柴油加氢工艺动态仿真研究与应用.pdf

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1、第31卷第8期计算机仿真2014年8月文章编号：1006—9348(2014)08一0240一05柴油加氢工艺动态仿真研究与应用杜增智，李春喜，王健红(北京化工大学化学工程学院，北京，100029)摘要：柴油加氢工艺是通过加氢反应来提高油品质量，对于环境保护和大气污染防治起着至关重要的作用。由于柴油的组成纷繁复杂，使得柴油组分难以确定，一直以来是加氢工艺动态仿真模拟中的难点问题。为解决上述问题，采用真实组分法确定了柴油组成，建立了组分分率模型，进而实现了柴油加氢工艺的全流程动态仿真。仿真结果与实际相吻合

2、，证明了该方法用于柴油加氢工艺的动态仿真是行之有效的。关键词：柴油加氢；实组分；动态仿真中图分类号：N945．12文献标识码：BStudyaIldApplicationofDynamicSimlllationfbrDieselHydrotreatingProcessDUZeng—zhi，UChun—xi，WANGJian—hong(CoUege0fChemicalEngineering，BeijingUniversity0fChemicalTechnology，Beijing100029，China)A

3、BSTRACT：Dieselhydrotreatingprocessimpmvesthequalityofoilandplaysavitalmleforenvim砌entalpmtec．tionandairpollutioncontIDl．Dieselisaverycomplexmixturecontailling明extremely1甜genuIIlberofcomponents．ItisVerydi伍culttobech锄cterized，sosimuIationofthispmcessh船been

4、dimcuIttoachieve．Inthisp印er，thecompositionofdieselisdetenninedandcomponentfhctionmodelisbuiltbyrealcomponentmethod．Thusthedy—n锄icsimlllationofdieselhydrotreatingpmcessisachieved．Simulationresultsareconsistemwithactualdata，whichprovesthat出isapproachc锄beem

5、plI)yedincalculatingdieselhydro仃eatingprocess．K豳VORDS：Dieselhydr0慨ating；Realcomponents；Dyn姗icsimIllation1引言柴油加氢工艺通过加氢反应降低柴油中含硫、含氮量，再经过分馏过程最终得到硫含量不大于50ppm的精制柴油的过程⋯。在以往的炼油工艺研究中，常常采用集总法旧1和虚拟组分法po来对油品组成进行表征。但通过这两种方法得到的柴油组成比较粗糙，均无法准确实现柴油加氢工艺的全流程动态仿真。本文采用一种新的方

6、法——实组分法，确定了柴油加氢工艺的原料油组成，建立了一套用于柴油加氢模拟的组分库，通过非线性回归的方法建立了原料油组分分率模型，并通过切线法迭代计算出各组分的含量，最终实现柴油加氢反应过程的动态仿真，取得了较好的效果，对今后柴油加氢工艺的优化研究起到了非常好的指导意义。收稿日期：2013—10—30修回日期：2013—11—30—240—2工艺原理柴油加氢工艺的主要原理是原料粗柴油在催化剂的作用下与氢气反应，脱除原料油里面的硫醇、硫醚、噻吩、吲哚、喹啉等高分子含硫、含氮化合物。反应产物经过分离设备脱除

7、反应产生的H2s和NH3等杂质，最终得到精制后的成品柴油。3数学模型的建立3．1反应机理及反应组分确定文献[4—5]对于柴油加氢反应体系进行了深入的研究，柴油加氢反应机理主要是脱硫、脱碳和少量的芳烃饱和，所以涉及的组分主要是硫化物、氮化物、单环和多环芳烃。其主要的化学反应如下所示：c8玩s+6哎一c8圩，。+坞s(1)c12日8s+8H2_c12日22+日2s(2)CsHsN+5Hl—+CsHn+NH303)C9H1N+1H2—+C9H愧+NH，04)C8马Ⅳ+6马一c8H16+^喝(5)c7风+3也一

8、c7日14(6)c8日lo+3也一c8日16(7)C10风+5盟-+C10日18(8)C14日lo+7乜_C14月_(9)根据式(1)一(9)确定的反应网络得出柴油加氢反应体系组分，如表1所示。表l柴油加氢反应体系实组分分子式正常沸点(℃)219．90331．46115．25237．60253．OlllO．65136．20217．99342．033．2原料油蒸馏曲线模型在炼油工艺中，由于石油组分复杂多变，大多用ASTMD86蒸馏曲线来表征原