气固垂直并流向上两相流流体动力学模型

运用能量最小多尺度 (EMMS)模型 ,推导出滑移速度及颗粒速度的径向分布 ,并进一步计算了径向空隙率、流体速度、团聚物直径、流体对颗粒的悬浮输送能量和颗粒的质量流率等相关的动力学参数 .模型计算结果反映了气固垂直两相流的径向不均匀性 (稀、密两相共存 )及环 /核结构的存在 .计算值与实验结果相吻合 .滑移速度的计算结果表明在核心区内也存在着团聚物 ,并不是呈现单一颗粒运动形态 ,这与实验现象一致 .该模型不仅克服了原有EMMS模型求解困难的问题 ,而且其计算不依赖于核心区半径等任何待定参数 ,只需物性参数、床层截面平均空隙率和操作参数即可 ,方便了实际应用 .

气固循环流化床能量最小多尺度环核(EMMS/CA)模型

通过对核区和环区分别建立相应的流体速度表达式改进了能量最小多尺度 (EMMS)径向流动模型 ,使模拟计算结果更趋合理 .将EMMS模型和环核 (CA)模型结合起来 ,建立了能量最小多尺度环核 (EMMS/CA)模型 ,通过EMMS模型的解可以使求解困难的CA模型得到封闭解 .运用该模型可以计算气固循环流化床中空隙率、流体速度、颗粒速度、滑移速度等动力学参数的二维分布 .

催化裂化原料特性因子的计算

根据诺谟图,在已知原料完整馏程数据的条件下关联出平均沸点计算式,并关联出原料密度与温度的关系式,据此可以计算特性因子。依据原料的密度和10%馏出体积时的温度数据,建立了原料立方平均沸点的关联式,可以在催化裂化装置原料日常分析数据基础上进行特性因子计算,该关联式的计算结果与实际值的相对误差小于4%,具有良好的模拟精度。

催化裂化原料平均相对分子质量的计算

采集了79套催化裂化装置原料的物性数据。通过数据分析发现,平均相对分子质量与原料密度没有明显的相关性,但随着原料残炭值和沸点的增加,呈现一定程度的线性增加趋势。建立了基于原料相对密度、残炭值和50%馏出温度的平均相对分子质量关联式。与平均相对分子质量实际值比较,关联式具有较高的计算精确度。同时与典型的4种其他平均相对分子质量关联式的计算精确度进行了比较,说明了寿德清提出的关联式也可以适用于催化裂化原料平均相对分子质量的计算,但其关联式中的自变量参数(中沸点和特性因子)对于催化裂化原料来说不宜获取,其应用可行性较差。

基于多尺度模型的MIP提升管反应历程数值模拟

MIP(maximizing iso-paraffins process)工艺采用两个反应器串联技术,可有效改善汽油质量。MIP反应器的冷态模拟虽能揭示反应器内的流动行为及几何结构的影响,但无法考虑反应引发的变化。为更准确地揭示该反应器中的油气及颗粒运动行为,尝试了三维瞬态反应模拟。模拟采用双流体模型结合十二集总反应动力学模型,并在相间动量传递模型和传热模型中考虑了多尺度结构的影响,然后与基于均匀分布的传统模型作对比。结果表明,相比于传统模型,多尺度模型能较准确预测二反段内的流动结构、颗粒浓度以及温度分布。在预测产率方面,两种模型所得结果类似,都对油浆和柴油的预测较好,对液化气和干气的预测偏差较大。这说明,仅在动量传递及传热模型中考虑多尺度结构的影响是不够的。

MIP技术的工业应用及其新发展

介绍了多产异构烷烃的催化裂化新技术(MIP技术)及其特点,并就MIP技术的3种主要技术方案的工业应用情况进行了举例分析。由于其具有优异的经济和社会效益,到目前为止MIP技术工业应用达到30套,总加工能力接近50 Mt/a。MIP技术标定统计平均数据显示,应用MIP技术后,总液体产率平均增加了1.56百分点;汽油烯烃明显降低,平均降低了14.26百分点;在汽油烯烃明显降低的情况下,汽油研究法辛烷值平均增加了0.4个单位,马达法辛烷值平均增加了1.2个单位;汽油硫传递系数平均降低幅度达到27.95%。MIP技术作为开放性的技术平台,逐步发展了降低干气和焦炭产率及多产高辛烷值汽油的新技术,并且与RSDS-Ⅱ技术具有较好的协作性。

