加氢裂化反应器数学模型的研究

以年产８０万吨催化加氢反应装置为背景，针对反应机理和产品结构，建立了以输出产品分类集总的加氢裂化反应器六集总模型，并分别对静态和动态模型进行了仿真研究，且用实测数据进行了验证。     

加氢裂化装置反应器的配管设计

对加氢裂化装置中加氢反应器在配管方面的设计特点和注意事项进行了探讨。     

正交配置在试井模拟中的应用

试井是指弱可压缩流体在多孔介质中的流动,而多孔介质的性质通常是由一类非线性的偏微分方程组来描述。方程组通常利用拉普拉斯变换或拉普拉斯变换的数值反演来求解,如Stehfest反演和Crump反演。然而并不是所有的试井问题都可以通过这些方法得到解决,一种新的变换方法如正交配置法和伽勒金法,可以更加有效、简便地对此类方程进行求解。但是,迄今为止,这些方法在实际应用上仍然受到限制。首要的任务是研究在理想的径向流系统中,正交配置法在弱可压缩流体的试井分析中应用的可行性。现在,不规则边界的非均质油藏的试井模拟技术得到了发展。由于主要关注的是正交配置模拟的可行性,所以没有必要研究更多的试井问题。然而,本文还是给出了一些典型实例的应用,并且将一些结果和数值反演所得到的结果进行了比较。给出了一种新的方法来数值模拟弱可压缩流体的流动,而且这种流动考虑了井筒储集和表皮效应的影响。同时,还表明了运用正交配置法进行试井模拟是切实可行的,并且在许多情况下,正交配置法得到的解要比拉普拉斯变换的数值反演所得到的解更加理想,但也有一定的不足之处。例如,压力导数的波动要是通过有限元的正交配置法来解决,那么就需要在编制程序时额外考虑到有限差分或者是拉普拉斯的数值反演。     

长期运行加氢裂化反应器应力分析

加氢裂化反应器是加氢装置的核心设备,长期在高温高压临氢状态下运行,且不断受到开停车时产生的热冲击,它的稳定运行对加氢装置的安全至关重要.以某石化公司加氢裂化反应器为研究对象,采用ANSYS有限元分析方法,建立有限元模型,对在正常与事故工况下运行的加氢裂化反应器应力状况进行分析,结果表明加氢裂化反应器的总体应力水平较低,母材2.25 Cr1Mo钢应力分布介于91～179 MPa,堆焊层应力分布介于135～ 157MPa,堆焊层出现屈服,应力最大值出现在凸台处,约200 MPa.加氢裂化反应器在飞温时也不会使材料发生明显的蠕变损伤,但是开停车或事故工况时的温度变化可能会导致反应器凸台支撑部位不锈钢堆焊层产生裂纹.     

加氢裂化反应器加权平均温度的模型验证与计算

在加氢裂化装置实际操作中采用先进过程控制时,需要计算加权平均温度.用动力学模型验证在一定范围内绝热加氢裂化反应器可以用一个平均温度来表征,并给出反应器加权平均温度的计算方法.     

基于反应热严格计算的加氢裂化反应器建模

Chevron模型是研究石油馏分窄集总加氢裂化反应动力学的基本模型,但它假设反应热恒定,即不管反应体系和反应条件如何,反应过程每消耗1kg新氢,都将释放21MJ反应热。无疑与实际不符。本文在反应过程氢、碳元素守恒的基础上,基于热力学状态函数法,提出了用反应物和反应产物集总标准燃烧热严格计算反应热的方法,取代恒反应热假设,改进了Chevron模型;同时基于反应温度误差和产品分布误差同时最小,用多目标遗传算法（NSGA-II）拟合模型参数,较之基于反应温度和产品分布总误差最小的传统GA拟合方法,大大提高了模型参数的精度。某200万吨/年蜡油加氢裂化装置反应器计算表明,新模型及NSGA-II参数拟合方法更能仿真实际操作,其产品分布预测精度比现有模型加GA拟合提高了14.0%。     

