催化裂化反再过程仿真机理模型的研究

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1、中图分类号：TQ018单位代码：10425学号：Z12030221催化裂化反再过程仿真机理模型的研究StudyontheMechanismModelforFCCSimulation工程领域：化学工程研究方向：化学工艺作者姓名：冯静校内导师：杨朝合教授现场导师：田亮高级工程师二〇一五年五月StudyontheMechanismModelforFCCSimulationAThesisSubmittedfortheDegreeofEngineeringMasterCandidate：FengJingSupervisor：Prof.YangChao

2、heSr.Eng.TianLiangCollegeofChemicalEngineeringChinaUniversityofPetroleum(EastChina)关于学位论文的独创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在指导教师指导下独立进行研究工作所取得的成果，论文中有关资料和数据是实事求是的。尽我所知，除文中己经加以标注和致谢外，本论文不包含其他人己经发表或撰写的研宂成果，也不包含本人或他人为获得中国石油一大学（华东）或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我同工作的同志对研究所做的任何贡献均己在论文中作

3、出了明确的说明。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文作者签名：日期：年匕月日摘要催化裂化是重质油轻质化的重要技术，也是炼厂提高经济效益的关键装置。仿真平台的应用对工艺参数优化和设备性能改进提供了支持。由于其针对性强，外推能力差，课题组前期基于反应机理开发了适用于两段提升管催化裂化新工艺的三模块模型仿真平台，但是建模过程中进行了简化，应用了许多经验参数，不利于考察某些操作参数的影响；另外建模中没有考虑催化剂流动过程中的磨损，不利于对催化剂的跑损进行定量分析。在课题组现有三模块模型的基础上，选择并引入了汽提段的汽提效率模

4、型和气固分离器的分离效率模型，利用MATLAB进行编程计算，并针对某些变量对工艺过程的影响进行了讨论；同时，考虑催化剂的磨损速率及粒径分布模型，对催化剂的流动过程进行了单独编程建模，对催化剂的磨损进行了定量分析。利用汽提效率模型计算表明，汽提蒸汽的用量增多、催化剂的循环量减小以及汽提段入口温度升高，均有利于提高汽提效率、减少汽提碳的含量；根据气固分离器的分离效率模型计算表明，旋分入口气速增大，分离效率增加、催化剂跑损量减小；计算分析汽提蒸汽量对反应温度和原料油的转化率等的影响，与实验现象吻合。对催化剂磨损过程建模，将整个反应－再生系统分为两

5、个提升管反应器、一个再生器和三个旋风分离器总共6个模块，考虑分布板射流区、鼓泡区和旋分区3个磨损源，并且针对不同的磨损区域和磨损机制进行单独研究。定量分析催化剂在各区域的磨损速率和粒径分布，结果表明随表观气速的不同，占主导地位的磨损源也不同，颗粒群的磨损不仅与粒径相关，还与颗粒质量分布相关。由于磨损和旋分的分离作用，催化剂颗粒平均粒径增大，但随卸剂和新鲜剂的补充，增幅逐渐减小，系统趋于稳态。同时，新鲜剂进入到系统初期会有一个快速磨损阶段，磨损速率比稳态磨损阶段高约3个数量级。关键词：催化裂化，仿真平台，汽提效率，分离效率，催化剂磨损，粒径分

6、布iStudyontheMechanismModelforFCCSimulationFengJing(ChemicalEngineering)DirectedbyProfessorYangChaohe&SeniorEngineerTianLiangAbstractFluidcatalyticcracking(FCC)isthemainconvertingprocessofheavypetroleumhydrocarbonstoliquefiedpetroleumgas(LPG),gasolineanddiesel.Therefore,iti

7、sofgreatsignificanceintheimprovementofeconomicbenefitsfortherefinery.ThesetupanduseofFCCsimulationplatformhasprovidedsupportfortheoptimizationofprocessparametersandoperatingperformance.However,asthecurrentsimulationplatformhaspoorextrapolationabilityandlimitedscopeofapplic

8、ation,researchershavedevelopedanewkindofplatformbasedonthereactionmechanismtosimulatetheT