MIP系列技术降低汽油苯含量的先进性及理论分析

对已运行的MIP装置汽油苯含量进行统计和分析,数据表明,MIP系列技术的汽油苯含量低于1.0%,可满足我国车用汽油质量指标要求,而FDFCC-Ⅲ,ARGG,DCC-Ⅰ的汽油苯含量分别为1.36%,1.64%,2.11%。通过对这些工艺技术的工业应用数据进行分析,发现在催化裂化条件下既存在着烷基苯发生裂化生成苯和小分子烯烃的反应,也存在着苯和小分子烯烃的烷基化反应,MIP汽油苯含量降低的原因在于MIP工艺第二反应区的反应条件有利于汽油中的苯和烯烃进行烷基化反应,从而减少了汽油苯含量;而其它多产丙烯技术则有利于烷基苯发生裂化反应,生成苯和小分子烯烃,从而增加了汽油苯含量。

十氢萘在分子筛催化剂上的开环反应研究

在小型固定流化床(FFB)装置中研究了Y分子筛与ZSM-5分子筛催化剂上的十氢萘裂化开环反应性能,考察了温度和剂油比对Y分子筛开环反应催化性能的影响。结果表明,十氢萘在分子筛催化剂上通过环烷环开环反应生成丙烷、丙烯、丁烷、丁烯、甲基戊烷和环戊烷、环己烷等非芳烃以及苯、C1～4烷基取代苯等单环芳烃,并通过脱氢缩合反应生成四氢萘、萘、甲基萘和菲、芘等多环芳烃甚至焦炭等。由于扩散和吸附性能的影响,ZSM-5分子筛催化剂的裂化开环反应选择性比Y分子筛催化剂的高,因此,十氢萘环烷环开环与脱氢缩合反应的相对比例(NRO/DHC)在ZSM-5分子筛催化剂上较高。在Y分子筛催化剂上,温度为450～550℃、剂油比为3～9,反应温度升高或者剂油比增加,双分子氢转移以及脱氢缩合反应增强,从而导致环烷环开环产物选择性降低。

MIP技术在提高液体产品收率上的先进性分析

对具有代表性的工业MIP装置与FDFCC装置、FCC装置和TSRFCC装置的液体产品收率进行对比分析。结果表明:无论是以加氢重油还是以加氢蜡油或者常压渣油为原料,采用MIP工艺时,汽油与液化气产率均较高,而干气与油浆产率较低,液体产品收率较高;与其它同类技术相比,其液体产品收率最少提高2百分点;且MIP技术的汽柴比高,所生产汽油硫含量低、烯烃含量较低而辛烷值与其它技术相当或较高。这主要是由于MIP技术采用具有独特的双反应区的提升管反应器,并在不同反应区内设计了与烃类反应相适应的工艺条件,可强化重油转化能力,减少干气和焦炭产率,从而提高总液体产品收率。

正己烷在FAU和MFI型分子筛催化剂上的转化途径

以正己烷在分子筛催化剂上的转化途径和各转化产物平均摩尔选择性为基础,建立了正己烷在分子筛催化剂上转化反应的独立反应方程,通过关联独立反应方程和转化产物平均摩尔选择性计算出独立反应的摩尔选择性。结果表明,一旦正己烷的C—C键或C—H键被质子所进攻生成Carboniumion后,该C6Carboniumion随后发生的α异裂的位置更倾向于在靠近链中的位置。正己烷在MFI型、复合FAU型和FAU型分子筛催化剂上的转化反应中,单分子反应的比例分别为75.87%、32.01%和31.46%。正己烷反应产物中的丙烷和丙烯等较大分子的来源不仅是双分子反应,同时还有单分子反应,两者的比例受分子筛催化剂类型的影响。以正己烷和H质子进行验证表明独立反应方程的建立和独立反应摩尔选择性的计算是有效的。