基于CAPE-OPEN标准的硫酸法烷基化反应器建模及全流程模拟

以针对DuPont公司Stratco工艺建立的硫酸法烷基化机理模型为基础,采用C++和COM技术开发了符合CAPE-OPEN标准的硫酸法烷基化反应器单元操作模块,该模块通过实现单元操作接口和热力学物性接口可与通用化工流程模拟软件进行交互;建立了便捷、友好的用户操作界面。将硫酸法烷基化反应器模块内嵌于Aspen Plus中,并借助于Aspen Plus本身的物性数据、热力学方法和常规单元操作模块可实现烷基化工艺的全流程模拟。实际案例验证表明,模拟结果与工业实际值吻合良好,说明所建立的CAPE-OPEN烷基化反应器模块稳定可靠,将对硫酸法烷基化装置的流程模拟、参数优化起到重要的指导作用。     

加氢裂化装置热壁反应器的首次检验与评估

镇海炼化股份有限公司炼油厂加氢裂化装置加氢裂化反应器运行了４年，首次开罐检验，其壁厚、母材和焊缝的性能与投用初期相比无多大变化，初始缺陷无扩展。反应器安全状况等级为二级，检定周期定为６年。     

加氢裂化预精制反应器床层压降升高浅析

加氢裂化装置,由于原料或某些其它原因,会引起预精制反应器压降的迅速升高,达到一定值后,迫使装置停车处理,严重影响装置的安全和长周期运行,经济上也带来重大损失。本文结合扬子石化公司的实际生产经验,介绍了压降升高的实际情况,分析了一些可能的原因,并对将要采取的一些措施提出了具体建议。     

加氢精制反应器中烃类轻度加氢裂化反应的研究

以脱除原料中硫、氮、氧、金属和芳烃部分饱和为目的的加氢精制反应器中也存在着烃类轻度的加氢裂化反应。介绍了原料经采用Ｍｏ－Ｎｉ／Ａｌ２Ｏ３催化剂的工业加氢精制反应器中原料沸程和组成变化的情况，分析了精制反应器中空速和温度对烃类加氢裂化反应的影响。     

国内器外再生催化剂在加氢裂化装置的应用

介绍了国内器外再生催化剂HC -K在加氢裂化装置的应用情况。通过与新鲜催化剂、国外再生催化剂的物化性质和应用的对比 ,对国内器外再生催化剂进行评价。结果表明 ,国内器外再生催化剂HC -K具有良好的脱硫、脱氮活性和较好的稳定性 ,且各项性能指标均满足生产实际需要     

2种重油悬浮床加氢反应器流体力学特性的比较

以重油悬浮床加氢常用的鼓泡床和环流反应器为研究对象,选用欧拉两相流模型和RNG k ε 湍流模型对其在重油 氢气实际操作体系和工况下进行计算流体力学(CFD)模拟,考察不同表观气速下(001~01 m/s)2种反应器内整体气含率、气含率和液速径向分布的异同。结果表明,2种反应器内均形成了液相循环流动,但环流反应器的流动特性优于鼓泡床反应器,因此在模拟工况下环流反应器更适合重油悬浮床加氢工艺。     

A Four Lump Kinetic Model for the Simulation of the Hydrocracking Process

Hydrocracking is a very important secondary refining process used to convert low value vacuum gas oils into high value fuels. The chemistry of the hydrocracking process is very complex due to the involvement of high molecular weight complex hydrocarbons in the reactions. Process modeling and simulation of the hydrocracking unit is very challenging due to the complexities of chemistry and the process. In the present work, a mathematical model is described to analyze the performance of the hydrocracking process in terms of product yields. A four lump discrete lumping approach is employed with a hydrocracking reaction scheme involving six reactions. The kinetic constants for the reactions were estimated by minimizing the error between the experimental and predicted yields of kinetic lumps. Experimental data reported by Ali et al. (2002) were used to validate the proposed model. The model predictions were found to agree well with the experimental data. The proposed model can be used to simulate the performance of commercial hydrocrackers using kinetic parameters estimated from pilot plant experiments.     

