四氢萘在含USY分子筛Mo－Ni加氢裂化催化剂上反应的研究

在国产３８２５型加氢裂化催化剂上，利用连续流动固定床微型反应装置，在４．５～８．５ＭＰａ和３２０～３８０℃条件下，测定了四氢萘加氢反应动力学数据，建立了四氢萘加氢裂化的反应网络和动力学模型。     

NiMo/HY催化剂上四氢萘加氢裂化反应网络与热力学平衡分析

采用固定床反应器对四氢萘在NiMo/HY工业催化剂上的加氢裂化反应过程进行了研究,考察了反应温度对产物分布的影响,提出了四氢萘加氢裂化反应网络。该网络包含加氢、异构、脱氢、开环、脱烷基等12个反应,通过热力学计算,得到了这些反应的平衡常数,并据此求得各类产物的平衡收率及其随温度、压力和氢气/四氢萘（摩尔比）的变化规律。由热力学平衡分析得到的产物收率随反应条件的变化规律与实验结果较为吻合,表明本文构建的反应网络可以较好地描述NiMo/HY催化剂上的四氢萘加氢裂化反应体系。     

NiMo/HY催化剂上四氢萘加氢裂化反应网络与热力学平衡分析

采用固定床反应器对四氢萘在Ni Mo/HY工业催化剂上的加氢裂化反应过程进行了研究,考察了反应温度对产物分布的影响,提出了四氢萘加氢裂化反应网络。该网络包含加氢、异构、脱氢、开环、脱烷基等12个反应,通过热力学计算,得到了这些反应的平衡常数,并据此求得各类产物的平衡收率及其随温度、压力和氢气/四氢萘(摩尔比)的变化规律。由热力学平衡分析得到的产物收率随反应条件的变化规律与实验结果较为吻合,表明本文构建的反应网络可以较好地描述Ni Mo/HY催化剂上的四氢萘加氢裂化反应体系。     

高温下工业NiW/Al2O3催化剂上萘的加氢饱和反应

在中压固定床中,高温条件下研究了工业NiW/Al2O3催化剂上硫化氢气氛中反应温度、反应压力和空速对萘加氢饱和反应过程的影响。实验结果表明,在液时空速为10—30 h-1,氢油体积比为800,高反应温度区320—380℃的实验条件下,萘加氢主要生成四氢萘和十氢萘,而进一步加氢裂化产物较少;提高反应温度,萘转化率和四氢萘的收率下降,加氢裂化产物略有升高,表明高温不利于芳环的加氢饱和;提高加氢反应压力,萘的转化率和四氢萘的芳环加氢程度提高;综合反应结果,提出了高温条件下萘加氢的简化可逆连串反应途径。     

双组分金属类型对四氢萘加氢裂化反应性能的影响

以Beta分子筛为载体,采用等体积浸渍法制备不同双组分金属类型(Ni-Mo、Ni-W和Co-Mo)加氢裂化催化剂,利用XRD、BET、NH3-TPD、Py-IR和H2-TPR等对催化剂进行表征。在固定床连续加氢反应器上考察催化剂对四氢萘加氢裂化性能的影响,结果表明,催化剂CAT-a(Ni-Mo/Beta)有较适宜的比表面积和孔体积,酸量和酸强度最大,四氢萘转化率和BTX选择性最高。以Ni-Mo/Beta催化剂为研究对象,考察不同金属负载量对催化剂物化性质及四氢萘反应性能的影响,结果表明,Beta分子筛载体上金属负载质量分数18%的催化剂最适宜四氢萘加氢裂化多产BTX类物质。     

Ni-Mo-P/Beta-ZSM-5催化剂对四氢萘加氢裂化性能的研究

分别以改性Beta分子筛、ZSM-5分子筛以及两者按不同比例复配的分子筛作为载体的酸性组分,采用等体积浸渍法制备Ni-Mo-P型加氢裂化催化剂,分别记为CAT-B、CAT-Z、CAT-BZ。利用BET比表面积测定、X射线衍射(XRD)、氨程序升温脱附(NH3-TPD)、吡啶吸附红外光谱(Py-IR)及氢程序升温还原(H2-TPR)等技术手段对催化剂样品进行系列表征分析。以四氢萘为模型化合物,在固定床连续加氢装置上考察制备的分子筛型加氢裂化催化剂的反应性能。研究结果表明:改性Beta分子筛和ZSM-5分子筛复配的催化剂CAT-BZ-3具有较适宜的比表面积和孔结构,相比于催化剂CAT-B和CAT-Z具有优异的酸量和酸强度,并且其表面的活性金属易于还原,在载体上的分散性较好。对催化剂进行活性评价认为,分子筛复配制得的催化剂具有较高的四氢萘加氢裂化催化活性,其中催化剂CAT-BZ-3的四氢萘转化率及BTX选择性最高。     

