一种基于结构导向集总的延迟焦化动力学模型

采用22个新结构向量描述渣油分子,构建了7 004种渣油分子集总,结合模拟退火算法提出了一种模拟计算渣油分子组成的方法.制定了92条反应规则用以描述渣油延迟焦化的分子反应行为.在对工业化延迟焦化工艺进行一定程度简化和假设的基础上,建立了一个用以预测延迟焦化产物分布的结构导向集总模型.比对模型预测结果与小试试验结果发现,用建立的模型预测不同原料在不同工艺条件下的延迟焦化产物分布可靠性较好.模型计算结果表明,焦化温度上升10℃,液体收率平均提高2.5个百分点,相当于原料n(H)/n(C)提高0.15;循环比下降0.15,液体收率平均提高3.5个百分点,相当于原料残炭值下降5个百分点;反应压力下降0.03 MPa,液体收率平均提高0.6个百分点.     

基于结构导向集总的延迟焦化绝热反应过程模型研究

基于结构导向集总方法,设计了包含烃类结构和杂原子结构的21个结构单元,构建了代表延迟焦化原料分子组成的55类共2 791种典型分子的结构向量。基于延迟焦化反应机理,制定了包含碳链断裂、脱氢、开环、双烯合成、脱硫化氢、脱二氧化碳、脱一氧化碳和加氢脱氮等10类38条反应规则,用于描述延迟焦化过程的反应网络。结合相应的反应速率常数和反应热数据,建立了反应动力学微分方程组,通过改进的Runge-Kutta法求解,构建起基于结构导向集总的延迟焦化绝热反应动力学模型,预测延迟焦化过程的典型分子组成和产物分布。延迟焦化绝热反应器模型的预测精度优于未计入反应热效应的等温反应器模型的预测精度。采用延迟焦化结构导向集总绝热反应器模型对不同延迟焦化渣油在不同焦化反应温度和循环比条件下的延迟焦化反应过程进行模拟,焦化产物中气体、汽油、柴油、蜡油和焦炭的产率预测误差均不超过1.7百分点,焦化产物中典型分子含量的预测误差均不超过2.0百分点。     

基于结构导向集总的延迟焦化绝热反应过程模型研究

基于结构导向集总方法，设计了包含烃类结构和杂原子结构的21个结构单元，构建了代表延迟焦化原料分子组成的55类共2 791种典型分子的结构向量。基于延迟焦化反应机理，制定了包含碳链断裂、脱氢、开环、双烯合成、脱硫化氢、脱二氧化碳、脱一氧化碳和加氢脱氮等10类38条反应规则，用于描述延迟焦化过程的反应网络。结合相应的反应速率常数和反应热数据，建立了反应动力学微分方程组，通过改进的Runge-Kutta法求解，构建起基于结构导向集总的延迟焦化绝热反应动力学模型，预测延迟焦化过程的典型分子组成和产物分布。延迟焦化绝热反应器模型的预测精度优于未计入反应热效应的等温反应器模型的预测精度。采用延迟焦化结构导向集总绝热反应器模型对不同延迟焦化渣油在不同焦化反应温度和循环比条件下的延迟焦化反应过程进行模拟，焦化产物中气体、汽油、柴油、蜡油和焦炭的产率预测误差均不超过1.7百分点，焦化产物中典型分子含量的预测误差均不超过2.0百分点。     

基于结构导向集总的催化重整分子水平反应动力学模型

为了从分子水平揭示催化重整反应过程的转化规律,基于结构导向集总理论,设计了14个结构单元来描述催化重整反应体系中的312种分子。根据催化重整反应机理,制定了包括裂化、异构化、环化、芳构化等反应的78条反应规则来描述催化重整过程的分子反应行为,构建了包含1628个反应的催化重整反应网络。结合反应动力学常数计算,建立了分子尺度的催化重整反应动力学模型,并采用改进的Runge-Kutta法进行求解。通过与不同工艺条件下的实验数据比较,验证了模型的可靠性。利用所建模型分析了反应温度、压力、空速等操作条件对重整反应过程的影响规律,揭示反应器中芳烃、环烷烃、异构烷烃和正构烷烃等烃类分子的转化规律,获得催化重整产物分子组成及其沿反应器的分布规律。该模型可以指导催化重整装置实现芳烃收率和液体收率的双目标优化。     

