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重质裂解原料蒸汽热裂解10集总动力学模型的研究

赵雨波  
【摘要】:乙烯是石油化工产业最重要的基础原料之一。目前,国内乙烯原料资源匮乏成为制约我国乙烯工业发展的瓶颈。如何降低乙烯生产成本、提高石油化工产品市场竞争力成为我国乙烯行业亟待解决的课题。重质裂解原料的开发和利用成为解决这一问题的一个方向。本文对大庆重石脑油蒸汽热裂解8集总动力学模型存在的问题和集总动 力学建立方法进行了分析,并通过改进,建立了10集总动力学模型。首先,利用自建的小型蒸汽热裂解实验装置,对大庆重石脑油进行了蒸汽热裂解实验,在不同的操作条件下共得到80组实验数据;通过分析证明实验数据符合裂解规律,可以用作动力学参数回归的基础实验数据。 其次,考虑到大庆重石脑油正构和异构烷烃、五元和六元环烷烃裂解特性差异较大的特点,建立了将重石脑油划分为4个原料集总和6个产物集总的10集总动力学模型,并给出了相应的反应网络图和物料平衡表达式;采用分层法和分步法相结合的方法求取反应速率常数,利用Matlab语言采用Marquardt++法编写和调试了10集总模型参数的求解程序,进一步回归得到了各反应的活化能和指前因子。 由于10集总模型反应数目较多,故将反应分为上层(原料层)和下层(产物层)。上层采用分步法求取正构烷烃、异构烷烃、五元环烷烃和六元环烷烃4个原料集总的反应速率常数;下层的计算引入了浅度裂解的概念,用实验结合模拟计算的方法得到了下层原料的组成,并进一步求取了下层原料的反应速率常数、活化能和指前因子。 将10集总模型与8集总模型进行了比较,通过对实验值与计算值误差的分析可知,10集总模型各个集总的计算值的绝对误差在0.5以内的占98%;相对误差在10%以内的占95%,在5%以内的占90%;计算结果明显比8集总模型的计算精度高。


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