裂解炉辐射段炉管在线快速烧焦技术

对裂解炉辐射段炉管烧焦过程进行了模拟,建立了裂解炉辐射段炉管烧焦模型,并以模拟结果为指导,开发了裂解炉辐射段炉管在线快速烧焦方法;使用该方法在中国石油化工股份有限公司北京燕山分公司5种不同炉型的裂解炉上进行了多次烧焦试验。试验结果表明,该方法使裂解炉辐射段炉管烧焦时间大大缩短,仅为原设计时间的1/4～1/3。由于烧焦时间大大缩短,节约了大量的水蒸气、空气和燃料,降低了乙烯生产的能耗和成本。     

气体裂解炉烧焦过程研究

在对裂解炉辐射段炉管烧焦过程进行分析的基础上,确立了模拟烧焦过程的数学模型;依据中国石油化工股份有限公司北京燕山分公司实际工业装置的运行情况,对该公司KTI SMK型气体裂解炉辐射段炉管烧焦过程进行了模拟,并对裂解炉辐射段烧焦结束的判断标准、提高空气量对烧焦的影响等问题进行了分析。模拟结果表明,目前工业生产中普遍采用的以烧焦尾气中CO_x摩尔分数小于0.5%为判断烧焦结束的标准,存在烧焦不完全的问题,在实际应用中需要降低烧焦尾气中CO_x含量或延长烧焦时间,以达到完全烧焦的目的;在裂解炉辐射段炉管烧焦过程中,适当提高空气量有利于缩短烧焦时间。     

裂解炉烧焦过程的动态模拟

以某乙烯装置USC-28型加氢尾油裂解炉为对象,根据反应动力学、物料衡算、热量守恒和动量守恒等对裂解炉的蒸汽-空气烧焦过程进行了模拟,得到了温度、压力、物料浓度和焦炭厚度随时间和空间变化的动态烧焦模型;采用隐式差分Wendroff格式进行数值计算,并通过工业中试装置对模型进行了验证。验证结果表明,裂解炉出口处CO_2含量的模拟值与实际值的变化趋势基本相同,证明了模型的可靠性。通过对模型的分析,得到烧焦过程的影响因素为空气流量、裂解炉出口处管壁温度和烧焦时间,并提出了改进烧焦工艺的方法。该模型为实际烧焦过程的操作提供了参考,并为后续先进烧焦技术的开发提供了基础。     

乙烯裂解炉自动烧焦控制系统开发及应用

以乙烯裂解炉自动烧焦为研究对象，应用顺序控制技术和先进过程控制技术开发了乙烯裂解炉自动烧焦系统，该系统可按照预设的步骤及控制参数完成裂解炉烧焦过程。该系统应用先进过程控制的模型预测技术，实现了炉管出口温度(COT)的稳定及卡上限控制，自动烧焦过程中的A/B炉膛COT温度比手动烧焦分别提高2.0℃和0.9℃,提升了烧焦效率；自动烧焦过程中的烧焦量平稳增加，有效避免了超温情况，降低了炉管损伤的风险，每次烧焦时间平均节约1.4 h。     

乙烯裂解炉炉管的熔融腐蚀破坏

熔融腐蚀是乙烯裂解炉辐射段炉管在使用中常发生的一种破坏形式,文章通过宏观检验、光谱分析、扫描电镜及能谱、金相组织、原料含硫量调查、结焦、烧焦工艺分析,得出了某乙烯装置裂解炉炉管的熔融失效原因：炉管表面局部产生结焦、碱金属盐等形成低熔点共晶物、碱金属离子催化燃烧作用加之烧焦过程空气流量和温度控制的影响,使炉管表面形成过热点,局部温度超高,保护膜破坏发生熔蚀,同时渗碳、氧化、蠕变以及介质冲刷共同作用,造成炉管短期内局部腐蚀损坏泄漏。防止熔融腐蚀破坏的措施是控制裂解炉烧焦时炉管出口温度COT,加强添加结焦抑制剂,控制原料、稀释蒸汽等物料中碱金属离子含量以及对裂解炉烧焦加强巡检。     

