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。     

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。     

重整分离器数学模拟模型的建立和应用

阐述了重整反应产物分离器数学模拟模型的建立原理,介绍了重整反应各集总组分适用的应用于含氢烃类物系的气-液相平衡模型,并指出了该模型使用的关键问题,提出了该模型中简便实用的R-K状态方程气相压缩因子的解法和步骤。建立了用于工程设计的重整反应产物分离器数学模拟模型,并与文献中重整分离器仿真模型的数据进行了对比。该分离器数学模拟模型的计算结果与2组重整分离器工业数据进行了比较,模型计算的气相产物组成、液相产物组成、气相产物流量及液相产物流量的最大相对偏差分别为2.60%,5.59%,0.65%和0.48%,上述各项最大相对偏差均低于文献重整分离器仿真模型计算的结果。该分离器数学模拟模型已置于连续重整反应模拟计算软件包中并用于4套超低压连续重整装置的可行性研究。     

催化重整反应动力学模型的建立及其工业应用(2)——催化重整反应动力学数学模型的建立

主要讨论重整反应宏观动力学方程的建立以及径向重整反应器和轴向重整反应器模型的建立;相应推导出了径向反应器和轴向反应器的微分方程组,为重整反应过程计算机模拟提供了理论依据.     

柴油蒸汽重整制氢贵金属催化剂的研究进展

与部分氧化重整、自热重整相比,蒸汽重整相对温和,反应温度低,氢产率高,是柴油制氢的有效技术之一.贵金属催化剂因优异的催化活性在柴油蒸汽重整制氢的应用中备受关注.从催化剂的活性组分、助剂、载体、制备方法及催化剂失活等方面进行综述,指出通过添加助剂和开发制备方法及结合探索贵金属活性组分自身抗失活性质,可明显提高贵金属活性组...     

催化重整发展问题的探讨

介绍了催化重整装置的反应条件和催化剂的重要性;评价了国外迅速发展的连续重整装置的技术特点及其灵活性,即根据市场需要,既可以多生产高辛烷值汽油组分,也可以多生产芳烃和氢气;指出我国发展连续重整势在必行.对我国老重整装置的挖潜改造提出了建议.     

二甲醚水蒸气重整催化剂的研究

采用二甲醚水解活性组分与甲醇重整活性组分机械混合的方式,制备了一系列二甲醚水蒸气重整(DMESR)双功能催化剂。分别考察了不同二甲醚水解活性组分和甲醇重整活性组分对催化性能的影响,活性测试结果表明,γ-Al2O3是最佳二甲醚水解活性组分,CuMn复合氧化物是最佳甲醇重整活性组分。两者按适当比例混合而成的CuMn/γ-Al2O3双功能催化剂具有较好的DMESR综合性能,且其最佳反应温度为350℃。在常压、350℃时,DME转化率为98.1%,H2选择性为97.5%,H2收率95.6%。     

连续重整反应模拟计算软件包的建立和应用

利用连续重整反应器数学模型等多种模型,开发了连续重整反应模拟计算软件包。通过国产超低压连续重整工业装置模拟计算,对连续重整反应模拟计算软件包进行了验证,C~+_5液体产品收率、芳烃产率和纯氢产率与对应实际值的绝对偏差分别为0.50%,0.94%和0.03%。计算值与实际值吻合较好,表明该软件包具有较好的可靠性与准确性,达到了工业应用的要求。连续重整反应模拟计算软件包计算功能齐全,能根据用户提供的重整原料油组成及性质和重整产品要求,为装置可研和设计提供全面而详尽的设计基础数据。该软件包也为提高连续重整装置的设计效率和优化设计方案提供了有效的工具。它还可用于研究重整反应操作条件(如反应温度等)对液体产品收率和芳烃、氢气等产率的影响。     

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。     

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.     

催化重整反应条件的优化

分析了重整C+5产品收率与产品辛烷值随反应条件的变化规律.提出将重整C+5产品收率与产品辛烷值之积(K)的极大值作为最优重整反应状态的目标值,给出了重整反应条件的优化方法.系统分析和研究了重整反应条件如重整反应温度、反应压力和催化剂装填比等对K的影响规律,为催化重整工艺的优化提供了一个理论依据.     

催化重整装置提高效益的措施

受市场需求变化影响,石油化工产品价格大幅下跌,继续生产石油苯已没有经济效益.某石化公司炼油厂催化重整车间通过改变工艺控制参数提高预分馏系统的拔出率,脱除重整反应进料中苯的前驱体含量,降低了重整生成油中的苯含量.停工抽提单元,在满足汽油调和要求的同时增加了高辛烷值汽油调和组分产量,从而达到提质增效的目的.     

