大庆加氢尾油集总动力学模型的建立

摘要

集总思想的提出,为复杂反应过程的研究提供了一个发展方向.由于加氢尾油中重组分的含量较多,为此,我们采用集总动力学的方法建立重质原料的动力学,该方法在催化裂解、催化裂化和催化重整过程中都取得了成功的经验,但在蒸汽裂解中的应用还较少. 本文采用自行设计的裂解试验小试装置,先用石脑油对装置进行了稳定性测试,经过大量的试验得到了三个反应温度820℃840℃、860℃、三个停留时间0.14s、0.18s、0.22s和三个水油比0.45、0.65、0.85下的27组试验数据,测试完成后以石化公司的加氢尾油为裂解原料得到了三个反应温度820℃、840℃、860℃、三个停留时间0.22s、0.20s、0.18s和三个水油比0.7、0.75、0.8下共27组试验数据；分析了试验结果中裂解温度、停留时间和水油比对乙烯收率的影响.根据原料组成分析及试验数据结果分析,我们将裂解反应体系划分为五个集总组分:烷烃、环烷烃、乙烯、气体和焦油,建立了热裂解五集总动力学模型,并给出了相应的反应网络图和集总间的动力学数学表达式.利用Marquardt改进法对动力学参数进行估计,编写了Matlab语言程序,并对程序进行了修改和调试,求取了集总模型在三个温度下的模型参数,通过比较发现模型的计算值与试验值比较接近,并且能够较好地预测出裂解产物产率随各操作条件的变化趋势.

目录

文摘

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引言

第1章文献综述

1.1乙烯原料的优化

1.2主要操作条件的影响

1.2.1温度的影响

1.2.2停留时间的影响

1.2.3温度停留时间效应

1.2.4烃分压和稀释剂的影响

1.3烃类裂解过程的化学反应

1.3.1烃类裂解的一次反应

1.3.2烃类裂解的二次反应

1.4裂解反应动力学模型研究

1.4.1经验模型

1.4.2自由基反应机理模型

1.4.3分子模型

1.4.4裂解反应动力学模型的研究进展

1.5集总简介

1.5.1集总动力学模型组分的划分

1.5.2集总动力学模型的建立方法

1.5.3集总动力学模型参数的求取方法

1.6集总的应用

1.6.1集总动力学模型在催化裂化中的应用

1.6.2集总动力学模型在催化重整的应用

1.6.3集总动力学模型在催化裂解中的应用

第2章模拟炉裂解试验装置

2.1试验原料

2.2试验仪器型号及产地

2.3试验装置示意图

2.4试验装置操作流程

2.5试验装置的调节

2.6试验操作条件

2.7试验分析方法

2.8试验数据分析

2.8.1石脑油实验数据的分析

2.8.2加氢尾油实验数据的分析

第3章热裂解五集总模型的建立

3.1集总模型的建立

3.2集总动力学模型的数学表达推导

3.2.1各项质量速率的分析

3.2.2传质微分方程

3.3集总动力学模型参数的求取

3.3.1 Marquardt改进算法求取集总反应速率常数的原理

3.3.2集总动力学参数的求取方法

3.4石脑油五集总动力学模型

3.4.1五集总动力学模型参数的求取

3.4.2模拟计算值与试验值的对比

3.5加氢尾油五集总动力学模型

3.5.1五集总动力学模型参数的求取

3.5.2模拟计算值与试验值的对比

第4章 结论

参考文献

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致谢