基于结构导向集总的延迟焦化分子尺度动力学模型

借助于结构导向集总方法,建立了延迟焦化过程的分子动力学模型。该模型用7004种分子集总来代表原料渣油的分子组成,用92条反应规则来模拟延迟焦化反应行为,实现了对延迟焦化产物分布的预测。经小试试验验证,该模型的预测精度较高。     

应用神经网络技术开发延迟焦化装置产品收率模型

从延迟焦化装置工艺机理分析入手 ,利用现场实测数据 ,建立了液体产品收率的多变量神经网络模型。该模型可同时给出汽油收率、柴油收率及蜡油收率。仿真结果表明 ,模型较好地反映了装置的实际情况 ,可用来指导生产操作和进行优化控制 ,具有很好的实用价值     

延迟焦化装置优化控制模型的建立与应用

在十一集总反应动力学模型的基础上，通过引入辐射进料组成、操作压力、物料夹带、物料挥发、停留时间和温度变化等子模型，建立了延迟焦化装置的反应动力学模型。此模型能够预测不同操作工况下产品的分布情况，已经过延迟焦化装置的标定数据验证，并成功地应用于上海炼油厂0、50Mt／a延迟焦化装置物料平衡代化的开环指导和局线调化试验中。     

一种基于结构导向集总的延迟焦化动力学模型

采用22个新结构向量描述渣油分子,构建了7 004种渣油分子集总,结合模拟退火算法提出了一种模拟计算渣油分子组成的方法.制定了92条反应规则用以描述渣油延迟焦化的分子反应行为.在对工业化延迟焦化工艺进行一定程度简化和假设的基础上,建立了一个用以预测延迟焦化产物分布的结构导向集总模型.比对模型预测结果与小试试验结果发现,用建立的模型预测不同原料在不同工艺条件下的延迟焦化产物分布可靠性较好.模型计算结果表明,焦化温度上升10℃,液体收率平均提高2.5个百分点,相当于原料n(H)/n(C)提高0.15;循环比下降0.15,液体收率平均提高3.5个百分点,相当于原料残炭值下降5个百分点;反应压力下降0.03 MPa,液体收率平均提高0.6个百分点.     

用BP神经网络预测延迟焦化产品收率

针对传统的焦化产品收率预测方法准确性较差的实际情况,用Matlab编程构造了3层前馈BP神经网络,采用带动量的批处理梯度下降法来训练网络,并用所得模型对已知样本数据进行预测.结果表明,运用BP神经网络对焦化产品收率能够进行准确预测,最大相对误差为3.33%.与传统的预测模型相比,该网络模型的预测精准度更高.     

集总动力学模型结合神经网络预测催化裂化产物收率

根据催化裂化反应机理和多产异构烷烃的重油催化裂化(MIP)工艺的特点,结合大量的工业数据,开展了MIP工艺过程集总动力学模型与BP神经网络模型相结合提高目标产物预测精度的研究,建立了饱和分、芳香分、胶质+沥青质、柴油、汽油、液化气、干气和焦炭8个集总反应网络,结合龙格库塔法与遗传算法求得该集总模型的47个动力学参数。实验结果表明,所求得的动力学参数能较好地体现催化裂化反应规律;模型对产物分布的模拟计算相对偏差均小于5%,采用14-7-5结构的BP神经网络与集总模型相结合,可进一步提高模型对产物分布的预测精度,为重油催化裂化的模拟优化提供了一个新的方向。     

延迟焦化结构导向集总模型应用研究

采用22个结构向量描述渣油分子,构建了7 004种渣油分子集总,结合模拟退火算法提出了一种模拟计算渣油分子组成的方法。制定了92条反应规则用以描述渣油延迟焦化分子反应行为。在对工业延迟焦化工艺进行一定程度简化和假设的基础上,建立了一个用以预测延迟焦化产物分布的结构导向集总模型。通过模型预测结果和小试试验结果对比发现,该模型在不同延迟焦化工艺条件下对不同原料得到的产物分布均具有较好的预测可靠性。利用该模型计算了不同原料渣油掺炼以及渣油掺炼回收废道路沥青共焦化对延迟焦化液体收率的影响。计算结果表明:这两种方案都能有效提高延迟焦化液体收率。计算结果经小型试验得到了证实。     