烃类重整催化剂及其烃类重整的方法

发明提供了适用于各种烃类重整的催化剂以及包括使用该催化剂制备氢气或合成气的烃重整方法。本发明的烃重整用催化剂包括含有二氧化铈的氧化铝载体和负载在载体上的组分a、组分b和任选的组分c,组分a是至少一种选自钌、铂、铑、钯和铱的元素;组分b是钴和／或镍,组分c是碱土金属。当通过使用该催化剂进行烃的蒸汽重整、自热重整、部分氧化重整或二氧化碳重整时,能够生成氢气或合成气。     

大处理量下重整生成油芳烃产率的提升对策

中国石油化工股份有限公司洛阳分公司连续重整装置随着处理量提高,生成油芳烃产率持续下降,从原料性质、预分馏塔分离精度、重整催化剂活性、反应系统水氯平衡控制等方面分析认为,重整进料中轻组分含量高、芳烃潜含量低、重整反应苛刻度偏低、催化剂酸性功能发挥不足等是主要原因。采取改造石脑油进料流程、优化预处理双塔操作、提高重整反应苛刻度、控制系统水氯平衡等措施优化后,装置处理量提高到了100 t/h,达到了设计负荷的114.3%,同时,重整生成油液体收率和芳烃含量指标有效提升,芳烃产率由62.7%提高到了65.5%以上,实现了装置挖潜增效和长周期平稳生产。     

甲烷干法重整催化剂抗积碳性能的研究进展

通过甲烷干法重整，可实现甲烷与二氧化碳两种温室气体的有效利用，从而缓解环境压力，并且制得的合成气还可以应用于费托合成、羰基合成等工业途径。但由于甲烷干法重整存在催化剂积碳现象，导致催化剂失活、转化效率降低，对该方法的工业化应用产生了不利影响。为了解决积碳问题，提升催化剂的抗积碳性能，首先对不同催化剂作用下甲烷干法重整的反应机理以及积碳来源进行了综述，随后论述了催化剂的活性组分、载体以及助剂对积碳的影响。对反应机理的分析表明，虽然目前还没有一种反应机理能适用于所有催化剂，但可以确定的是，甲烷的深度裂解是产生积碳的主要原因。活性组分的负载量和催化剂组分之间的相互作用会改变活性组分分散度和对应的金属氧化物在反应中的氧化还原过程，进而对积碳量产生影响；载体的结构会影响催化剂的物理化学性质，并且其酸碱性也会改变催化剂反应性能，最终影响催化剂的抗积碳性能；助剂也有类似的效果。最后对用于甲烷干法重整反应的催化剂的发展前景进行了展望，为未来开发适用于甲烷干法重整工业生产的催化剂提供参考。     

二甲醚部分氧化重整反应器的数值模拟与分析

为研究二甲醚部分氧化重整反应器内不同气体组分的分布情况,建立了描述反应器内复杂物理化学过程的二维数学模型。利用流体计算软件STAR-CD对模型进行了稳态计算,得到了反应器内不同混合气体组分体积含量的分布情况。为了验证模型的可靠性,在自行设计的试验台上测试了反应器内气体体积含量,经比较计算值与试验值吻合良好,因此模型能够较准确地预测反应器内气体组分的分布。应用数学模型研究了进气流速与燃空比对重整反应的影响,结果表明随流速的增加,重整气中二甲醚与空气的含量增加,氢气与一氧化碳的含量减少;在空气不足的情况下,随燃空比的增加,重整气中氢气与一氧化碳含量减少。     

催化重整反应动力学模型的建立及其工业应用(5)——重整反应模拟软件的开发与应用

经工业数据验证,CRESS重整反应模拟软件计算结果可靠,准确,精度较高;并利用CRESS软件对重整反应的操作条件的影响进行了考察,对寻求最优操作温度进行了讨论,为提高重整装置设计效率,优化设计方案提供了有效的计算工具。     

重整生成油烯烃含量高的原因分析

中海油气(泰州)石化有限公司1.0 Mt/a逆流移动床连续重整装置采用中国石化自主开发的催化剂逆流移动床工艺技术,以直馏石脑油和加氢裂化重石脑油为原料,生产C~+_6组分(辛烷值RON为103)的重整生成油。装置运行中存在因生成油烯烃含量较高,导致下游芳烃抽提装置白土更换频繁、换剂费用较高以及产生的危险废物难以处理的问题。从重整进料、再生催化剂注氯量、重整反应机理、重整生成油烯烃组成、重整反应温度等方面对装置进行了综合分析,结果表明:调整重整反应苛刻度不能大幅度降低重整生成油中的烯烃含量;在脱戊烷塔前增设液相加氢反应系统替代白土脱除烯烃,可以保证芳烃产品的溴指数及其他指标合格,重整生成油溴指数低于200 mgBr/(100 g),芳烃产品溴指数低于20 mgBr/(100 g)。     

重整操作压力降低对催化剂性能的影响

为了满足增产高辛烷值汽油组分及芳烃的需要,重整操作压力有进一步降低的趋势。本文就重整操作压力降低后,对催化剂上主要反应如脱氢环化、脱氢异构化、裂解以及积炭等的影响进行了阐述,并从催化剂角度提出降压的限度问题。