乙烯裂解炉内传递和反应过程综合数值模拟Ⅱ.反应管内传递和反应过程的数值模拟

采用乙烯裂解炉传递反应过程综合数学模型中的反应管数学模型，对工业裂解炉反应管进行了系统的数值模拟，得到了反应管内流场、温度场和浓度场的详细信息，揭示了反应管内流动、传热、传质和裂解反应的基本特点。模拟结果表明，沿反应管轴向油气吸热升温，裂解反应加剧，产物产率逐渐发生变化；沿反应管径向存在明显的流体流速和温度的变化，而产物产率的变化不如流体流速和温度的变化明显。通过比较湍流粘度和分子粘度的大小，认为29．975～30mm的径向区域为层流层，层流层的存在使得临近管壁的区域内流体流速和温度变化显著。     

炉管壁面热通量对裂解反应影响的数值模拟

利用计算流体力学软件Fluent模拟了KTI裂解炉单根GK-V型炉管内的流动、传热和化学反应,并将计算结果与工业数据对比,验证了模型的准确性。研究发现,在沿裂解炉管长的轴向方向上,根据主导过程的不同,可以将炉管分为3段：传热段、一次反应段和二次反应段。计算结果表明,在其它模型参数不变的情况下,分别增加和减少壁面的热通量,乙烯质量分数随热通量增加而升高,丙烯质量分数随热通量增加而降低。     

乙烯裂解炉辐射段流动与燃烧的三维数值模拟

用计算流体力学软件Fluent6.2对中国石油化工股份有限公司燕山分公司E-BA-107乙烯裂解炉辐射段内的流动和燃烧做了三维数值模拟研究。为保证计算的准确性,使用GAMBIT2.2软件建立了与裂解炉实际尺寸完全一致的几何模型;在计算过程中采用了标准k-ε湍流模型、离散坐标辐射模型和有限速率/涡流耗散燃烧反应模型等计算模型。通过模拟计算得到了裂解炉炉膛内的温度、烟气流速及烟气组成的分布:底部燃烧器和侧壁燃烧器的燃烧使附近的炉墙处于温度分布均匀的高温区,为裂解反应提供了均匀的辐射墙面;炉管底部比其他部位的温度低;底部燃烧器的高速射流产生的旋涡可为炉管提供一定的对流热;出口烟气的平均温度和组成的模拟计算值与设计值接近,表明数值模拟有较高的精度,具有实际意义。     

新型扭曲片管在乙烯裂解炉中的数值模拟研究

利用数值模拟的方法研究了新型扭曲片管(在原扭曲片管的基础上,对结构进行了优化和改进)在乙烯裂解炉上的应用,计算得到了炉管内流体速度、油气温度和烃类热裂解反应主产物收率的分布情况,并将模拟结果与原扭曲片管进行了对比。模拟结果表明,沿径向方向,在扭曲片管的管壁附近存在较大的速度梯度,管壁附近温度较高,有利于热裂解反应的发生,乙烯收率较高;沿炉管长度方向,扭曲片管结构的改变对炉管内速度场、压力场和温度场的影响逐渐降低,对烃类热裂解反应主要产物乙烯、丙烯和丁二烯收率的影响不大。     

SRT—IV型重质油裂解炉的先进控制和优化控制

ＴＤＣ－３０００系统完成ＳＲＴ－Ⅳ型重质油裂解炉的常规控制和先进控制，包括炉管温度平衡和总进料流量控制、平均炉管出口温度控制、稀释蒸汽比控制、裂解炉开／停车程序、在线烧焦程序。ＶＡＸ机完成裂解炉的优化控制（裂解深度控制）。     

