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。     

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。     

重整径向反应器布气系统的流体力学行为及其优化设计

在实验研究的基础上，建立了径向反应器布气系统的流体力学数学模型，提出描述径向反应器轴向布气整体均匀度和局部不均匀度的比较严谨的定义。给出求解布气系统流体力学数学模型的数学方法，并借此模拟探讨了径向反应器主要结构参数和操作条件对轴向均匀布气的影响，为重整径向反应器的优化设计及操作提供理论依据和参考。     

催化重整固定床反应器传递及反应过程的数值模拟

 全面系统地分析了催化重整固定床反应器(Catalytic reforming fixed bed reactor, 以下简称CRFBR) 内物料的流动、传热、传质和重整反应等过程及各过程之间强烈的相互作用,以流体力学的基本微分方程为基础, 考虑流体的湍流流动和多孔介质内流体流动、传热、传质等过程, 结合催化重整集总反应动力学模型,建立了CRFBR传递及反应过程的综合数学模型,并给出了模型求解的边界条件和相应的数值计算方法. 模拟计算得到了反应器内轴向和径向速度场、压力场、温度场和组分浓度场的详细信息,揭示了各种过程之间的内在规律和相互作用. 结果表明, 径向反应器床层中上部,沿流程方向,单位厚度上的床层温降逐渐变小; 轴向上压力梯度很小, 温度梯度较明显. 径向反应器床层底部流体流动不均匀,出现“冷点”. 用工业装置数据对模型进行了验证, 两者基本吻合, 验证了模型的合理性.     

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。     

半再生催化重整装置工艺流程及设备的改进与探讨

本文介绍了半再生化重整装置在原料的预处理及重整反应，分离两方面，在工艺流程和设备上的改进，分析研究了预处理及重整生成油液体回收的流程及控制方案。还介绍了两种流向的重整径向反应器－上流式中心管反应器和下流式中心管反应器，并建议半再生催化重整装置应采用上流工中心管反应器。     

催化重整反应器的模拟与分析

使用假组份简化重整反应器进料，并通过引用四个模型反应及对应的动力学经验式，对催化重整反应器进行数学描述。用这套模型对工厂装置进行模拟计算，得到反应器径向的温度分布和浓度分布，其结果与装置实际数据吻合。     

甲醇催化重整制氢的宏观反应动力学

在温度220～280℃、液态空速0 8～2 0h-1、压力1 3～2 7MPa条件下,于无梯度反应器中测定了ALC-1A型双功能催化剂工业颗粒的宏观反应速率,并对实验测定的数据进行了参数估值,得到了以逸度表示的甲醇裂解重整多重反应的双速率宏观动力学方程。各组分的逸度由PR状态方程求得,并通过多参数估值得到了逸度系数的关联式。     

重整径向反应器变况流动布气系统模拟

反应物流参数随反应历程的变化较大是石油化工催化重整过程的重要特征。本文在试验研究的基础上，建立了径向反应器气体变况流动的流体力学数学模型，并给出求解变况流动条件下布气系统流体力学数学模型的数学方法。借此模拟探讨了径向反应器在变况流动条件下主要结构参数和操作条件对轴向均匀布气的影响，为重整径向反应器的优化设计及操作提供理论依据和参考。     

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。     

催化重整反应动力学模型的建立及其工业应用(1)——物理模型的建立

主要分析重整反应进料组分的性质和其结构,以及各组分反应性能之间的区别.根据石油化工组分合并集总的原理,提出了28集总的重整反应动力学物理模型,并与其它文献报导的重整反应模型作了对比.     

连续催化重整装置大型化探讨

根据连续催化重整（简称连续重整）技术的发展趋势,首先从原料供应和产品需求方面分析连续重整装置大型化的需求,然后对比分析不同规模的连续重整装置在反应器设置、反应器内构件选择、加热炉布置、压缩机选型、催化剂再生工艺和节能的规模效益等方面的差异,提出规划设计大型化连续重整装置时需要注意的要素。同时针对当前连续重整工艺的发展,提出优化重整工艺的设想。     

连续重整新型再生器及再生过程动力学模型的开发

通过对铂锡重整催化剂烧炭动力学的研究和对径向床层烧炭的模拟表明 ,采用径向床层烧炭存在无效烧炭区、烧炭所需床层长度不一致、再生气体中的氧气不能充分利用等缺点。为克服上述缺点提出轴径向组合移动床和两段轴向组合移动床烧炭新工艺。对所提出的两种新工艺进行了优化设计和模拟分析 ,结合传质、传热原理和烧炭反应动力学 ,建立了描述轴向床层烧炭的稳态数学模型     

催化重整固定床反应器反应条件的优化

采用已经建立的催化重整固定床反应器（Catalytic reforming fixed bed reactor，简称CRFBR）内传递及反应过程的综合数学模型，对工业固定床催化重整反应器进行数值模拟研究。考察了反应温度、反应压力、体积空速和氢／油体积比对产物组成的影响。结果表明，高反应温度、低反应压力可以提高产品的芳烃产率，但高反应温度会同时降低液体产物收率，低反应压力会加速催化剂上的积炭。体积空速和氢／油体积比的提高会导致液体产物收率增加和芳烃产率降低。在满足产品质量要求的条件下，各操作参数存在着最优值。引入芳烃产率和液体产物收率的变化量之积，即重整芳产液收积（K1）作为控制参数，以K1达极大值时的反应条件作为最佳反应器操作条件，为催化重整工艺条件的优化提供理论依据。     

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。     

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.     

低压组合床催化重整装置的设计及考核

介绍了中国石化股份公司长岭分公司 0 .15Mt a固定床重整改造为 0 .5 0Mt a低压组合床重整装置的设计及投产标定情况 ,重点介绍了重整催化剂连续再生技术的设计特点。预处理采用预加氢加汽提塔 ;预加氢反应器入口压力 2 .2MPa ,重整前部反应器采用半再生固定床重整工艺 ,后部反应器采用移动床连续重整工艺 ;催化剂再生采用“干冷”循环流程。标定结果表明 :脱戊烷油质量收率 82 .62 % ,辛烷值RON 10 0 .8,能耗 35 64 .9MJ t     

固体酸催化剂催化重整芳烃脱烯烃的反应动力学

采用固定床反应装置进行重整芳烃脱烯烃反应实验,结合外扩散传质过程与芳烃脱烯烃反应过程,建立了重整芳烃脱烯烃的反应动力学模型。利用反应实验数据和流体密度计算数据进行模型参数估值,确定了外扩散传质速率常数模型参数和烯烃反应速率常数,建立了较高模拟计算精度的脱烯烃反应动力学模型。模型预测结果表明,随着流体空塔流速提高,外扩散有效因子先增大然后趋于1,烯烃转化率呈先增大后趋于不变;当流体空塔流速超过某一数值时,已经消除外扩散阻力对脱烯烃反应的影响,而且反应温度越高,消除外扩散影响所需的流体空塔流速越大;在反应温度240℃下,消除外扩散阻力影响的流体空塔流速为15cm/h。