基于结构导向集总的石脑油蒸汽裂解过程分子尺度动力学模型

用结构导向集总方法描述原料分子和构建反应网络,分别采用Materials Studio软件和四五阶龙格库塔法计算反应速率常数和求解动力学微分方程组,建立了1个石脑油蒸汽裂解过程的结构导向集总模型.模型选用7种结构向量描述石脑油分子组成,74条反应规则建立石脑油蒸汽裂解过程的反应网络.它可以在不同操作条件下预测不同石脑油原料蒸汽裂解过程中132种种子分子收率随时间的分布.模型计算结果表明,乙烯和丙烯收率的计算值和实验结果符合良好,相对误差不超过8%.模型对丁二烯,甲烷,乙烷等非主要产物也具有一定的预测能力.     

延迟焦化结构导向集总模型应用研究

采用22个结构向量描述渣油分子,构建了7 004种渣油分子集总,结合模拟退火算法提出了一种模拟计算渣油分子组成的方法。制定了92条反应规则用以描述渣油延迟焦化分子反应行为。在对工业延迟焦化工艺进行一定程度简化和假设的基础上,建立了一个用以预测延迟焦化产物分布的结构导向集总模型。通过模型预测结果和小试试验结果对比发现,该模型在不同延迟焦化工艺条件下对不同原料得到的产物分布均具有较好的预测可靠性。利用该模型计算了不同原料渣油掺炼以及渣油掺炼回收废道路沥青共焦化对延迟焦化液体收率的影响。计算结果表明:这两种方案都能有效提高延迟焦化液体收率。计算结果经小型试验得到了证实。     

基于结构导向集总的柴油加氢精制分子水平反应动力学模型 Ⅰ.模型的建立与验证

为了从分子水平揭示柴油加氢精制反应过程的转化规律,基于结构导向集总方法,构建了表征柴油分子组成的包含846个结构向量的分子组成矩阵。根据柴油加氢精制反应机理,编制了34条反应规则,建立了包含约17 500个反应的柴油加氢精制反应网络,并结合基于量子化学计算的反应动力学参数,建立了基于结构导向集总的分子尺度柴油加氢精制反应动力学模型。采用改进的Runge-Kutta法进行求解,并通过与工业装置数据对比验证了模型的可靠性。实验结果表明,加氢精制产物分布及典型分子含量的预测值与工业数据的最大误差在1.0%以内,温升的预测误差不超过2℃。     

延迟焦化结构导向集总模型考察原料性质对产物分布的影响

采用延迟焦化结构导向集总模型考察了原料饱和分质量分数、环烃芳香分质量分数、稠环芳香分质量分数、硫质量分数、Ni和V总质量分数、n_H/n_C、残炭、密度和芳碳率对延迟焦化产物分布的影响。结果表明,延迟焦化产物中焦炭含量与原料残炭值之间具有良好的线性关系;原料芳香分中环烃芳香分和稠环芳香分对延迟焦化产物分布的影响不同;原料硫含量对延迟焦化产物分布影响不大,主要影响产物的性质。     

基于结构导向集总的柴油加氢精制分子水平反应动力学模型Ⅱ.反应规律分析与优化

采用基于结构导向集总的柴油加氢精制分子水平反应动力学模型对中国石油某分公司柴油加氢精制装置的操作条件进行优化,所建模型可以预测不同反应条件下精制产物中典型分子的含量,并可在分子水平上描述柴油体系中的硫化物、氮化物、多环芳烃、正构烷烃等在加氢精制反应器中的转化规律,揭示反应温度、压力、液态空速等操作条件对加氢精制反应过程的影响规律,指导柴油加氢精制装置的操作优化。实验结果表明,精制柴油硫、氮含量小于10μg/g、精制柴油收率不低于设计指标89.5%时,模型预测优化的操作温度区间为314.5～320.3℃。     

