重质油裂解数学模型——裂解反应动力学模型

本模型为紧密相连的两个模型组成,用以模拟重质油(轻柴油—脱沥青油)的热裂解反应过程。此模型以试验数据为基础,将组成复杂的重质油作为一虚拟组份,按一级反应动力学规律和阿累尼乌斯公式求出裂解反应动力学参数(频率因子、活化能和膨胀率等)。引入改进的当量反应器体积概念,将变温变压反应过程处理成恒温恒压过程。由动力学参数求出不同条件下的动力学深度函数kθ,以此表征原料转化反应的程度,并将产品分布与kθ关联,得出关联幂多项式系数。此模型与辐射段工艺计算模型联用,可为工业装置更换原料,选择合适的工艺条件,设计新炉管,确定产率分布用。     

重油接触裂解制乙烯工艺裂解深度的控制

利用甲烷乙烯比(Me/E)和甲烷丙烯比(Me/P)作为HCC工艺裂解深度的控制指标,在固定流化床试验装置上考察了反应温度、进料空速和水油比等工艺条件对其裂解深度的影响。试验结果表明,裂解深度随反应温度的升高、进料空速的降低而加深;水油比对裂解深度影响不大,但可以改善产物分布。适宜的裂解深度控制指标应为Me/E:0.35～0.36,Me/P:0.55～0.60。     

重油接触裂解制乙烯工艺裂解深度的控制

利用甲烷乙烯比(Me／E)和甲烷丙烯比(Me／P)作为HCC工艺裂解深度的控制指标，在固定流化床试验装置上考察了反应温度、进料空速和水油比等工艺条件对其裂解深度的影响。试验结果表明，裂解深度随反应温度的升高、进料空速的降低而加深；水油比对裂解深度影响不大，但可以改善产物分布。适宜的裂解深度控制指标应为Me／E：0．35～0．36，Me／P：0．55～0．60。     

焦化汽油催化裂解生产低碳烯烃研究

利用小型固定流化床实验装置研究了焦化汽油在催化裂解工艺(Catalytic Pyrolysis Process,缩写为CPP)催化剂CEP-1上的裂解性能,研究发现,原料转化率和总低碳烯烃产率随反应温度、剂油比和水油比的增大呈现上升趋势,而随重时空速的增大而呈现下降趋势.实验确定了焦化汽油催化裂解的优化反应条件,反应温度、剂油比、重时空速和水油比分别为600℃,6,13 h-1和0.4.在优化的反应条件下,焦化汽油的转化率为37.0%,总低碳烯烃产率为26.5%,汽、柴油产率为63.0%.在相同的反应条件下,对比考察了焦化汽油催化裂解和热裂解的反应性能,发现催化剂CEP-1促进了焦化汽油的裂解以及丙烯、丁烯和液化石油气的生成,同时抑制了氢气、甲烷和干气的生成.     

直馏石脑油催化裂解与热裂解反应行为研究

对比了直馏石脑油催化裂解与热裂解反应行为的异同。结果表明,在反应温度为600～700 ℃范围内,与热裂解反应相比,直馏石脑油催化裂解反应可以明显降低反应温度、提高裂解反应深度以及裂解气体产率,尤其是使乙烯产率提高2～3百分点,丙烯产率提高5～7百分点;热裂解与催化裂解干气中各组分的体积分数差异较大,主要归因于不同反应温度下,烃类裂解反应路径不同;与原料烃类组成相比,催化裂解与热裂解汽油组成变化趋势相同,其中环烷烃比链烷烃更易于参与化学反应,较高反应温度时,裂解汽油中芳烃含量增加幅度较大。     

石脑油催化裂解生成甲烷的影响因素探析

对比分析了直馏石脑油热裂解和催化裂解过程中甲烷产率的差异及其根源,探索了工艺参数、催化剂活性和烃类分子结构对石脑油催化裂解反应中甲烷的产率和选择性的影响。结果表明：甲烷主要来自于石脑油的催化裂解反应,催化剂上的较强Br?nsted酸中心是甲烷生成的活性中心;链烷烃催化裂解更易于生成甲烷;反应温度和油剂接触时间是影响甲烷生成的关键因素,对此提出采用适宜反应温度和大剂油比,在保证原料必要的转化深度的同时,开发超短接触时间的反应技术以减少甲烷生成的技术构想。     

石脑油催化裂解生成甲烷的影响因素探析

对比分析了直馏石脑油热裂解和催化裂解过程中甲烷产率的差异及其根源,探索了工艺参数、催化剂活性和烃类分子结构对石脑油催化裂解反应中甲烷的产率和选择性的影响。结果表明:甲烷主要来自于石脑油的催化裂解反应,催化剂上的较强Brnsted酸中心是甲烷生成的活性中心;链烷烃催化裂解更易于生成甲烷;反应温度和油剂接触时间是影响甲烷生成的关键因素,对此提出采用适宜反应温度和大剂油比,在保证原料必要的转化深度的同时,开发超短接触时间的反应技术以减少甲烷生成的技术构想。     