四氢萘加氢裂化反应动力学

在连续流动的微反装置上,研究了四氢萘加氢裂化反应动力学,探讨了加氢裂化催化剂活性中心与反应表观活化能的关系。结果表明,四氢萘加氢裂化反应为拟一级反应。在８．５ＭＰａ时,其表观活化能为１３２．７４８ｋＪ·ｍｏｌ－１。在６．５ＭＰａ时,当反应温度高于３６０℃,强酸中心与弱酸中心同时活化,活化能从８７．２７４ｋＪ·ｍｏｌ－１提高到１０３．２７６ｋＪ·ｍｏｌ－１     

四氢萘加氢裂化反应动力学

在连续流动的微反装置上,研究了四氢萘加氢裂化反应动力学,探讨了加氢裂化催化剂活性中心与反应表现活化能的关系。结果表明,四氢萘加的氢裂化反应为拟一级反应。在８．５ＭＰａ时,其表观活化能为１３２．７４８ｋＪ．ｍｏｌ＾－１。在６．５ＭＰａ时,当反应温度高于３６０℃,强酸中心与弱酸中心同时活化,活化能从８７．２７４ｋＪ．ｍｏｌ＾－１提高到１０３．２７６ｋＪ．ｍｏｌ＾－１。     

ZSM-5/USY/Beta分子筛催化剂对四氢萘加氢裂化制备BTEX的性能研究

分别采用ZSM-5、USY、Beta 3种分子筛通过等体积浸渍法制备了Ni Mo/ZSM-5、Ni Mo/USY、Ni Mo/Beta 3种催化剂,分别标记为cat-1、cat-2、cat-3。利用XRD、NH3-TPD、SEM对催化剂进行表征分析,在固定床反应器上以四氢萘作为模型化合物,研究其加氢裂化制备BTEX的催化性能,考察了四氢萘加氢裂化的工艺条件,并探讨了加氢裂化机理。结果表明,Beta分子筛制备的催化剂cat-3金属组分颗粒大小均匀,呈现出高度分散的状态,并且酸量适中。在反应温度为400℃、氢油比为600、反应压力为4MPa、2h-1空速的最佳反应条件下,与cat-1、cat-2相比,cat-3具有最佳的四氢萘转化率和BTEX选择性,分别高达95%和70%左右。     

多级孔分子筛对四氢萘加氢生产轻质芳烃的影响

以多级孔Y分子筛为酸性组分,四硫代钼酸铵为金属前驱物,采用孔饱和浸渍法制备预硫化型催化剂,采用XRD、BET、TEM、NH3-TPD和Py-IR等分析方法表征分子筛结构性质。以四氢萘为模型化合物,在高压加氢微反装置上考察多级孔Y分子筛对四氢萘选择性加氢裂化性能的影响。结果表明,与参比分子筛相比,介孔比例高、介孔孔径尺寸适宜、介孔集中度高和酸性适中的多级孔Y型分子筛能够强化四氢萘转化及提高C_6~C_(10)和C_6~C_8单环芳烃收率;介孔孔径尺寸过大或介孔集中度低会提高重产物收率。实验条件下,C_6~C_(10)和C_6~C_8单环芳烃收率分别可达41.5%和24.0%。     

Hydrocracking of diphenylmethane and tetralin over bifunctional NiW sulfide catalysts supported on three kinds of zeolites

Hydrocracking reactions of diphenylmethane and tetralin were carried out over three kinds of zeolites with or without NiW sulfide to discuss the roles of catalytic bifunctionality in two types of hydrocracking reactions. It was found that strong acid sites were not needed for the hydrocracking of diphenylmethane, while the conversion of tetralin required relatively strong acid sites. Ultra-stable Y zeolite with strong acidity exhibited high hydrocracking activity for both reactions. In contrast, mordenite catalysts did not show high activity for either hydrocracking, though isomerization of tetralin and excess hydrocracking to gaseous products proceeded. The superior performances of ultra-stable Y zeolite in the tetralin hydrocracking were suggested to be related to the hydrogen transfer ability. In most cases, the loading of NiW sulfide enhanced catalytic activity. In the diphenylmethane hydrocracking, the role of NiW sulfide was found to supply active hydrogen to the hydrocracking active sites on zeolite and to prevent polymerization of benzyl cations. In the tetralin hydrocracking, the dehydrogenated products from tetralin were re-hydrogenated over NiW sulfide.     

