费托蜡催化裂化反应生产清洁汽油的热力学分析

费托蜡主要由链烷烃组成，不含硫、氮等杂原子，是生产清洁汽油的优质原料。由于缺少芳烃和环烷烃，费托蜡催化裂化过程需要强化异构化、芳构化反应以实现降低汽油馏分烯烃含量、保持高辛烷值的目标。对费托蜡为原料的催化裂化反应体系进行热力学分析，重点计算了不同温度下生成汽油馏分主要烃类的反应焓变和反应平衡常数。研究结果表明，以大分子链烷烃为主的费托蜡，其裂化吸热反应焓变约为80 kJ/mol，反应平衡常数随温度的升高而增大，高温有利于一次裂化反应。对于异构化反应，主要是大分子链烷烃裂化为烯烃，再由烯烃分子转化为异构烷烃，因此对于异构化反应，可以通过优化反应器促进汽油烯烃的转化。在考察温度范围内，烯烃环化反应平衡常数随温度升高而减小，环烷烃脱氢芳构化反应平衡常数随温度升高而增大，所以适宜的反应温度是制约进一步增加汽油中芳烃的重要因素。     

提升管反应器介尺度结构影响规律的数值模拟研究

提升管反应器存在典型的颗粒聚团介尺度结构,其分布特性对气固流动、反应有重要影响,对介尺度结构影响规律进行分析有助于为反应器的设计与优化操作提供基础信息。采用基于能量最小多尺度（EMMS）方法的曳力模型建立了提升管气固两相流动模型,考虑了颗粒聚团对气固相间动量传递的影响。此外,进一步通过考虑颗粒聚团的存在以及颗粒聚团的非均匀性对化学反应的影响,提出了描述介尺度结构对反应速率影响的修正因子,与气固流动模型进行耦合,建立了基于介尺度结构的流动-反应综合数学模型,并进行了模型验证。进一步应用该模型,对工业催化裂化提升管反应器的流动-反应特性进行了模拟分析。结果表明,该模型可以合理描述提升管气固相互作用,能够预测出壁面附近存在较多介尺度结构的分布特性,由于聚团的存在使得重油组分难以与催化剂充分接触,生成汽柴油的反应速率较低,转化较慢,聚团的分布特性导致靠近边壁处的重油组分浓度较高,汽柴油组分浓度较低;汽柴油在聚团内部的流动阻力较大,在聚团内发生过量的二次反应生成较多焦炭,导致壁面处焦炭浓度较高。与传统基于平均化而未考虑聚团影响的模型相比,基于介尺度结构的模型所预测的汽油收率最佳值与工业实际相接近。因此,基于介尺度结构的流动-反应综合数学模型可以合理描述提升管内进行的流动-反应耦合特性,并能揭示介尺度结构对催化裂化反应过程的影响,有望为工业提升管装置反应终止剂技术的开发提供重要的基础信息。     

基于DEM模拟的气固鼓泡床内流场间歇性及颗粒相干结构的分析

采用计算流体力学和离散元方法(CFD-DEM)对气固鼓泡床流动行为进行模拟研究,并基于模拟结果分析鼓泡床内气泡和颗粒微观运动特性。对颗粒速度的脉动能谱进行分析,发现鼓泡床流场中存在间歇性。通过对比鼓泡床不同轴、径向位置的颗粒脉动速度的平坦因子,发现鼓泡床内不同位置的流场间歇性不同,随着床层高度的增加,流场的间歇性减弱;在径向上,过渡区的流场间歇性明显大于边壁区和中心区。进一步采用连续小波分析方法揭示了相干结构(颗粒涡团)的分布以及演化过程,并分析了不同尺度下相干结构(颗粒涡团)的分布与鼓泡床内颗粒与气泡运动的关系。     

内蒙古油砂沥青热转化前后化学结构的变化规律

 采用核磁共振和红外光谱分析方法对内蒙古3种油砂沥青及其流化热转化后的液体产品的化学结构进行了研究。通过用改进的Brown-Ladner 法计算了油砂沥青及热转化后得到的液体产品的平均分子结构参数,发现热转化得到的液体产品平均分子结构参数发生了明显的改变。相对于原料油砂沥青,热转化液体产品的芳碳率f_A略有增加、环烷碳率f_N大幅度增加,而烷基碳率f_p则明显减少,并且总环数R_T从6.10~8.64下降到2左右,芳香环数R_A从3.13~6.10下降到1左右,环烷环数R_N也从2.22~3.42下降到1左右。3种不同性质油砂沥青的平均分子结构参数变化趋势相同,均归因于油砂沥青热转化过程中多环芳烃的聚合和长链烷烃侧链的断裂。     

石油加工工程课程平台的建设和运行

石油加工工程课程平台是在本科教学的基础上建立起来的。中国石油大学(北京)石油加工工程教学团队作为国家级的优秀教学团队,多年来为石油工业培育了一批批优秀的高级人才。同时凭借教学优势形成了品牌课平台,为中国石油、中国石化公司的非石油专业毕业生的培训和国外公司在华业务人员的培训做了大量工作,有较高的知名度。     

基于DEM模拟气固鼓泡床中颗粒碰撞参数对流场间歇性的影响

采用计算流体力学和离散元(CFD-DEM)方法研究鼓泡床内的气固流动状态, 考察了颗粒弹性系数和恢复系数对流场间歇性的影响, 并利用小波变化分析方法分析了颗粒弹性系数和恢复系数对流场相干结构的影响。研究结果表明:颗粒弹性系数和恢复系数对颗粒速度脉动能、床层平均高度、平坦因子以及流场间歇性有一定影响。随着颗粒弹性系数取值的变大, 高频区能量和平坦因子先降低后增加, 床层高度先增加后降低, 流场间歇性先减弱后增强;颗粒恢复系数取值越大, 高频区能量和平坦因子越低, 床层高度越大, 流场间歇性越弱。     

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。     

石油重质组分制备碳功能材料的研究进展

原油重质化趋势日益严重,超过原油总量10%的极重组分无法通过现有技术转化为轻质组分,因此将这部分碳氢比较高的重质组分脱氢制备碳材料成为其高效利用的一个重要途径。本文介绍了目前国内外采用石油重质组分制备碳材料的方法,包括重质油直接脱氢碳化制备碳材料、采用气相或液相沉积法制备碳材料。所得碳材料主要为活性炭、泡沫炭、碳纤维、碳纳米材料,以及多功能复合、掺杂材料等。分析了采用石油重质组分制备碳材料的优点、难点和今后需要开展工作的方向。     

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。     

分子尺度反应动力学模型构建在催化裂化/裂解过程中的应用进展

随着环保法规的日益严格和成品油质量标准的持续升级,对催化裂化/裂解过程的产品要求和控制逐渐精细到分子级别,可靠的分子尺度反应动力学模型是实现催化裂化/裂解过程分子管理的关键所在。本文简述了催化裂化/裂解的反应机理和反应类型,回顾了近三十年来不同方法对催化裂化/裂解过程反应网络和分子尺度反应动力学模型构建的研究进展。重点对不同模型构建技术的优缺点进行了详细的对比分析,指出了催化裂化/裂解过程分子尺度反应动力学模型构建的研究方向：开发更为精细的石油分子分析表征技术,构建与催化剂失活和反应器模型相结合的分子尺度反应动力学模型,实现基于分子管理的催化裂化/裂解过程反应器设计和工艺工程放大。此外,指出建立对分子集构建、反应网络构建和动力学参数求解的集成化平台是分子尺度反应动力学发展的必然趋势。