渣油加氢失活催化剂的积炭规律

以正庚烷为溶剂,采用索氏抽提法对渣油加氢工业失活催化剂进行预处理,以脱除表面吸附的烃类组分;采用碳硫元素分析仪、扫描电子显微镜 能谱分析仪(SEM EDS)分别测定了失活催化剂的碳、硫含量及碳含量沿颗粒的径向分布,并采用热重 质谱联用分析仪(TG MS)和BET低温物理吸附仪研究了失活催化剂的热解行为及其孔结构的变化。结果表明,沿着反应器物流方向,失活剂的积炭量呈上升趋势,硫含量呈下降趋势;脱金属失活剂的积炭沿颗粒径向分布比较均匀,而脱硫、脱残炭失活剂颗粒的碳含量呈现边缘部位较内部含量偏高;沿物流方向,积炭氧化温度逐渐升高;积炭影响催化剂的孔结构特性,对脱金属剂的孔结构影响相对较小,而对脱硫剂、脱残炭剂的孔结构影响比较大;脱硫、脱残炭失活剂高温脱炭后,比表面积和孔容可恢复率高,尤其是脱残炭剂。     

不同催化体系下渣油悬浮床加氢的结焦状况

 在高压反应釜中，采用不同分散型催化剂体系，以克拉玛依常压渣油为原料进行加氢裂化反应，测定反应体相产物>360℃馏分的甲苯不溶物含量和颗粒大小，并对其进行SARA四组分分离，考察了反应器结焦状况与反应产物性质之间的关系。结果表明，反应产物体相>360℃馏分的甲苯不溶物含量、沥青质含量与反应器内部结焦量有直接关系，甲苯不溶物和沥青质含量越高，反应器内部结焦趋势越明显。反应器内部的结焦状况受甲苯不溶物粒度大小的影响相对较小。     

COKE CHARACTERISTICS IN RELATION TO THE COLLOIDAL. MATTER OF PETROLEUM FOR THERMAL. PROCESSES

The purpose of this work is to research the characteristics of the production of coke in thermal and hydrothermal cracking from residual oils and their deasphalted oils Using ethyl acetate, because it allows the elimination of both resins and asphaltenes (colloidal matter) from the parent oil in only one step. This improves the deasphalted oil as coke precursors and basic nitrogen compounds present in the resin fraction are practically eliminated.

A 104 ml batch autoclave reactor with a cooling system was used for the thermal and hydrothermal cracking experiments. This reactor can withstand temperatures of up to 500^°C, pressures of 500 bar and a rocking velocity of 1 Hz. The influence of the temperature was investigated at 400, 425 and 450^°C and at 0, 20, 40, 80,     

预氧化HP40合金表面催化结焦的研究

为研究不同的表面状态对HP40合金表面催化结焦的影响,分别以水蒸气、空气为预氧化气氛,对HP40合金试样进行了不同温度的氧化处理以及氧化后结焦实验。利用XRD,SEM,TEM对氧化层和焦炭的形貌进行了表征,采用元素分析仪和拉曼（Raman）光谱仪对焦炭的碳氢比和结构进行了分析。结果表明：合金试样经水蒸气氧化后,表面形成了针状、富铁氧化物; 经空气氧化后,表面形成颗粒状、致密的富铬氧化物,随氧化温度升高部分试样的氧化层出现了剥落,剥落后的疏松、多孔表面对催化结焦有强烈的促进作用。焦炭主要为典型的催化丝状焦,焦丝的直径约80 nm,还含有少量的热裂解焦;焦炭缩合度较高,由有序状炭和无序状炭共同构成,且石墨化程度低。不同的预氧化气氛对合金表面氧化状态影响较大,但是对后续结焦过程,焦炭的形貌和结构无明显影响。     

反应温度及掺渣比对渣油催化裂化生焦率的影响

用扶余减压馏分油和减压渣油研究掺渣油催化裂化过程的生焦率受反应温度及掺渣比的影响。结果表明，反应温度升高，生焦率下降，且随掺渣比的升高，下降幅度越大。减压馏分油和减压渣油之间存在相互作用，生焦率并不是减压渣油和减压馏分油生焦率的简单加和，由于减压馏分油的存在对渣油的胶体体系有破坏和稀释作用，降低了渣油固有的生焦率，所以掺渣油催化裂化反应过程应采用较高的反应温度，且注意原料中各组分的配伍问题     