基于结构导向集总的延迟焦化绝热反应过程模型研究

基于结构导向集总方法,设计了包含烃类结构和杂原子结构的21个结构单元,构建了代表延迟焦化原料分子组成的55类共2 791种典型分子的结构向量。基于延迟焦化反应机理,制定了包含碳链断裂、脱氢、开环、双烯合成、脱硫化氢、脱二氧化碳、脱一氧化碳和加氢脱氮等10类38条反应规则,用于描述延迟焦化过程的反应网络。结合相应的反应速率常数和反应热数据,建立了反应动力学微分方程组,通过改进的Runge-Kutta法求解,构建起基于结构导向集总的延迟焦化绝热反应动力学模型,预测延迟焦化过程的典型分子组成和产物分布。延迟焦化绝热反应器模型的预测精度优于未计入反应热效应的等温反应器模型的预测精度。采用延迟焦化结构导向集总绝热反应器模型对不同延迟焦化渣油在不同焦化反应温度和循环比条件下的延迟焦化反应过程进行模拟,焦化产物中气体、汽油、柴油、蜡油和焦炭的产率预测误差均不超过1.7百分点,焦化产物中典型分子含量的预测误差均不超过2.0百分点。     

基于结构导向集总的延迟焦化绝热反应过程模型研究

基于结构导向集总方法，设计了包含烃类结构和杂原子结构的21个结构单元，构建了代表延迟焦化原料分子组成的55类共2 791种典型分子的结构向量。基于延迟焦化反应机理，制定了包含碳链断裂、脱氢、开环、双烯合成、脱硫化氢、脱二氧化碳、脱一氧化碳和加氢脱氮等10类38条反应规则，用于描述延迟焦化过程的反应网络。结合相应的反应速率常数和反应热数据，建立了反应动力学微分方程组，通过改进的Runge-Kutta法求解，构建起基于结构导向集总的延迟焦化绝热反应动力学模型，预测延迟焦化过程的典型分子组成和产物分布。延迟焦化绝热反应器模型的预测精度优于未计入反应热效应的等温反应器模型的预测精度。采用延迟焦化结构导向集总绝热反应器模型对不同延迟焦化渣油在不同焦化反应温度和循环比条件下的延迟焦化反应过程进行模拟，焦化产物中气体、汽油、柴油、蜡油和焦炭的产率预测误差均不超过1.7百分点，焦化产物中典型分子含量的预测误差均不超过2.0百分点。     

延迟焦化加热炉介质停留时间对装置焦炭产率的影响

延迟焦化装置重油的热反应过程主要在焦炭塔内完成,但其反应所需热量全部由焦化炉提供,因此理论上延长介质在焦化炉管内的停留时间,增加焦化炉提供给介质生焦反应的热量将影响重油在焦炭塔内的反应深度,从而影响延迟焦化装置的产品分布。为消除原料性质变化对产品分布的影响,在三炉并列的1.20 Mt/a延迟焦化工业装置上,通过焦化炉管内外过程模拟技术进行方案论证,对单台焦化加热炉进行了延长介质在炉内停留时间的技术改造试验。4个月的工业生产数据证明,适当延长介质在炉管内的停留时间,可增加介质在焦化炉内的反应深度,使焦炭产率下降3.99个百分点。     

延迟焦化抗焦液体增收剂的研究

以聚异丁烯丁二酰亚胺、苯并三氮唑、水杨醛为原料合成耐高温分散剂,并进行红外和热重表征。结果表明：合成产物为目的产物,且具有明显的耐高温性能。根据抗焦增液的原理复配得到抗焦液体增收剂,在延迟焦化模拟试验装置进行试验。结果表明：含有耐高温分散剂的抗焦液体增收剂效果明显优于含聚异丁烯丁二酰亚胺的抗焦液体增收剂。该抗焦液体增收剂添加为200 μg/g时液体收率增加4.5百分点,其中汽油馏分增加1.24百分点,柴油馏分增加3.16百分点,蜡油馏分增加0.1百分点,气体收率降低1.58百分点,焦炭产率降低2.92百分点,各馏分族组成分析结果表明,添加抗焦液体增收剂后对液体馏分的族组成无明显影响,因此不影响延迟焦化液体产品质量。     

