“碳双控”形势下炼化企业的生产经营计划优化

随着我国“双碳”战略稳步推进,从能源消耗总量和强度双控(能耗双控)转向碳排放总量和强度双控(碳排放双控)的新形势对石油石化行业节能减碳提出了更高的要求。本研究从石化产业链的关键环节——炼化生产经营和计划优化的角度出发,探索炼化企业在不改变现有生产工艺和能源结构、不增加额外投资的前提下,通过优化生产方案实现碳减排的新途径。通过梳理某炼化一体化企业A和燃料型企业B的生产过程碳排放情况,创新间接排放因子计算方法,对企业每套装置的碳排放量进行精准测算,将炼油厂的碳排放量测算精度从全厂级别推进到装置级别。并进一步将装置的碳排放量纳入生产计划优化模型,研究了装置级碳排放对企业计划优化的影响,研究发现在原油加工量和乙烯产量等条件不变的情况下优化减碳空间至少3%,为A和B企业在实际生产中提供了切实可行的碳减排解决方案。     

大数据技术在过程工业中的应用研究进展

近些年,大数据技术在金融、贸易和医疗健康等行业也得到了较好的应用,但大数据技术在过程工业中的应用还处于起步阶段。本文分别从过程工业大数据的特点、分析方法以及应用现状3个方面进行介绍,简述了过程工业数据除了具有一般大数据海量性、多样性、高速性和易变性的4V特点外,还具有高维度、强非线性、样本分布不均和低信噪比的特点。基于过程工业数据的分析方法,按照功能划分可以分为降维分析、聚类和分类分析、相关性分析和预测分析四大类。在此基础上,综述了近些年大数据技术在过程工业上的应用,分别从过程工业优化、过程监测与故障诊断以及产品性能和产率预测3个方面介绍了其在过程工业中的应用情况,并指出未来应该将企业内部的生产数据和原料与产品的市场数据等相结合进行分析和挖掘,这样能够更大程度地发挥大数据的价值。     

静电效应对有无埋管气固鼓泡床内气泡特性的影响分析

采用基于双流体模型(TFM)耦合静电模型的方法,研究颗粒的静电对有无埋管气固鼓泡床内气固流动特性和气泡特性的影响。首先在无静电场存在的条件下,利用双流体模型对自由鼓泡床和埋管鼓泡床内的流动情况进行模拟并与实验结果进行对比;进一步耦合静电模型,考察静电对自由鼓泡床和埋管鼓泡床内床层的整体性质和气泡特性的影响。研究结果表明,在无静电场条件下采用双流体模型能较好地预测自由鼓泡床和埋管鼓泡床内的气固流动状况以及气泡的平均直径和气泡的上升速度。埋管的存在使鼓泡床内气固流动发生强烈扰动,并使气泡的平均直径和气泡的上升速度均呈振荡分布。静电的存在对自由鼓泡床和埋管鼓泡床内床层的平均固含率影响不大,但对气泡分布规律影响较大,使得自由鼓泡床内气泡数目减少,而埋管鼓泡床下部区域的气泡分布比较集中,上部有大气泡出现。     

鼓泡床内双组分颗粒流动行为的数值模拟

为了模拟预测粒径和密度同时存在差异的双组分颗粒体系的分级混合行为,基于欧拉-欧拉方法建立多流体模型,采用颗粒动力学理论描述颗粒相性质,分别通过Gidaspow和Syamlal曳力模型描述气-固相曳力和固-固相作用力。结果表明,模拟得到的轴向和径向颗粒浓度分布与实验数据吻合较好;当在较小气流速度下出现分级行为时,床层底部富沉积组分层中沉积组分的运动十分有限,而在较大气流速度下处于完全混合状态时,床层内部颗粒运动较为剧烈。     

高油剂混合热量对重油催化裂化反应的影响

 为了研究催化裂化过程中油剂混合初期混合热量对重油分子裂化反应的影响规律,采用连续反应－再生提升管催化裂化中型实验装置通过调节剂油比和再生剂温度,考察了油剂混合热量对重油催化裂化反应过程产品分布的影响,并从烃类结构基团转化的角度深入分析了油剂混合热量与重油催化转化效率之间的内在关系。研究结果表明,通过提高剂油比,增加油剂混合热量,可以提高催化剂与重油分子的接触几率,有利于强化烃分子与催化剂之间的热量和物质传递,从而更加有效的实现对重油烃类大分子的裂化反应,弱化多环芳烃与其它烃类分子在催化剂表面的竞争吸附效应,改善重油发生催化裂化本征反应的环境,在相同转化率下获得更高的轻质油收率和液收率。     

