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。     

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。     

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。     

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.     

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。     

连续重整加热炉内流动及燃烧过程

对连续重整加热炉进行了多个燃烧器组合燃烧的数值模拟。对燃烧器的复杂几何形状没有进行任何简化 ,实现了包括炉膛结构化网格的划分。采用炼油厂瓦斯为燃料 ,用标准的k ε湍流模型、双δ混合燃烧模型和离散传播辐射模型对连续重整加热炉进行了三维全尺寸数值模拟 ,计算出了复杂结构燃烧器附近的流场、炉膛内的温度场和各组分的分布。数值模拟结果对于连续重整加热炉设计和燃烧器研究很有意义。计算结果也表明 ,采用标准的k ε湍流模型、双δ混合燃烧模型和离散传播辐射模型计算工程湍流燃烧问题是可行的。     

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。     

流程模拟软件在连续重整装置的应用与优化

介绍了KBC公司的流程模拟软件Petro-SIM在某炼油厂连续重整装置上的应用情况。用Petro-SIM软件建立了反应机理模型、连续重整全流程模型以及连续重整能耗模型。应用该模型对重整反应压力、重整装置全流程及装置能耗进行分析,通过优化预处理装置预分馏塔与汽提塔的操作,解决了预处理装置预分馏塔再沸炉负荷不足的瓶颈,重整装置进料量提高了5 t/h,每年为企业增效1 000×104RMB$以上。同时,应用该模型还提出节能优化措施,增设预处理装置进料换热器,更换重整进料高效换热器等,通过模拟计算,该项目节能效果显著。结果表明,流程模拟软件能够优化连续重整装置全流程,在改善反应原料、优化操作条件和节能降耗等方面提供指导。     

芳烃型催化重整操作条件的分析及优化

 在催化重整27集总反应动力学模型的基础上,分析了移动床连续重整4个反应器的进口温度、催化剂使用时间、空速及氢/烃摩尔比等7个操作变量对反应的影响,同时以芳烃产率为目标函数对操作参数进行了优化。各反应器进口温度对反应的影响由大到小的顺序为第4反应器进口温度、第3反应器进口温度、第2反应器进口温度、第1反应器进口温度。优化后的第1～4反应器进口温度分别为502.93、505.71、520.78和537.02℃,经优化计算芳烃产率可提高0.98%,二甲苯产率可提高1.34%,氢气产率也略有增加。该操作条件分析及优化结果可为芳烃型重整装置的优化操作提供参考。     

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。     

Modeling and Simulation of Moving Bed Reactor for Catalytic Naphtha Reforming

Abstract

A lumped kinetic model for catalytic naphtha reforming with 27 lumps is developed in order to predict aromatic compositions in more detail. The 8-carbon aromatics are subdivided into ethylbenzene and xylene, and 9-carbon aromatics are subdivided into trimethylbenzene, methylethylbenzene, and propylbenzene, respectively. The simulation of a Universal Oil Products (UOP) commercial continuous reforming unit is carried out to validate the model. The results show that perfect agreement of compositions at the exit of the fourth reactor is obtained between simulated values and reported values and the mass contents of benzene, toluene, ethylbenzene, xylene, trimethylbenzene, methylethylbenzene, and propylbenzene are predicted accurately. The calculated temperature at the exit of each reactor is consistent with the actual value. The composition and temperature profiles are calculated, and the two-dimensional distributions of coke content of catalyst bed are simulated.     

催化重整装置的动态模型和仿真

根据物料平衡、能量平衡和化学反应动力学原理，开发了催化重整装置的非线性动态数学模型，用二维拉氏变换及正交配制方法把分布参数模型转化为集中参数模型求解。仿真结果表明，模型的稳态结果与动态变化范围逼近实际装置。该模型可应用于炼油厂铂重整装置的开工、停工、正常操作及各种事故处理的动态模拟和仿真培训。     

大型超低压连续重整装置的设计与运行

介绍了镇海炼油化工股份有限公司的目前国内生产高辛值汽油规模最大的０．８ Ｍｔ／ａ连续重整装置的设计情况。该装置采用美国ＵＯＰ公司先进成熟的第二代超低压连续重整工艺专利技术及Ｒ－１３４重整催化剂。该技术与固定床半再生重整相比,有如下优点：①有利于提高反应选择性,重整汽油和氢气产率提高,Ｃ_１和Ｑ_２产率显著降低;②重整催化剂铂含量低、稳定性好、寿命长;③全系统操作安全。列出了物料平衡、原料组成、产品组成、主要技术参数、公用工程消耗与能耗等装置设计及标定参数,并对标定结果与设计值进行了详细对比。     

连续重整烧炭区工艺过程数学模拟程序包的建立和应用(1)

对实际再生器的烧炭机理进行了深入的研究,建立了连续重整动态烧炭模型,模型预测与工况实测吻合较好.在此模型的基础上,利用C++语言开发了连续重整烧炭区工艺过程数学模拟程序包.此程序包可以对4种再生器烧炭区工艺过程进行模拟计算,此模拟程序包已在国产重整装置投料试车现场得到应用.     

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。     

微反应器内低碳醇水蒸气重整制氢研究进展

氢气是一种清洁、高效且在未来极具潜力替代化石燃料的可再生能源,但目前氢能在运输、储存过程存在的"氢脆"问题制约了其发展。在微反应器内连续、安全且高效进行低碳醇水蒸气重整制氢可为车载燃料电池和分布式加氢站供氢,对氢能替代化石燃料具有促进作用。对低碳醇水蒸气重整制氢反应机理、重整催化剂、微反应器内催化剂载体板以及低碳醇水蒸气重整制氢微反应器的研究进展进行了综述,指出了该制氢技术目前存在的问题,并针对性提出了未来该技术的研究方向。     

不确定条件下汽油调和调度的鲁棒优化模型

汽油调和是炼油企业最重要的操作,也是企业控制产品质量、降低生产成本的关键一步。然而汽油调和生产过程中往往面临诸多不确定因素,如：产品需求存在不确定性,调和组分的物性会出现波动。这些不确定因素为汽油生产调度带来挑战。为了应对这种挑战,提出了一种鲁棒优化模型。在不确定条件下,该模型所产生的调度策略能保证产品需求和产品质量要求得到最大程度的满足。该鲁棒模型的特点是,能处理既有连续概率分布参数又有离散概率分布参数的情形。另外,该模型并不采用场景遍历的方式来处理连续概率分布参数,这样就减小了模型规模,增强其应用于实际问题的能力。最后通过实验验证了该模型的效果。