中低温煤焦油加氢保护剂积炭实验研究

对中低温煤焦油加氢反应后保护剂进行正庚烷索氏萃取,脱除保护剂表面吸附的烃类物质。采用碳硫元素分析仪和扫描电子显微镜 能谱分析仪(SEM-EDS)分别测定了保护剂碳含量沿反应器轴向分布及碳含量沿保护剂颗粒径向分布;采用低温物理吸附仪(BET)研究了加氢反应前后保护剂的孔结构变化;采用热重-质谱分析仪(TG-MS)研究了加氢反应中保护剂积炭的热解行为。结果表明：沿反应器物流方向,1^#保护剂几乎未发生积炭,3^#保护剂积炭最多,2^#保护剂积炭量高于4^#保护剂;保护剂的硫含量整体呈上升趋势,3^#保护剂由于积炭严重,其硫含量较低。保护剂上积炭在保护剂颗粒中分布较为均匀,积炭和金属沉积导致保护剂的比表面积和孔体积下降明显,但还有大量未被利用的比表面积和孔道。保护剂积炭的热解温度主要集中在250~500 ℃之间,沿反应器物流方向积炭的热解温度升高。     

SRT－Ⅲ型裂解炉中石脑油裂解的工艺数学模型Ⅱ．结焦模型及运转特性分析

综合裂解炉反应模型、结焦模型和辐射室的燃烧及传热模型，对ＳＲＴ－Ⅲ型裂解炉内石脑油的裂解过程进行了模拟计算，考察了过程参数、操作参数和焦厚等随运转时间的变化情况，为ＳＲＴ－Ⅲ型裂解炉的操作优化和工艺优化控制奠定了基础。     

COKE CHARACTERISTICS IN RELATION TO THE COLLOIDAL. MATTER OF PETROLEUM FOR THERMAL. PROCESSES

Abstract

The purpose of this work is to research the characteristics of the production of coke in thermal and hydrothermal cracking from residual oils and their deasphalted oils Using ethyl acetate, because it allows the elimination of both resins and asphaltenes (colloidal matter) from the parent oil in only one step. This improves the deasphalted oil as coke precursors and basic nitrogen compounds present in the resin fraction are practically eliminated.

A 104 ml batch autoclave reactor with a cooling system was used for the thermal and hydrothermal cracking experiments. This reactor can withstand temperatures of up to 500^°C, pressures of 500 bar and a rocking velocity of 1 Hz. The influence of the temperature was investigated at 400, 425 and 450^°C and at 0, 20, 40, 80,     

催化裂化装置沉降器顶旋升气管外壁结焦过程的分析

通过旋风分离器升气管外壁表面的粉灰沉积试验,进一步说明催化裂化装置沉降器顶旋升气管外壁结焦的原因是管壁表面存在着低速的"滞流区"。具有结焦倾向的油气液滴和细催化剂颗粒在气流的湍流扩散和环行空间二次涡等多种因素作用下进入"滞流层"并沉积在升气管表面,尤其是顺压力梯度区域。这些具有结焦倾向的油气液滴吸咐在催化剂细粉上形成结焦中心,并逐渐长大形成焦块。这种焦块对催化裂化装置的运行具有潜在的危害性。     

异丙苯裂化催化剂ASTRA-MB1积炭失活机理

通常催化剂的积炭失活由两种情况引起：活性位被覆盖和孔被堵塞。在热重分析仪上以异丙苯裂化反应为模型反应，采用CCAP（恒碳Arrhenius关系图）技术探讨了裂化催化剂SATRA-MB1的积炭失活机理，得到了反应速率常数和有效扩散系数随积炭量的变化规律。结果表明，当反应温度低于573K时，也的堵塞对催化剂的活性影响较大，当反应温度高于623K时，积炭主要发生在催化剂的外表面，其上的活性位被覆盖是造成催化剂失活的主要原因。理论上，通过降低催化剂粒径以增加其外表面的活性位数目，是提高催化剂利用率的有效途径。