催化重整集总反应动力学模拟

在Smith集总反应动力学模型基础上,建立催化重整轴向和径向反应器的数学模型,对工业装置进行模拟。并利用实际生产操作数据,对Smith模型动力学参数进行了优化。用优化后的模型对装置进行模拟计算,其结果与实际操作吻合较好。     

芳烃型催化重整集总反应动力学模型

按集总理论指导原则,从催化重整反应机理出发,针对以生产芳烃为主要目的的重整装置,提出了1个包含27个集总、52个反应的催化重整反应动力学模型,并以移动床连续重整径向反应器为基础建立了相应的数学模型.该模型将C8芳烃进一步细分为乙苯和二甲苯2个集总,将C9芳烃进一步细分为三甲苯、甲乙苯和丙苯3个集总.采用工业实测数据估计了相应的111个模型参数.结果表明,所得动力学参数符合经典的双功能催化重整反应机理,由失活常数结果可见,酸中心失活比金属中心失活更为严重.通过UOP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各反应物出口质量含量和催化剂出口积炭含量.该模型可为芳烃型重整装置的优化及产品组成预测提供重要依据.     

芳烃型催化重整集总反应动力学模型研究

按集总理论指导原则,从催化重整反应机理出发,针对以生产芳烃为主要目的的重整装置,提出了一个包含27个集总、52个反应的催化重整反应动力学模型,并以移动床连续重整径向反应器为基础建立了相应的数学模型。该模型将C8芳烃进一步细分为乙苯和二甲苯2个集总,将C9芳烃进一步细分为三甲苯、甲乙苯和丙苯3个集总。采用工业实测数据估计了相应的111个模型参数,结果表明,所得动力学参数符合经典的双功能催化重整反应机理,由失活常数结果可见酸中心失活比金属中心失活更为严重。通过UOP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各反应物出口质量含量和催化剂出口积炭含量。该模型可为芳烃型重整装置的优化及产品组成预测提供重要依据。     

基于结构导向集总的催化重整分子水平反应动力学模型

为了从分子水平揭示催化重整反应过程的转化规律,基于结构导向集总理论,设计了14个结构单元来描述催化重整反应体系中的312种分子。根据催化重整反应机理,制定了包括裂化、异构化、环化、芳构化等反应的78条反应规则来描述催化重整过程的分子反应行为,构建了包含1628个反应的催化重整反应网络。结合反应动力学常数计算,建立了分子尺度的催化重整反应动力学模型,并采用改进的Runge-Kutta法进行求解。通过与不同工艺条件下的实验数据比较,验证了模型的可靠性。利用所建模型分析了反应温度、压力、空速等操作条件对重整反应过程的影响规律,揭示反应器中芳烃、环烷烃、异构烷烃和正构烷烃等烃类分子的转化规律,获得催化重整产物分子组成及其沿反应器的分布规律。该模型可以指导催化重整装置实现芳烃收率和液体收率的双目标优化。     

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。     

十六集总催化重整动力学模型的建立与程序设计

本文根据催经重整反应机理和连续重整的反应特征，建立了十六集总的催化重整反应网络动力学模型，最后编制出可以为工业装置应用的计算连续重整物料产率的ＦＯＲＴＲＡＮ程序。     

连续催化重整集总模型参数估计效率的优化

连续催化重整(简称重整)过程的流程模拟需要高效精准的模型,目前多采用先根据反应物动力学特性划分集总,建立初始模型,然后使用实验室或实际生产数据对模型进行参数估计的方法。但由于集总组分之间反应速率相差较大,模型存在较强刚性,导致模型参数估计困难,存在耗时长、收敛性差的问题。针对上述问题,提出了使用准稳态假设简化集总模型中刚性组分计算的方法,先将刚性集总模型转换为非刚性集总模型,再对该模型进行参数估计。结果表明,对于连续重整带刚性30集总模型,该方法可有效简化集总模型,在基本不降低模型计算精度的条件下,显著提升了模型参数估计效率。     

重油接触裂解制乙烯集总反应动力学模型研究

从重油接触裂解 (HCC)工艺特点出发 ,在分析HCC工艺原料油结构族组成、考察不同原料油HCC反应行为的基础上 ,利用集总的方法 ,建立了HCC工艺 1 6集总反应动力学网络 (物理模型 ) ,并推导建立了数学模型。该模型体现了反应温度、反应压力、剂油比、水油比及催化剂活性等因素的影响 ,能够比较准确地描述HCC工艺的反应行为。采用分层测定和多参数估算方法 ,求取了反应网络中 70个反应速率常数和相应的活化能 ,并对该模型进行了实验验证。结果表明 ,模型计算值与实测值吻合良好 ,各产品产率计算值与实测值的绝对偏差一般在 0 5%左右 ,表明该软件具有较高计算精度和良好的预测能力     

重质裂解原料集总反应动力学模型的研究

用大庆石油学院自建小型裂解试验装置对大庆石脑油进行了五个温度、四个停留时间和四个汽烃比共80次试验。首次用集总的方法对大庆石脑油建立了八集总、十八个反应的集总动力学模型，并根据上述试验数据，用Marquardt^＋＋法编写的Matlab语言程序进行了优化计算，求得了该石脑油的反应速度常数、指前因子和活化能。将模型计算结果与试验数据进行了对比，结果表明，该模型能较好地描述石脑油的裂解规律，为用计算机模拟重质裂解原料提供了基础数据。     

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。     

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。     

加氢渣油催化裂化七集总动力学模型的建立

以加工加氢渣油的茂名石化3^＃重油催化裂化装置的工业数据为基础，针对加氢渣油的特点，提出了以渣油四组分作为划分原料集总基础的催化裂化七集总动力学模型。通过变尺度法（B-F-G-S）和龙格库塔法确定动力学参数，并通过工业实测数据验证，表明该模型具有良好的拟合性和外推性，较好地反映了加氢渣油催化裂化反应规律。     

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。     

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。     

催化裂化回炼油加氢精制反应十一集总宏观动力学模型

针对催化裂化回炼油加氢精制反应特点,运用集总方法对催化裂化回炼油及其加氢精制油中烃类组成进行十一集总划分,并通过MatLab软件对各集总加氢精制反应动力学方程进行模拟计算,建立了催化裂化回炼油加氢精制反应十一集总宏观动力学模型。所建模型可体现不同烃类间加氢反应性能的差异;加氢反应网络可反映催化裂化回炼油的加氢精制反应过程;在计算过程中设定各集总质量分数反应级数为一级,求出其他动力学参数数值。验证实验表明,该模型可较好地预测催化裂化回炼油在一定加氢条件下的烃类组成分布。     

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。     

重油催化裂化MIP工艺集总动力学模型

 根据催化裂化反应机理及MIP工艺的特点,开发了重油催化裂化12集总反应动力学模型。以公开发表的MIP工艺装置数据为基础,对模型参数进行验证计算。结果表明,模型对原料及柴油采用结构族组成划分集总,准确反映了不同碳原子结构反应性能的差异,并减少了反应途径数目。通过分步求解法求取反应动力学参数,有效减少了需同时估计的动力学参数个数,并提高了参数估计结果的精度和可靠性;计算值与实测值拟合良好。反应速率常数和活化能的分析结果表明,模型参数很好地反映了实际反应规律。     

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。