利用添加剂提高延迟焦化液体产品收率的研究

通过实验室小型焦化评价装置考察了金属化合物、富芳组分和自由基生成剂等3种添加剂对延迟焦化液体产品分布的影响，发现不同添加剂对提高液体产品收率的效果和机理不同，其中富芳组分催化裂化油浆在掺兑量（w）小于10%时对焦化原料反应产物分布影响不大，掺10%时液体产率略增；自由基生成剂四氢萘添加后抑焦效果明显，焦炭产率降低1.32百分点，液体产品收率提高5.21百分点,但其成本高,不宜推广应用；综合考虑，具有应用前景的是金属化合物添加剂，液体收率可提高1.2百分点。     

延迟焦化动态机理模型的开发

根据渣油热裂解反应的规律及工业延迟焦化过程的特点 ,建立了延迟焦化十一集总反应动力学动态机理模型 ,编制了可以动态模拟工业延迟焦化过程的模拟优化软件DCLK ,该软件可以体现工业延迟焦化装置的非稳态性等特点 ,能够预测焦炭塔一个操作周期内任意时刻的产品产率和焦炭塔内各物料的即时组成 ,模型的计算结果与装置的实际生产数据非常接近 ,基本反映了延迟焦化过程的规律 ,可用于对焦化工艺过程进行模拟与优化。     

延迟焦化抑焦增液剂的研究

模拟延迟焦化反应,分别在395,405,415,460,500 ℃的条件下对辽河重油进行焦化反应,根据结焦率的不同筛选出最适合的条件加入抑焦增液剂,对加入抑焦增液剂抑焦效果最好的油样进行气体组分、各馏分段产率以及四组分分析,并对抑焦增液剂的抑焦效果进行评价。结果表明, 辽河重油中加入质量分数为0.5%的抑焦增液剂Ⅰ进行焦化反应,结焦率下降0.78百分点,(汽油+柴油)收率增加3.0~4.5百分点,稠油中(饱和分+芳香分)质量分数增加1.86~2.38百分点,气体产物中甲烷体积分数减少14.96百分点。表明抑焦增液剂起到减少焦炭、增加液体产品收率的作用。     

高液体收率焦化技术的进展

介绍了中国石化研究院开发高液体收率焦化技术的进展情况。减粘-焦化组合工艺的工业放大结果表明，总液体收率提高3．1％～3．8％，石油焦的硫含量降低1％左右。     

延迟焦化成焦周期对焦炭收率和质量的影响

以伊朗减压渣油为原料进行了延迟焦化成焦周期与焦炭收率和性质关系的模拟试验 ,得出焦炭收率和焦炭挥发分随成焦时间变化的数学模型。应用该模型计算出工业焦化装置成焦周期缩短后 ,焦炭收率和焦炭挥发分增加的变化规律 ;并得出结论 ,焦炭挥发分增加主要是切换塔前 7h时间内生成焦炭的挥发分增加造成的。要降低焦炭的收率和挥发分 ,重点应降低这部分焦炭的收率和挥发分。     

延迟焦化装置加热炉阻焦剂的开发与应用

分析了延迟焦化装置加热炉结焦的原因，对其结焦机理进行了探索，在机理研究的基础上开发了CAF型焦化加热炉阻焦剂。实验室评价和工业应用试验结果表明，该剂可有效阻止和延缓焦垢在加热炉管内壁形成和沉积，延长炉管烧焦周期46％以上。     

国内外延迟焦化技术对比

对国内外延迟焦化装置的原料、操作条件、工艺流程、主要设备和安全环保设计等进行了对比,总结了国内目前延迟焦化存在的问题,提出了对国内延迟焦化技术的改进建议,诸如最大限度提高馏分油收率,采用降低循环比和缩短生焦时间的措施提高处理能力,采用馏分油循环技术改善产品分布,提高加工劣质渣油的适应性等。