稠油热波耦合催化裂解降黏技术及先导试验

针对水热催化裂解过程裂解反应发生范围有限、效率较低问题,以胜利油田孤东采油厂稠油井为研究对象,利用多活性点催化剂,在低频谐振波的辅助作用下,研究了低频振动对催化剂扩散性能及稠油降黏作用的影响,优化了振动参数。研究了动、静态实验条件下热波耦合催化裂解的效果,并进行矿场先导试验。结果表明:低频率振荡有助于催化剂在油水及多孔介质中的扩散,与单纯催化裂解相比,热波耦合催化裂解技术降低了反应的门限温度,增强了稠油降黏效果。先导试验的4口井,措施后累计增油2 444 t,油汽比提高0.28。     

重油催化裂解制低碳烯烃技术研究进展

开发以重油为原料,利用催化裂解工艺直接生产低碳烯烃的技术路线已成为潮流。总结了金属氧化物型、沸石分子筛型催化剂的研究进展,阐述了国内外较成熟的催化裂解工艺的特点和发展现状,认为：高反应温度、短停留时间、大剂油比、大水油比是多产低碳烯烃的主要操作方式;设计和开发具有梯级孔道分布和酸性分布的催化材料,成为新型低碳烯烃催化裂解催化剂的技术关键。     

轻柴油裂解一次反应的研究

在恒温小型反应管中研究了大庆轻柴油馏份裂解一次反应的产物分布和动力学。反应温度650—760℃,水油比0.4—1.6.当产气率小于40％时,二次反应可以忽略,通过循环裂解方法可取得产气率达70％高裂解深度下的一次反应数据。结果得到各气体产物的选择性系数与反应条件的关系和反应动力学方程。实验初步表明裂解产物对反应速度有阻碍作用。     

基于支持向量回归的重油催化裂化产物建模及优化

催化裂化反应的产物分布与反应原料组成及反应条件具有复杂的函数关系,以三种重油多个条件下的催化裂化实验结果为训练样本,利用支持向量回归方法建立汽油、柴油产物的产率模型。对于催化裂化回炼油,利用模型的泛化能力对不同操作条件下的汽油、柴油产率进行模拟仿真。以轻质油（汽油、柴油）产率最大为优化目标,利用粒子群算法寻找回炼油反应的最优操作条件。结果表明：模型对各反应条件下的实验结果有良好的拟合效果,模拟仿真的三维图可以直观显示各个反应条件对汽油、柴油产率的影响。优化得到的回炼油最佳反应条件为温度530 ℃,剂油质量比7.5,空速8 h-1。在最佳反应条件下,轻质油产率模拟值为42.3%,实验值为41.8%,相对误差为1.20%。     

重油接触裂解制乙烯集总反应动力学模型研究

从重油接触裂解 (HCC)工艺特点出发 ,在分析HCC工艺原料油结构族组成、考察不同原料油HCC反应行为的基础上 ,利用集总的方法 ,建立了HCC工艺 1 6集总反应动力学网络 (物理模型 ) ,并推导建立了数学模型。该模型体现了反应温度、反应压力、剂油比、水油比及催化剂活性等因素的影响 ,能够比较准确地描述HCC工艺的反应行为。采用分层测定和多参数估算方法 ,求取了反应网络中 70个反应速率常数和相应的活化能 ,并对该模型进行了实验验证。结果表明 ,模型计算值与实测值吻合良好 ,各产品产率计算值与实测值的绝对偏差一般在 0 5%左右 ,表明该软件具有较高计算精度和良好的预测能力     

加氢裂化尾油裂解工艺及结构导向集总模型

以上海高桥石化加氢裂化尾油为原料,在蒸汽裂解制乙烯实验装置上考察了裂解温度、停留时间和水/原料油(简称水油比,质量比,下同)对裂解产物收率的影响;同时,采用结构导向集总方法建立了加氢裂化尾油蒸汽裂解制乙烯的反应动力学模型。结果表明,优化的蒸汽裂解制乙烯操作条件为:裂解温度800℃,停留时间0.53 s,水油比0.75。在此条件下,裂解气收率为84.47%,乙烯、丙烯和丁二烯的收率依次为31.35%,19.93%,4.07%。模型计算值与实测值具有较好的一致性。     

The Use of ANN and the Mathematical Model for Prediction of the Main Product Yields in the Thermal Cracking of Naphtha

Thermal cracking of naphtha has such numerous reaction routes that the detailed reaction mechanism has not yet been determined. In this regard, a model of artificial neural networks (ANNs), using back propagation (BP), is developed for modeling thermal cracking of naphtha. The optimum structure of the neural network was determined by a trial-and-error method. Different structures were tried with several neurons in the hidden layer. The model investigates the influence of the coil outlet temperature, the pressure of the reactor, the steam ratio (H2O/naphtha), and the residence time on the pyrolysis product yields. A good agreement was found between model results and experimental data. A comparison between the results of the mathematical model and the designed ANN was also conducted and the relative absolute error was calculated. Performance of the ANN model was better than the mathematical model.     

