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《北京化工大学》 2012年
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基于基准假组分的流化催化裂化反应—再生系统动态模型研究

姜浩  
【摘要】:流化催化裂化(FCC, Fluid Catalytic Cracking)工艺是石油炼制工业中重油轻质化的主要手段。根据报道,2007年我国催化裂化装置所生产的汽油组分占成品汽油总量的75%左右,所生产的柴油组分占成品柴油总量的30%左右,所生产的丙烯组分约占丙烯总量的40%。对大处理量工业FCC装置进行设计及操作上的优化非常重要。因此,FCC装置建模仿真是炼油工艺中重要的研究课题。 反应—再生系统(简称反—再系统)是FCC装置的最重要和最复杂的部分。反—再系统的原料油及其油气产物是由难以胜数的各种烃及非烃化合物组成的复杂混合物,对其建立足够详细的化学反应体系是催化裂化建模仿真的重点。目前普遍采用集总方法近似地表达催化裂化反应体系。传统集总模型是根据馏程或结构族将原料油与油气产物划分为若干集总,如VGO、汽油、柴油等。对于若干集总构成的反应体系,如果改变集总性质或数量,这时就需要重新建立反应体系和重新估计动力学参数。 为克服传统集总模型的缺点,本文建立了基于基准假组分的催化裂化反应体系。基准假组分定义为一些列具有固定的性质、平均实沸点、密度的重质和轻质组分。原料油及其油气产物的每个实沸点窄馏分由一对重质和轻质组分表达。本文的提升管反应器采用拟稳态模型,动力学反应体系采用Gupta等提出的经验模型。动力学反应体系包含1万个以上的有效反应,反应速率常数与基准假组分的平均实沸点以及分子量关联。因此,动力学参数独立于原料油性质、产品分布以及操作条件。工业验证结果表明本文所建立的提升管反应器模型具有良好的预测能力。 为进一步考察基于基准假组分的整体反—再系统的动态行为,参考文献资料建立了基于两相理论的再生器模型以及沉降器汽提段模型。稳定性分析表明反—再系统在着火状态下是稳定的,所得结果与以往文献报道保持一致。最后,通过原料油切换操作模拟、原料油流量阶跃干扰等实验,考察了整体反—再系统的动态行为。
【学位授予单位】:北京化工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TE624.41

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