催化裂化反应器异常工况的动态模拟.pdf

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1、５４０化工自动化及仪表第４２卷催化裂化反应器异常工况的动态模拟靳满满田文德（青岛科技大学化工学院，山东青岛２６６０４２）摘要建立了石油催化裂化（ＦＣＣＵ）装置反应器的动态数学模型。反应动力学采用五集总模型，模型中原料油、柴油、汽油、气体和焦炭由性质相似的烃类代替。建立仿真系统模拟了正常工况，并研究了两种异常工况对原料预热温度的影响，这两种异常工况分别从原油带水、含烃两方面考虑，通过原料预热温度的变化情况查找出原油的带水量或含烃量。结果表明：该动态模拟系统可以较好和较为准确地模拟催化裂化反应器的异常工况。关键词催化裂化动态模型异常工况仿真

2、系统中图分类号ＴＥ６２４文献标识码Ａ文章编号１０００-３９３２（２０１５）０５-０５４０-０５流化催化裂化（ＦＣＣＵ）是最重要的重质油轻ｄｙＤＥＡ＝αβ［ｋｅｘｐ（－）ｙ－（ｋ＋ｋ＋１Ａ５６ｄｘＲＴ质化过程之一，核心部分为反应再生。反应再生ｒａＥＤ过程数学模型本质上可分为稳态数学模型和动态ｋ７）ｅｘｐ（－）ｙＤ］Ｐｒａφ（ｔｃ）（５）ＲＴｒａ数学模型，而动态数学模型可更好地用于在线分ｄｙＥＥＮＡＤ［１］＝αβ［ｋ２ｅｘｐ（－）ｙＡ＋ｋ５ｅｘｐ（－）ｙＤ－析与优化。安全稳定的生产是保证石化企业经ｄｘＲＴｒａＲＴｒａＥ济效益与社会效益的基础

3、。催化裂化是一个复杂Ｎｋ８ｅｘｐ（－）ｙＮ］Ｐｒａφ（ｔｃ）（６）ＲＴｒａ多变的过程，物料大部分为甲类危险品且伴随着ｄｙＥＥ［２］Ｇ＝αβ［ｋｅｘｐ（－Ａ）ｙ＋ｋｅｘｐ（－Ｄ）ｙ＋高温、高压的化学反应。若发生故障，人员应快４Ａ６ＤｄｘＲＴＲＴｒａｒａ速、准确地找到故障并将危害降到最低。因此诊ＥＮｋ８ｅｘｐ（－）ｙＮ］Ｐｒａφ（ｔｃ）（７）ＲＴ断催化裂化生产过程的故障，对保证安全生产具ｒａ有重要的实际意义。笔者旨在建立反应器动态机ｄＣＥＡＥＤ＝α［ｋｅｘｐ（－）ｙ＋ｋｅｘｐ（－）ｙ］×３Ａ７ＤｄｘＲＴＲＴｒａｒａ理模型并估算出所用的动力学

4、参数，建立仿真系Ｐｒａφ（ｔｃ）（８）统模拟正常工况和两种异常工况（原油带水、含ｄＴＥｒａＡ＝－α｛β［Ｈ（ｋ＋ｋ＋ｋ＋ｋ）ｅｘｐ（－）ｙ＋烃），并分析两种异常工况对进料温度的影响，通ＡＲ１２３４ＡｄｘＲＴｒａ过进料温度的变化查找出原油带水量或含烃量。ＥＤＨ（ｋ＋ｋ＋ｋ）ｅｘｐ（－）ｙ＋Ｈｋ×ＤＲ５６７ＤＮＲ８ＲＴ１动态机理模型和仿真系统的建立ｒａＥＥＮＡ根据馏分油催化裂化反应的特点，采用集总ｅｘｐ（－）ｙＮ］－ＨＡＡ［ｋ３ｅｘｐ（－）ｙＡ＋ＲＴＲＴｒａｒａ方法，将反应体系划分为原料油（Ａ）、柴油（Ｄ）、ＥＤｋ７ｅｘｐ（－）ｙＤ］｝Ｐｒ

5、ａφ（ｔｃ）（９）汽油（Ｎ）、气体（Ｇ）和焦炭（Ｃ）５个集总。反应器ＲＴｒａ动态数学模型的建立思想和方法见文献［３～６］。１．１动力学参数的确定ＫＡ利用某石化企业某天每隔１ｈ催化裂化装置原料油→柴油＋汽油＋气体＋焦炭（１）的操作数据和相应的物料性质数据，以各集总组ＫＤ柴油→汽油＋气体＋焦炭（２）分收率与实测值的残差为目标函数，利用ＭＡＴ-Ｋ［７，８］ＮＬＡＢ进行参数的求取。各个集总的分布如图汽油→气体（３）１所示。ｄｙＥＡＡ＝－αβ（ｋ＋ｋ＋ｋ＋ｋ）ｅｘｐ（－）×１２３４ｄｘＲＴｒａＰｒａｙＡφ（ｔｃ）（４）收稿日期：２０１５-０

6、４-０７（修改稿）第５期靳满满等．催化裂化反应器异常工况的动态模拟５４１图１反应器各集总分布图４汽油收率变化趋势图２～７分别是原油未转化率，柴油、汽油、气体、焦炭收率和反应温度的实验数据、拟合曲线与模拟曲线的比较。拟合曲线与模拟曲线基本一致，说明建立的动态模型是真实可靠的。图５气体收率变化趋势图２原料油未转化率变化趋势图６焦炭收率变化趋势１．２仿真系统图３柴油收率变化趋势规范的流程图便于明确模拟工作的各个环５４２化工自动化及仪表第４２卷图８反应器仿真流程图７反应温度变化趋势的分子式不曾被确定。各集总均由性质相似节，有利于问题的解决，也有

7、利于项目的维护。笔的烃类代替。笔者进行大量模拟之后决定用Ｃ２５者建立的仿真流程如图８所示。代替原油，Ｃ１４代替柴油等，确定了各集总的基础原油是一个多组分的复杂混合物，所以原油［９～１３］物性，部分物性见表１。表１各集总部分物性表物性参数原料油柴油汽油气体焦炭分子量Ｍｗ３５０２００１００４４４２３实沸点Ｔｂ／Ｋ６７５５２６３７１２３１７２２３－１液体摩尔体积Ｖｂ／ｍ·ｋｍｏｌ０．４４０．２６０．１５０．０９０．５２临界温度Ｔｃ／Ｋ８１３．８４６９４．００５４０．００３６９．８９８４９．３１临界压力ｐｃ／ｋＰａ８９８．９８１６２０．１８２７

8、３６．７８４２５６．６６７３７．５３３－１临界体积Ｖｃ／ｍ·ｋｍｏｌ１．４６０．８３０．４３０．２０１．７２偏心因子ＡｃＦ０．９５０．６８０．３５０．１５０．９０克拉佩龙方程系数ｈｃ１１．５９８．７２７．２