前置燒焦式催化裂化裝置的過程建模、模擬及工藝優(yōu)化.pdf

1、針對前置燒焦式催化裂化裝置對原料適應(yīng)性強(qiáng)、焦炭在沒有或少量CO助燃劑作用下完全燃燒和再生劑含碳量低的特點(diǎn)，考慮到提升管、沉降器、一段燒焦罐和二段密相床再生器互相耦連以及一段燒焦罐氣固流動復(fù)雜性，本文建立其嚴(yán)格穩(wěn)態(tài)機(jī)理模型，并開發(fā)相應(yīng)過程模擬程序。
　　提升管模型的建立基于Gupta等的一維穩(wěn)態(tài)模型，采用實(shí)組分與虛擬組分反應(yīng)動力學(xué)，并與物料衡算方程、能量衡算方程與流化狀態(tài)計(jì)算模型相耦合；流化狀態(tài)計(jì)算基于固體顆粒團(tuán)聚模型；鑒于反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)

2、中存在大量反應(yīng)，模型方程建立采用體積單元法。沉降器模型包括自由域模型和汽提段模型；自由域中不存在化學(xué)反應(yīng)，僅考慮出口旋風(fēng)分離器壓降效應(yīng)；可汽提焦炭量的計(jì)算基于多級汽提模型，并與物料衡算方程和能量衡算方程耦合，構(gòu)成汽提段模型。前置燒焦罐的流化狀態(tài)計(jì)算基于固體顆粒團(tuán)聚模型，耦合焦炭燃燒動力學(xué)模型、物料衡算方程和能量衡算方程，考慮出口快速分離裝置壓降效應(yīng)。二段密相床再生器模型包括密相區(qū)模型和稀相區(qū)模型；密相區(qū)流化狀態(tài)計(jì)算采用氣固全混流模型，床

3、層空隙率采用經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式計(jì)算，耦合焦炭燃燒動力學(xué)模型、物料衡算方程和能量衡算方程；稀相區(qū)采用純氣相平推流反應(yīng)器模型，并考慮了軸向氣相靜壓損失、氣相與器壁摩擦壓力損失和出口旋風(fēng)分離器壓降損失。
　　基于Aspen Custom ModelerTM軟件平臺，開發(fā)了前置燒焦式催化裂化裝置的過程模擬程序。為突破該軟件難于求解擁有龐大變量總數(shù)及復(fù)雜常微分方程組數(shù)學(xué)模型的限制，對提升管模型、燒焦罐模型和二段密相床再生器稀相區(qū)模型的求解采用軟件平

4、臺基礎(chǔ)上Fortran語言補(bǔ)充編程的方法。
　　本文考察了原料油流率和原料油溫度等七個關(guān)鍵工藝參數(shù)對全裝置穩(wěn)態(tài)運(yùn)行影響，以期為裝置現(xiàn)場操作、工程設(shè)計(jì)及工藝優(yōu)化提供有益借鑒。本文對提升管注入終止劑技術(shù)、再生器催化劑取熱器技術(shù)和富氧再生技術(shù)在裝置上應(yīng)用進(jìn)行模擬分析。提升管注入終止劑可控制高溫條件油氣與催化劑接觸時間，裝置產(chǎn)品分布能夠得到調(diào)節(jié)。再生器增設(shè)取熱器，調(diào)節(jié)取熱器負(fù)荷，可控制提升管原料油進(jìn)口處氣固平衡溫度和裝置劑油比。富氧再生技