基于多孔介质加氢裂化反应器多相流数值模拟

采用欧拉多相流模型,通过建立多孔介质能量守恒模型、热量传递模型和质量传递模型,对加氢裂化反应器内的多相流动、传热和传质进行了数值模拟计算,得到了反应器内多孔介质床层的速度场、温度场、浓度场和压力分布。结果表明,多相流模型的选取、传热传质模型的建立、油品物性的计算和边界条件的设置能够较准确地描述三相流动状态及其分布状态。反应器入口处的流动状况将直接向内部传递,壁面流随流动而发展,其宏观描述为：在出口床层处径向体积分率曲线出现拐点,进而使流体在催化剂床层径向和轴向分布不均匀,气化率得到提升。为了获得反应介质与催化剂充分混合的流体分布状态,有效利用催化剂,反应器入口处的流动状态必须得到优化。     

A Four Lump Kinetic Model for the Simulation of the Hydrocracking Process

Abstract:

Hydrocracking is a very important secondary refining process used to convert low value vacuum gas oils into high value fuels. The chemistry of the hydrocracking process is very complex due to the involvement of high molecular weight complex hydrocarbons in the reactions. Process modeling and simulation of the hydrocracking unit is very challenging due to the complexities of chemistry and the process. In the present work, a mathematical model is described to analyze the performance of the hydrocracking process in terms of product yields. A four lump discrete lumping approach is employed with a hydrocracking reaction scheme involving six reactions. The kinetic constants for the reactions were estimated by minimizing the error between the experimental and predicted yields of kinetic lumps. Experimental data reported by Ali et al. (2002) Ali, M. A., Tatsumi, T. and Masuda, T. 2002. Development of heavy oil hydrocracking catalysts using amorphous silica-alumina and zeolites as catalyst supports. Applied Catalysis A: General, 233: 77–90. [CSA][Crossref], [Web of Science ®] , [Google Scholar] were used to validate the proposed model. The model predictions were found to agree well with the experimental data. The proposed model can be used to simulate the performance of commercial hydrocrackers using kinetic parameters estimated from pilot plant experiments.     

适用于薄片体对称性问题的正交配置表的构造及其应用

以Ｊａｃｏｂｉ和Ｌｅｇｅｎｄｒｅ正交多项式为基础，构造出配置点数从１至２０且适用于薄片体对称性问题的正交配置表，并将正交配置表用于求解薄片体吸附剂在间歇吸附器内的液相吸附偏微分方程。结果表明：配置点数Ｎ＝１０左右，即可满足计算精度要求。因此，正交配置法具有所需节点数少、计算量小和能适应模型变化等优点。     

丙烯腈流化床反应器性能的模拟优化

针对中国石油化工股份有限公司齐鲁分公司腈纶厂丙烯腈装置应用新技术改造后,反应器性能发生较大变化,丙烯腈收率达不到设计值的情况,建立了多釜串反应器模型,利用该模型对操作参数进行优化,分析了反应器性能出现异常的可能原因,并制订了相应措施。模拟结果表明,该模型基本反映了床层中的传递和反应特性,可用于反应器模拟和分析。利用该模型得到的优化操作参数为:氨气与丙烯的摩尔比1.12～1.15、空气与丙烯的摩尔比9.5～10.0、操作压力0.145～0.155 MPa、操作温度435～445℃。技术改造后反应器性能发生较大变化的主要原因是扩能幅度太大,催化剂装填量增加,总进气量增加,造成床层偏高,深度氧化加剧。在调整了反应器的操作参数及采取降低投料负荷、减少催化剂装填量、反应器上部高出换热管的部分设简易内构件等措施后,丙烯腈收率一直保持在较好水平。     

乙烯氧化制环氧乙烷反应器模拟

用一维和二维数学模型模拟了乙烯氧化制环氧乙烷反应器．模拟结果与工业实际生产的数据吻合较好。用二维模型模拟了各种因素对反应的影响，对挖掘催化剂的潜力和指导实际生产提供依据。     

14Mt/a加氢裂化装置反应系统的标定

通过对加氢裂化装置的标定分析 ,找出与设计上存在的差距 ,提出了解决方案 ,进一步完善装置和优化操作