加氢裂化反应动力学建模研究进展

加氢裂化是炼油与石化行业的关键技术,借助反应动力学建模以及软件模拟技术来深入认识加氢裂化反应机理并指导生产,优化装置操作条件,可以给企业带来显著的经济效益.本文主要对利用集总法来模拟加氢裂化反应过程动力学的相关研究进行了综述,包括基于生产方案划分的集总、离散集总以及连续集总建立的反应动力学模型[微软用户1],重点介绍了这三类集总模型的建模思路及发展现状,对不同模型的优缺点和反应网络进行了详细的对比分析,其中连续集总模型能够充分考虑混合物性质、反应途径以及切割方案变化的影响,进而实现对加氢裂化这一复杂体系反应器的模拟,准确预测其产品分布和产品性质.同时,本文还指出未来加氢裂化反应动力学建模深入研究的方向,将集总法建模和分子法建模有效结合,开发出一个全面的混合动力学模型,将是未来加氢裂化反应器模拟中一项很有意义并且具有挑战的工作.     

Model discrimination in hydrocracking of vacuum gas oil using discrete lumped kinetics

In this work, a discrete lump kinetic model for hydrocracking is developed from continuous kinetics using carbon number and true boiling point as the basis. The typical global reactions that occur in hydrocracking are isomerization and cracking. The latter reaction is assumed to model the hydrocracking process. The C–C bond cleavage in hydrocracking is a binary process in which only two products are formed in each scission. The product yield distribution is assumed to be defined by the stoichiometric kernels. This describes the frequency distribution of the reactions, which each lump undergoes. The preexponential factor and activation energy of the lumped rate coefficients are estimated by regression. The applicability of the proposed method is validated using data cited in the literature.     

加氢裂化全流程模拟的集总转换

加氢裂化流程的复杂性使得对其进行的模拟很难达到指定的精度。反应部分与分馏部分处于同一模型中,但是分别适合于两种不同的集总,使用同一集总则会降低模拟精度。本文提出了集总转换的思想,对反应器出料的蒸馏曲线进行插值、切割和归一化运算,结合出料的质量和体积信息计算出分馏集总下的虚拟组分质量和体积,最终计算出适合分馏塔模型的分馏集总的物性参数表。这一方法可以显著提高模拟的精度。     

加氢裂化反应动力学模型研究及应用进展

加氢裂化技术在石化行业中的地位已举足轻重。为深入了解加氢裂化反应规律、优化工业装置运行工艺条件和产品分布,实现炼化企业智能化和效益最大化的目标,科研人员对加氢裂化反应动力学模型做了广泛的研究。对加氢裂化反应动力学模型相关研究及应用进展做了综述,介绍了加氢裂化反应动力学模型研究历程,研究目标从初期简易宏观的关联模型发展为按馏程或其他生产方案需求划分的传统、连续集总模型,再进一步发展为复杂微观的分子集总模型;概述了不同加氢裂化反应动力学模型的应用情况,突出说明了传统集总模型的工业实用性和分子集总模型原料、产品适用性;指出有效地将关联、集总模型（尤其是分子集总）结合利用,开发一种全面的混合动力学模型,将是未来加氢裂化以及其他石油加工过程反应动力学模型研究中极具意义和挑战的工作。     

Investigation of the liquid recycle in the reactor cascade of an industrial scale ebullated bed hydrocracking unit

One of the commercial means to convert heavy oil residue is hydrocracking in an ebullated bed. The ebullated bed reactor includes a complex gas–liquid–solid backmixed system which attracts the attention of many scientists and research groups. This work is aimed at the calculation of the internal recycle flow rate and understanding its effect on other parameters of the ebullated bed. Measured data were collected from an industrial scale residual hydrocracking unit consisting of a cascade of three ebullated bed reactors. A simplified block model of the ebullated bed reactors was created in Aspen Plus and fed with measured data. For reaction yield calculation, a lumped kinetic model was used. The model was verified by comparing experimental and calculated distillation curves as well as the calculated and measured reactor inlet temperature. Influence of the feed rate on the recycle ratio(recycle to feed flow rate) was estimated. A relation between the recycle flow rate, pump pressure difference and catalyst inventory has been identified. The recycle ratio also affects the temperature gradient along the reactor cascade. Influence of the recycle ratio on the temperature gradient decreased with the cascade member order.