用正交配置法模拟加氢裂化反应器

结合物料平衡、能量平衡和加氢裂化反应动力学方程,按照加氢裂化反应的特点,建立了加氢裂化反应器6集总动态机理模型。反应动力学采用原料油、柴油、航空煤油、重石脑油、轻石脑油、气体6集总模型。对总动态机理模型提出了正交配置法和龙格-库塔法相结合的求解方法。新的求解方法计算量小、精度高,并且能求得微分数学模型的近似解析解。应用6集总动态机理模型对加氢裂化反应器进行了模拟,考察了模型的预测精度。模拟结果表明,该模型能较好地模拟和预测加氢裂化产品的收率分布和反应器的温度分布,具有较高的预测精度,模型可靠。     

基于LSTM的润滑油加氢装置产品预测和基于RF的操作优化相关性分析

基于某炼油厂润滑油加氢装置的生产工艺及实际生产数据,采用Aspen HYSYS软件建立了润滑油加氢装置的生产过程机理模型,并用随机抽样的方法验证了模型的有效性;然后根据生产工艺条件运行机理模型,扩展了装置的产品预测数据集。对比BP神经网络,采用LSTM(Long Short-Term Memory)神经网络,以加氢裂化反应器入口温度、加氢异构反应器入口温度、加氢后精制反应器入口温度、加氢裂化后常压分馏塔塔顶温度、加氢异构常压分馏塔塔顶温度、加氢裂化反应器压力、加氢异构反应器压力为输入,以轻质润滑油常温常压下的质量流量、40 ℃运动黏度、闪点和倾点4个目标为输出建立了预测精度更高的产品预测模型。通过随机森林(RF, Random Forest)算法对该装置产品预测数据集的输入特征变量与输出目标变量进行了相关性分析,确定了特征重要度排序,得到了不同生产目标对应的优化操作方案。     

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.     

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。     

采用人工神经网络方法建立加氢裂化反应体系模型

本文用BP神经网络技术建立某2.80 Mt/a蜡油高压加氢裂化装置反应系统,较好的预测了原料量、各段反应器进口温度和冷氢导入量对系统产品分布和各段反应器出口温度的影响,模型精度较高,特别是温度预测误差小于0.1 ℃,并具有较好的再现性及泛化能力,可以用于指导生产操作。     

提高尾油质量加氢裂化新技术的首次工业应用

本文介绍了新型RN-32加氢精制催化剂和RHC-1加氢裂化催化剂组合在燕山分公司130万吨/年加氢裂化装置上的首次工业应用情况。工业应用结果表明，精制催化剂的脱氮性能优越；加氢裂化催化剂的开环能力较强，在原料性质不断劣质化的情况下，仍能获得高收率的加氢裂化尾油，为蒸汽裂解制乙烯装置生产了充足、优质的原料。通过催化剂精制床层提温速率、裂化催化剂床层温升、提温速率以及反应器压差的变化等角度分析可见，催化剂的稳定性较好，能够满足装置长周期运转的需要。因此认为，新催化剂组合的工业应用是成功的，能为燕山石化带来较好的经济效益。     

连续重整反应34集总动力学模型的建立和应用

根据集总理论和催化重整的反应机理,基于工业连续重整装置,提出了一个包含34个集总组分、82个反应的连续重整反应动力学模型。该模型的所有通用于各套装置的装置因数是根据多套连续重整装置工业数据进行验证后而确定的。所选估算的通用装置因数,符合经典的双功能催化重整反应机理。随后又建立了连续重整径向反应器数学模型。通过连续重整工业装置的模拟计算对模型进行了验证,结果表明,该模型能较准确地预测重整产品各组分的产率。该模型可为连续重整工业装置的模拟和操作优化及产品组成预测提供重要依据。     

重劣质油加氢轻质化反应体系热效应的模型建立与应用

以悬浮床管式加氢反应器加热套的加热炉瓦为研究对象,根据热量平衡原理,对重劣质油轻质化相对和绝对放热的数学模型进行了推导,建立了单位时间净放热量的简化模型,并将该模型应用到预测减压渣油在150 kg/d悬浮床中试加氢裂化装置中的运行情况.结果表明:通过模拟得到的反应放热曲线可以预测反应器内部状态,并且较反应器的压差和平均...     

中压加氢改质装置动态数学模型的开发

以加氢裂化集总动力学模型为基础建立了中压加氢装置的仿真培训系统,重点是表征反应器的开工过程,并开发相应的加氢精制和加氢裂化反应器动态数学模型,使其在较宽的工艺条件范围内与试验值吻合。在仿真培训系统的实际应用表明,所开发的模型逼真度高,可满足实时性的要求,能产生较好的培训效果     

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。     

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%。     

Application of a Continuous Kinetic Model for the Hydrocracking of Vacuum Gas Oil

Hydrocracking is one of the most versatile petroleum refining processes for production of valuable products including gasoline, gas oil, and jet fuel. In this paper, a five-parameter continuous lumping model was used for kinetic modeling of hydrocracking of vacuum gas oil (VGO). The model parameters were estimated from industrial data obtained from a fixed bed reactor operating at an average temperature of 400°C and residence time of 0.3 h. Product distributions were obtained in terms of the weight fraction of various boiling point cuts. The model parameters were estimated using the Nelder-Mead optimization procedure and were correlated with temperature. Comparison of experimental and predicted product distributions indicated that the model was successful in predicting the products from hydrocracking reactions.     

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。     

提升管反应器稳态模拟：器壁散热对过程的影响

修改Gupta等的催化裂化提升管反应器稳态模型,在能量衡算方程中添加器壁散热项,以模拟器壁散热对反应器的影响;使用FORTRAN编程语言实现稳态模型在AspenPlusTM软件中的求解;采用某炼油厂提升管反应器现场数据及文献结论,对修改的模型进行了参数校正及模型验证;利用经校正及验证的反应器模型,模拟预测了器壁散热对装置产物分布等的影响。器壁散热抑制了提升管内油气裂化反应,恶化了装置出口产物分布,从而表明了在工程设计及工业运行中加强提升管器壁保温的重要性。     

鼓泡床与环流反应器流动特性的比较

选用欧拉-欧拉多相流模型和RNGk-ε湍流模型对重油悬浮床加氢反应器流动特性进行数值模拟,分别模拟了一种鼓泡床反应器和两种不同导流筒直径的环流反应器,考察了重油-氢气实际体系在不同反应器内气含率和轴向液速的异同。结果表明,悬浮床反应器在操作条件下均形成液相循环流动;导流筒能够规整环流反应器内的流动,增大上升区和下降区的流速,增强混合,同时提高下降区的气含率,从而提高反应器内的整体气含率。通过比较说明,在使用喷嘴进料时,悬浮床加氢工艺选择环流反应器时流动特性更佳。     

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。