催化裂化装置原料折射率的计算

催化裂化装置原料的折射率能够反映原料的结构特征,对于判断原料特性具有重要意义。文中采集了63套催化裂化装置的原料样品并对其性质进行了分析。建立了原料折射率(70℃)与相对密度、残炭值和10%馏出温度的关联式。根据折射率与温度的关系计算出20℃时原料的折射率。折射率关联式的计算结果与分析值之间的最大相对误差为0.2433%,表明关联式的模拟精度较好。

庚烯-1在酸性催化剂上的反应性能

以庚烯-1为原料进行催化转化试验,探讨了不同反应温度下庚烯-1的反应性能。结果表明,在MLC-500裂化催化剂上,庚烯-1具有较高的反应活性,会发生大分子烃类的裂化和小分子烃类的聚合双重反应。在300℃时,主要表现出小分子烃类的反应特性,以链增长的双分子齐聚反应为主;随着反应温度的升高,庚烯-1更多地表现出大分子烃类的裂化反应特性。

H_2S对FCC汽油硫化物生成的影响

在小型固定流化床反应器中,在反应温度400～500℃、剂油质量比6、质量空速10h-1的条件下,考察了H2S对硫醇、噻吩等FCC汽油硫化物生成的影响。结果表明,在分子筛催化剂上,H2S与汽油烯烃发生反应主要生成噻吩、烷基噻吩和少量硫醇,且在不同类型分子筛催化剂上,不同温度下硫化物生成量均随着反应体系H2S质量分数的增加而线性增长。但是,由于受催化剂性质的影响及催化剂对汽油烯烃转化程度的影响,稀土Y型分子筛催化剂上硫化物生成量及随反应体系H2S质量分数增加生成硫化物的增长幅度均高于择形分子筛催化剂;受温度对硫化物生成的热力学与动力学常数影响及温度对烯烃转化程度的影响,硫化物生成量及其增长幅度在450℃时最高。

MIP技术工业应用及其发展

介绍了MIP技术及其特点,举例分析MIP技术主要方案的工业应用情况。由于显著的经济和社会效益,到目前为止MIP技术工业应用达到30套,总加工能力接近50 Mt/a,约占全国催化裂化装置加工量的50%。MIP技术标定统计平均数据显示,应用MIP技术后总液体收率平均增加了1.56个百分点;汽油烯烃明显降低,平均降低了14.26个体积百分点;而汽油研究法辛烷值平均增加了0.4个单位,马达法辛烷值平均增加了1.2个单位;汽油硫传递系数平均降低27.95%。MIP技术作为开放性的技术平台,逐步发展了降低干气与焦炭产率,及多产高辛烷值汽油的新技术。

微细粒技术在洁净煤技术中的作用和地位

从煤加工利用对颗粒粒度及其分布的要求、解离度对超纯煤的制备以及煤岩组分工业化分离的影响等方面论述了微细粒技术在洁净煤技术中的作用和地位。研究表明煤的粒度及其分布对水煤浆制备及其利用、燃烧等有极其重要的影响；超纯煤的制备中煤中矿物质的充分解高是一个先决条件；微细粒煤的选择性絮凝研究表明，其可燃基回收率、脱灰率随粒度变细而增高；在煤岩组分的分离富集中，必须使煤岩组分充分解离，才能分离出纯度较高的煤岩组分。

煤在水中的润湿热与水煤浆成浆性的关系

利用SetaramC80D微热王仪测定了不同变质程度的煤在水中的润湿热，研究了煤的润湿热与煤的水分、氧含量以及与水煤浆成浆性之间的关系。试验表明，煤和水的作用为放热反应，煤阶越高，含氧量越少，润湿热越小，水煤浆的成装性越好。成浆性与润湿热有较好的对应关系。