工业RFCC汽提段内颗粒混合情况的CFD模拟

用计算流体力学方法对人字型挡板、盘环型挡板和两段环流3种工业重油催化裂化(Resid Fluid Catalytic Cracking,RFCC)汽提段内的气固两相流动进行了模拟研究,考察了汽提段内的颗粒体积分数分布情况;结合模拟示踪技术得到了催化剂出口处颗粒的停留时间分布(RTD),通过对RTD曲线进行分析,得到了表征汽提段内颗粒混合特性的参数,平均停留时间(tm)、无因次方差(σθ2)、Peclet准数(Pe),以及死区、活塞流区和全混流区的体积分数。模拟结果表明,环流汽提段外环区和内环区间存在密度差,是催化剂环流流动的推动力。人字形挡板汽提段内的tm最小,σθ2最大,Pe值最小,同时死区体积达到了汽提段体积的40%,而活塞流区体积仅占15.8%,说明其中颗粒的返混非常剧烈,汽提效率最低。相对于盘环型挡板汽提段,两段环流汽提段内颗粒的σθ2较大,Pe较小,颗粒的整体返混程度高于盘环型挡板汽提段。但从死区模型的分析看,活塞流流动的增强有利于促进气固间的传质,死区体积增大则是由于环流流动的增强所导致的,这些都有利于提高汽提效率。两段环流汽提段内活塞流区体积为26.8%,死区体积占32.3%,都大于盘环型挡板汽提段,使环流汽提段的汽提效率更高。     

石油化工过程计算流体力学模拟分析

介绍了如何运用计算流体力学(CFD)方法对石油化工中的催化裂化、催化重整和烃类裂解制乙烯等典型过程进行模拟研究。首先分析各过程的流动、传递和反应特征,然后基于CFD方法建立可准确描述反应器特性的数学模型,应用这些数学模型对工业反应器进行模拟分析,获得反应器内部详细的速度、温度和浓度分布,揭示这些过程中流动、传递与化学反应规律以及相互之间的耦合机制,指导工业生产过程的科学设计、问题诊断和操作优化。     

壁面条件对FCC颗粒湍动床气固流动影响的模拟

采用基于颗粒动力学的双流体模型对FCC颗粒湍动床和挡板床内气固流动进行模拟研究,考察颗粒相壁面边界条件对其气固流动的影响。研究结果表明,采用Johnson-Jackson壁面边界条件描述壁面与颗粒的相互作用时,壁面反射系数对气固流动行为影响较大,而颗粒-壁面碰撞恢复系数影响甚微。通过将模拟结果与实验数据对比,确定壁面反射系数取0.001时能较好地描述壁面与颗粒间的作用力。对于挡板床,挡板的加入增大了壁面面积,壁面对颗粒的作用力更加显著,挡板壁面采用部分滑移条件时,穿过导向挡板向上和向下运动的颗粒数量均较大于采用无滑移条件时的结果。挡板壁面的光滑程度对其在床层中的作用有一定影响。     

两种新型流化床——高密度循环流化床和循环湍动流化床的对比分析

高密度循环流化床(HDCFB)和循环湍动流化床(CTFB)相比于传统循环流化床具有很多优点。从实验装置、原理、流动结构及其与不同流型之间的对比介绍了HDCFB和CTFB,得出以下结论:HDCFB和CTFB固体循环量大,固含率高,传热传质及气固接触效率高,固体返混少,具有较为均一的宏观流动结构。两者都可以满足现代工业高产率、高质量的发展需求。通过理论分析,CTFB相较于HDCFB具有更多优势,工业应用前景更好。     

工业重油催化裂化汽提段在线取样研究

利用自行设计研制的工业催化裂化装置汽提器在线取样系统，对两套工业重油催化裂化装置汽提段进行取样，将取样产物分气体、液体和催化剂样品三部分进行处理和分析。取样结果表明，重油催化裂化过程中，汽提段内发生的是物理汽提与化学反应并存的过程；汽提段的上部以物理汽提过程为主，而汽提段下部以化学汽提过程为主；催化剂上携带的重质烃类在汽提段中发生了热裂化、催化裂化和脱氢缩合等反应，从汽提段顶部到汽提段底部，发生的热裂化和催化裂化反应减少，而脱氢缩合反应增加。