@催化重整过程的分子模拟与优化

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1、第卷第期计算机与应用化李净年月日叮催化重整过程的分子模拟与优化周齐宏,胡山鹰,李有润,沈静珠,尉志武清华大学化学工程系,北京,。,,、、旧摘要采用分子模拟方法对石脑油催化重整过程进行研究原料是常压精馏后的产物主要是到的烷烃异构烷烃环,、、,烷烃和芳烃在个连续固定床反应器中进行烷烃裂解环烷烃及芳烃侧链裂解加氢和脱氢等过程得到高辛烷值的汽油产品。建立催化重整过程的分子模型,在满足产品中苯、芳烃含量限制和辛烷值指标的条件下,优化操作温度和压力,实现经济效益最大化。优化结果表明,通过对催化重整过程分子模型的优化可以显著提高效益,同时汽油调和还与其他操作过、

2、、,。程如催化裂化异构化烷烃化等有关因此通过分子模拟对全厂操作进行优化将会获得更大的利益关键词分子矩阵模拟优化催化重整中图分类号十文献标识码文章编号礴碑,,,,,』,,一、·。,一,一,,一,一,,、,,币一,,、〔节,,,,,一,,,,,叮,,一〔’,引言中我们已经介绍了基于分子模型对炼油过程模拟优化的系统方法,以烃类同系物为基础的分子矩,由于石油组成复杂炼油过程的模拟和优化常阵描述炼油中的各种物流,提出一种用于馏分物性,采用集总参数和虚拟组分模拟的方法虽然这些方和分子组成的转换方法,对多个生产过程建立分子,法可以简化问题进行求解但同时它们难以获

3、得产模型,最后将分子模型与全厂生产过程结合进行模,品组成详细的分子信息如苯和芳烃的含量等而当。拟优化结果表明分子信息有助于理解物质在炼油今社会在工业生产对环境影响问题上提出了越来越过程的变化情况,因此基于分子模型的优化可以在高的要求,精确到分子级的排放规定和产品质量要保证产品质量和满足环境要求的条件下最大程度提。求是上述模拟方法难以解决的因此采用分子模拟。高企业的效益,,,方法对炼油产品组成进行控制跟踪特定分子控制本文以石脑油催化重整过程为例介绍如何建。。其产生和在不同操作单元的分配在另一文献立分子模型并对催化重整过程进行优化计算分子一一收稿日期修

4、回日期一一作者简介周齐宏一,男,北京人硕士生,专业化学工程,导师胡山鹰计算机,与应用化母表重整反应动力学参数’」同系物矩阵给出催化重整原料石脑油经拓翎。一。、、常压精馏后得到的烷烃异构烷烃环烷烃一’和,去芳烃分子的分子组成通过已知的反应动力学一‘一‘勺‘气︺一︸气、气︸一︸一方程和动力学常数描述六种不同类型共计个的巧一。一,,化学反应,这些反应构成的反应网络对催化重整过,。程进行模拟最终可以计算得到产品的分子组成一一。基于这样的分子模型,可以针对不同的目标进行优‘一。一。化计算得到的最优操作条件能够在获得高品质汽一。一。油的同时满足苯及芳烃含量限制

5、要求斗一。一催化重整过程的分子模型一催化重整是最常见的石油炼制操作单元,它可一,,以大大提高油品的质量。催化重整操作有多种不同斗一,,的操作流程这里我们以三个连续固定床反应器为例,图是其流程示意图,原料石脑油经常压精馏一、、,一,。一后得到的烷烃异构烷烃环,一一一几,,一一。图催化重整流程示意图一叶。一。,烷烃和芳烃分子的组成由图的分子矩阵给出、一在个固定床反应器中发生烷烃裂解环烷烃及芳一烃侧链裂解、环打开、加氢和脱氢过程,经过一十一斗一、乙,‘一‘︺。一汁一一图重整原料的分子矩阵一一。,什一系列反应后芳烃含量大大增加而烷烃环烷烃减,。’,少这样使

6、得产品的值增加到目前为止已一〔’一碍,经对重整模型进行了许多研究提出了许多模一。,型。本文采用涉及个分子、个反应描述催化重升升〔’整过程的分子模型图给出催化重整的反应网一络,表给出个反应的动力学参数。反应动力汁学是反应分子模型的关键,反应网络中反应的表一一,。,观反应速率常数是温度和压力尸的函数是基、’〕。于提出的模型式计算出的一·,、生气呵、二’一产韧」,周齐宏等催化重整过程的分子模拟与优化一二一。除氢气外其他个分子的动力学速率方程如式,,其动力学参数如表所示团物料平衡如式,,,、人一一。无一,热量平衡如式和的关联一。,二,。式如式式石脑油的组成

7、如前所述进料,,,温度压力在个反应器的停留时间、,分别为巧和小时将‘一。个反应器分成,巧个反应区间依次进行求解其中前一区间的输出,一,一一作为后一区间的输人式式分别应用于每,一个反应区间其方法求一中式采用。解计算后得到出口处物料组成如图所示对于,进料量为个反应器的温度降分别为二,,。和模型计算所得物料性质及组成同,。一。,,实验数据十分接近图为重整产品组成的模型计,,算结果与实验数据的比较表一无,为重整产品物性的。模型计算结果与实验数据的比较二,,,,无。。,,一。‘。。、,戈,一。“,,。,。。一,图催化重整的反应网络无,无,,一。二,,表催化重

8、整产品物性的模型计算结果与实验数据比较【〕。,一。,戈一尹认〕。‘。一,。,。一一,吧,一一戈一一。一一一左,。一戈一一一