基于结构导向集总的液体石蜡蒸汽裂解制-α烯烃分子尺度动力学模型

基于结构导向集总的方法建立了液体石蜡蒸汽裂解制α-烯烃的分子尺度动力学模型,构建了一个新的结构向量DB,用于精确描述烯烃分子。建立了108个分子和546个反应组成的反应网络,能够实现对液体石蜡蒸汽裂解过程单程转化率和α-烯烃产品收率的准确预测。采用该模型预测得到的液体石蜡蒸汽裂解制α-烯烃的优化工艺条件为:裂解温度660℃,停留时间3.5s,水蜡摩尔比0.1。在优化工艺条件下,通过模型预测单程转化率、α-烯烃收率和裂解气收率的相对误差分别为2.36%,1.29%,6.47%。     

A Predictive Kinetic Model for Delayed Coking

Abstract

Lumping of the residue charge stock is based on saturate, light and heavy aromatics, soft and hard resins, as well as asphaltenes, whose concentrations can be obtained by solvent sedimentation and Al₂O₃ column separation. The reaction scheme contains 11 lumped species, including two middle fractions, naphtha, gas, and coke in addition to the above six lumps for residua. It is shown that these kinetic parameters are all invariant with respect to residue compositions and therefore this model is able to predict yields of delayed coking products for a wide variety of ranges of charge stock and operating conditions beyond that of the tests.     

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。     

A Lumping Kinetic Model for Catalytic Reforming

ＡＬｕｍｐｉｎｇＫｉｎｅｔｉｃＭｏｄｅｌｆｏｒＣａｔａｌｙｔｉｃＲｅｆｏｒｍｉｎｇＣｈｅｎｇＧｕｏｘｉａｎｇ，ＴａｎＨａｎｓｈｅｎ，ＨｏｎｇＥｎｓｈａｎ（ＦｕｓｈｕｎＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍａｎｄＰｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃ...     

Kinetic Study on the Hydrocracking Reaction of Vacuum Residue Using a Lumping Model

Abstract

Based on the experimental hydrocracking of vacuum residue, a kinetic study using a lumping model was carried out to gain insight into the characteristics of catalytic reactions. The lumped species were the saturates, aromatics, resins, and asphaltenes (SARA) constituents in the residue (798 K⁺) fraction and gas, naphtha, kerosene, gas oil, vacuum gas oil, and coke in the products. The pyrite reaction favoring hydrocracking to lighter products was more temperature-dependent than that using a mixture of pyrite and active carbon. The kinetic study showed that the addition of active carbon to pyrite limited the transformation of resins to asphaltenes.     

Kinetic Study on the Hydrocracking Reaction of Vacuum Residue Using a Lumping Model

Based on the experimental hydrocracking of vacuum residue, a kinetic study using a lumping model was carried out to gain insight into the characteristics of catalytic reactions. The lumped species were the saturates, aromatics, resins, and asphaltenes (SARA) constituents in the residue (798 K⁺) fraction and gas, naphtha, kerosene, gas oil, vacuum gas oil, and coke in the products. The pyrite reaction favoring hydrocracking to lighter products was more temperature-dependent than that using a mixture of pyrite and active carbon. The kinetic study showed that the addition of active carbon to pyrite limited the transformation of resins to asphaltenes.     

Calibration of a Delayed Coking Unit

Abstract

One delayed coking unit was calibrated; its process capacity, material balance, overall energy consumption, product quality, and product distributing were checked. Some results and proposals are given.     

延迟焦化装置18h生焦周期运行分析

为提高渣油加工能力和轻质油收率,发挥1.0 Mt/a延迟焦化装置的潜能,在现有设备、工艺流程不作任何改造的情况下,将生焦周期由20 h缩短至18 h。本文分析了缩短生焦周期对装置运行的影响,介绍了产品分布、装置能耗的变化情况。缩短生焦周期不仅有效提高了装置处理量(装置生产负荷达到130%)、液体产品收率以及轻质油收率,而且降低了装置能耗,实现了挖潜增效的目标。