催化裂化生焦反应集总动力学模型的研究-催化学报

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1、第tz卷第y期催化学报t

2、

3、y年tt月∂²¯qtz²qy≤«¬±¨¶¨²∏µ±¤¯²©≤¤·¤¯¼¶¬¶k≤÷∞l²√¨°¥¨µt

4、

5、y催化裂化生焦反应集总动力学模型的研究任杰k抚顺石油学院石油化工系o抚顺ttvsstl关键词催化裂化o生焦o集总动力学o动力学模型在催化裂化反应过程中o催化剂因结焦而迅速失活q催化剂结焦量对催化剂再生和装置的热平衡影响很大o因此建立生焦动力学模型对指导装置优化操作和优化设计具有重要意义q自t

6、wx年以来≈t∗x o人们已提出不同的生焦模型q本文根据催化裂化反应系统中不同烃类的特性o用集总方法对烃类进行分族o通过实验和参数估计建立生焦反应

7、集总动力学模型q1生焦物理模型的建立由于催化裂化反应物系中起生焦反应的组分繁多o反应复杂o建立包括所有组分生焦反应的动力学模型是非常困难的q本文根据烃类生焦反应的差别o对反应物系烃组分进行分族o建立生焦反应集总模型q首先根据烃类沸点不同o其生焦速率不同o按沸点差别o将烃混合物划分为重燃料油!轻燃料油!汽油和裂化气体w个馏分q又考虑到不同烃类生焦速率有所差别o按结构族组成分别将重燃料油和轻燃料油划分为烷烃!环烷烃和芳烃q这样将反应物系中所有烃类归并为{个集总q为了便于建立生焦模型o对在固定流化床反应器中进行的生焦反应作如下假设}pΒktl各集总在相同催化剂活性中心上发生

8、生焦反应o催化剂结焦活性函数为αΚτ¦qkul各集总生焦反应级数相同qkvl裂化气体集总的生焦速率为零qkwl反应器中气!固相分别处于活塞流和完全返混流动状态q由以上假设和集总分类可确定生焦反应七集总物理模型k图tlq图t中t∗z分别表示汽油kªlo轻燃料油中烷烃k°l!环烷烃kl!芳烃kl和重燃料油中烷烃k°l!环烷烃kl!芳烃kl集总~κt∗κz为各集总生焦速率常数q催化裂化生焦反应是自失活催化反应o生焦反应速率随着各种烃图1生焦物理模型类摩尔浓度和催化剂结焦活性的变化而变化q在反应器相对高ƒ¬ªt≤²®¬±ª³«¼¶¬¦¤¯°²§¨¯度ξ处o总生焦速率为各集总生

9、焦速率之和o可表示为}δΧz¦ν2κιχΧιξαktlδτ¦ξιt将活性函数代入ktl式o并由ktl式依次对ξ和τ¦在s∗t和s∗τ¦范围内积分可得催化剂上结焦量关系式q由催化剂上结焦量和剂油比可计算焦炭产率o关系式为}zτt≤¦νpΒΨ2kΘΘκιΧιξτ¦δξδτ¦lkulιtss2模型参数的确定模型方程ktl含有

10、个参数o即t个失活常数Βot个反应级数ν和z个速率常数κιq通过实验和参数估计一次求取这些参数q因参数间偶联o出现多值现象q本文根据催化裂化反应t

11、

12、x年tt月ut日收到qxyw催化学报tz卷不可逆的特点o采用二步法确定模型参数q首先以轻燃料油为原料进

13、行催化裂化生焦反应实验o经参数估计确定汽油及轻燃料油中烷烃!环烷烃和芳烃四个集总的生焦速率常数o以及反应级数和失活常数q然后以这些参数为基础o通过重燃料油生焦反应实验和参数估计o确定重燃料油催化裂化生焦模型参数q2q1实验方法生焦反应实验所用原料油是用实沸点蒸馏装置蒸馏大庆!胜利!孤岛三种原油而得到的三种轻燃料油kusw∗vxsε馏分l和三种重燃料油kvxs∗xssε馏分lo以及大庆重燃料油与大场白油以tΒt比例配制的混合油q七种原料油物性数据和结构族组成分析结果列于表tq表1原料油分析结果פ¥¯¨t±¤¯¼·¬¦§¤·¤²©©¨¨§¶·²¦®¶°«¼¶¬¦¤¯³µ

14、²³¨µ·¼3µ²∏³¦²°³²¶¬·¬²±khlƒ¨¨§¶·²¦®uszsuszs≤ν²µνδw²µδwº°≤≤¬ª«·©∏¨¯²¯¬¶¤´¬±ªtqwx

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34、v1{°Ùª和s1t{°¯Ùª