川东北地区飞仙关组古油藏原油裂解型天然气的生成动力学地质模型

天然气组分、碳同位素组成以及气藏储层固体沥青的热变质成因,都说明飞仙关组古油藏确曾存在并发生了裂解,天然气主要为原油裂解气。通过高压封闭体系下的原油热裂解模拟实验,从气态烃组分及产率变化、焦沥青的生成等方面探讨了原油裂解生气特征。结合川东北地区飞仙关组的埋藏史、古地温史、构造演化等地质因素,将实验结果外推至地质条件下,建立了古油藏原油裂解生气的动力学地质模型,指出鲕滩天然气藏的形成经历了古油藏、古气藏和气藏调整定型3个演化阶段。通过动力学计算定量恢复了古油藏裂解生气的成藏过程,揭示出在不同地质年代和地质温度下甲烷（C₁）、总烃类气体（C_1-5）和焦沥青等原油裂解产物的转化率的变化。取得的动力学地质模型对古油藏原油裂解型天然气的成藏研究具有重要的实用价值。     

加氢轻循环油裂化反应规律研究

以加氢轻循环油（LCO）为原料,采用含Y型分子筛、活性中孔材料以及含β或MFI结构分子筛的不同类型催化剂在小型固定流化床ACE Model Rt装置上进行裂化反应实验,考察不同类型催化剂对加氢LCO中各组分的转化能力,并考察反应条件对加氢LCO裂化反应的影响。结果表明：采用含高活性Y型分子筛的催化剂能够得到较高的汽油收率及C6～C9芳烃收率,有利于提高汽油辛烷值或者获得较多的苯、甲苯、二甲苯等化工产品,但反应过程同时会生成双环及多环芳烃,抵消了部分加氢前处理的效果;反应温度和剂油比对加氢LCO裂化转化率影响较小;汽油收率随反应温度的提高而降低,剂油比对汽油收率的影响较小;提高反应温度会促进重质产物的生成,而提高剂油比则会抑制重质产物的生成;反应温度和剂油比的提高均有利于增加汽油中芳烃含量。     

基于BP神经网络的重油催化裂解模型

基于BP神经网络,利用重油催化裂解反应过程的试验数据,以涉及原料性质、催化剂活性、操作条件等的11个参数作为输入变量,以乙烯、丙烯和轻芳烃 BTX（苯、甲苯、二甲苯）的产率作为输出变量,构建了结构为11-12-3、以贝叶斯算法为学习算法的BP神经网络重油催化裂解模型,并进行了验证。结果表明,该模型对乙烯、丙烯和BTX产率的预测平均相对误差分别为4.59%,3.92%,2.28%,说明所建模型对重油催化裂解反应产物产率的预测效果较好。     

FCC反应机理与分子水平动力学模型研究 III.重油催化裂化模型的建立

将一种基于催化裂化反应机理的动力学模型应用于重油催化裂化过程,实验确立了几种典型的催化裂化催化剂的反应速率常数。模拟实验的结果表明,通过实验确定的各反应速率常数不仅可以对重油催化裂化产品的产率分布进行模拟和预测,而且可以较为准确地对产品族组成进行模拟和预测。该模型包含十四个集总共24个反应速率常数,易于在提升管反应器上应用。     

基于结构导向集总方法考察减压蜡油掺炼地沟油催化裂化效果

在已建立的VGO催化裂化结构导向集总动力学模型基础上,加入地沟油分子集总及反应规则,构建VGO掺炼地沟油催化裂化结构导向集总模型。从模型角度考察VGO与地沟油合适的掺炼比及反应条件。在优化掺炼比及反应条件下,采用实验室小型提升管催化裂化装置对模拟结果进行实验验证,并对比了掺炼前后的产物分布及性质。结果表明,模型计算结果与实验结果相对误差在10%以内,掺炼后主要产品汽、柴油的性质并未发生明显改变。     

FCC反应机理与分子水平动力学模型研究Ⅲ.重油催化裂化模型的建立

将一种基于催化裂化反应机理的动力学模型应用于重油催化裂化过程，实验确立了几种典型的催化裂化催化剂的反应速率常数。模拟实验的结果表明，通过实验确定的各反应速率常数不仅可以对重油催化裂化产品的产率分布进行模拟和预测，而且可以较为准确地对产品族组成进行模拟和预测。该模型包含十四个集总共24个反应速率常数，易于在提升管反应器上应用。