一种渣油催化裂化反应机理模型的建模方法

摘要

本发明公开了一种渣油催化裂化反应机理模型的建模方法。该方法将石油馏份划分为6个集总，根据催化裂化反应机理，建立6个集总间的串并行反应网络，同时将反应器本身特点与各集总间反应的经验动力学方程相结合，建立了渣油催化裂化反应机理模型。另外，设置了6个装置因数，用以校正各集总间反应的动力学速率常数，提高模型对产品分布预测结果的精度。使用本发明方法建立的模型特别适用于最大化生产异构烷烃的渣油催化裂化装置，实验结果表明，所建模型具有很好的预测精度和计算稳定性，预测结果完全满足工程应用的需求，具有很高的工业应用价值。

主权项

1、一种渣油催化裂化反应机理模型的建模方法，其特征是包括以下步骤：1)按照裂化性能、实际分析计量的需求因素，将石油馏份划分为如下6个集总：减渣油浆(C1)、蜡油回炼油(C2)、柴油(C3)、汽油(C4)、液化气干气(C5)以及焦炭(C6)；2)根据催化裂化反应机理，按照减渣油浆集总经裂化反应分别生成蜡油回炼油、柴油、汽油、液化气干气和焦炭集总；蜡油回炼油集总经裂化反应分别生成柴油、汽油、液化气干气和焦炭集总；柴油集总经裂化反应分别生成汽油、液化气干气和焦炭集总；汽油集总经裂化反应分别生成液化气干气和焦炭集总；焦炭集总不再进行裂化反应，建立各集总间由14个化学反应构成的串并行反应网络；3)将最大化生产异构烷烃的渣油催化裂化装置提升管第一反应区视为活塞流反应器，第一反应区各集总进行裂化反应的速率方程为：$\frac{\mathrm{dC}}{\mathrm{dl}}=r,$ 式中：r为各集总进行裂化反应的速率向量，C＝[C1C2C3C4C5C6]T为集总浓度向量，l为提升管某一计算点的高度；将提升管第二反应区视为全混流反应器，第二反应区集总进行裂化反应的速率方程为：$\frac{\mathrm{dC}}{\mathrm{dt}}=C^0-C+\mathrm{r\tau }=0,$ 式中：t为反应时间、C0为集总在提升管第二反应区继续进行反应的初始浓度向量，τ为各集总在此反应区的停留时间；4)将石油裂化反应经验动力学方程$r=\frac{1}{1+K_h{C}_{\mathrm{Ah}}}\frac{1}{1+{\mathrm{\beta t}}_c^{\gamma }}\frac{P}{S_{\mathrm{WH}}\mathrm{RT}}\frac{\mathrm{KC}}{\underset{j}{\Sigma }{C}_j}$ 分别与集总在提升管两个反应区进行裂化反应的速率方程相结合，建立渣油催化裂化反应预测产品分布的机理模型，第一反应区为：$\frac{\mathrm{dC}}{\mathrm{dX}}=\frac{1}{1+K_h{C}_{\mathrm{Ah}}}\frac{1}{1+{\mathrm{\beta t}}_{\mathrm{cl}}^{\gamma }}\frac{P}{S_{\mathrm{WH}}\mathrm{RT}}\frac{\mathrm{KC}}{\underset{j}{\Sigma }{C}_j},$ 第二反应区为：$C^0-C+\tau \frac{1}{1+K_h{C}_{\mathrm{Ah}}}\frac{1}{1+\beta {t_{c2}}^{\gamma }}\frac{P}{\mathrm{RT}}\frac{\mathrm{KC}}{\underset{j}{\Sigma }{C}_j}=0$ 式中：X＝l/L为提升管相对高度，l为提升管某一计算点的高度，L为提升管的总高度，Kh为重质油中芳烃的吸附常数，CArh为重质油中芳烃的含量，β与γ均为催化剂因时变失活常数，tc1、tc2分别为催化剂在提升管两个反应区的停留时间，SWH为重时空速，C0为提升管第二反应区入口处各集总分布组成，Cj 为第j个集总的浓度，P为体系压力，T为反应温度，K为各集总进行裂化反应的速率矩阵。