油层矿物存在下的稠油水热裂解反应规律.     

秸秆纤维素在亚/超临界乙醇中液化反应路径及5集总反应动力学模型的建立

将玉米秸秆纤维素在亚/超临界乙醇中液化反应产物划分为残渣(RE)、轻油(WSO)、重油(HO)、挥发分(VO)和气体(GAS)5个集总。根据液化过程及其产物分布,建立集总反应路径,并以此建立了5集总反应网络。对反应网络建立了动力学模型,采用遗传算法结合非线性规划的求解策略简化和优化动力学模型,求取了动力学参数包括指前因子(A)、活化能(E_a)和反应级数(n),并用所建立的动力学模型对液化过程进行了模拟计算,模拟结果表明WSO和VO收率随停留时间增加而减少,而HO和GAS则随停留时间增加而增加,这一规律与实验数据变化一致。以实验数据对动力学模型进行验证,各集总模拟计算值与实验值相关系数在0.9345～0.9995之间,吻合较好,表明所建立的动力学模型是可信的,所采取的遗传算法结合非线性规划求解策略是可行的。     

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。     

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。     

煤焦油沥青质加氢转化动力学

在反应温度为350～410℃,反应时间为30～150min条件下,于高压反应釜内对煤焦油进行催化加氢实验,开展沥青质加氢转化动力学研究,构建沥青质、油、焦炭和气体之间四集总反应动力学模型,根据实验数据拟合一系列动力学参数。结果表明,在催化加氢反应条件下,煤焦油沥青质转化率高达62.1%,主要转变成油相。在沥青质加氢转化动力学模型中,气体、油相和焦炭生成均近似符合一级反应动力学模型。沥青质转化反应活化能较低为44.027 kJ/mol,说明催化加氢反应条件有利于沥青质加氢裂解反应。沥青质转化成油相、气体和焦炭3个平行反应中,活化能分别为76.250,64.107和55.418 kJ/mol,说明在本研究的催化加氢反应条件下,提高反应温度有利于沥青质往油相生成方向进行。     

乙基环己烷催化裂解制低碳烯烃反应动力学

利用小型固定床实验装置研究了乙基环己烷在基于ZSM-5分子筛介孔催化剂上的裂解性能,发现乙基环己烷具有较好的裂解性能,原料转化率在80%以上,乙丙烯收率（质量分数）可达41%,低碳烯烃收率（质量分数）接近50%,液体产物主要是苯、甲苯、二甲苯等芳香烃。同时考虑乙基环己烷催化裂解过程中的热反应与催化反应,建立了包含14个反应的动力学模型。基于4个反应温度下的裂解实验数据,求取了反应动力学模型的参数。求得的表观活化能均在90 kJ·mol^-1以下,主要组分收率的模型预测值与实验值的平均相对误差不高于10%。