蠟油加氫體系相平衡及CFD模擬研究.pdf

1、減壓蠟油是一種重要的石油原料，經(jīng)原油減壓分餾后得到的減壓蠟油含硫、氮量高，且質(zhì)地粘稠，油品較為劣質(zhì)。加氫工藝是深化石油加工及優(yōu)化油品質(zhì)量的重要技術(shù)手段，是處理含硫量高、品質(zhì)差的油品的有效方法之一。因而研究蠟油的加氫過程，可以有效節(jié)約石油資源，并得到品質(zhì)較好的下游產(chǎn)品。工業(yè)上的加氫系統(tǒng)中所用的H2由新氫和循環(huán)舊氫組成，舊氫中會混有少量的CH4氣體。本文主要對蠟油加氫體系進行了相平衡研究，以及加氫技術(shù)所使用的沸騰床反應(yīng)器進行了CFD模擬計算

2、，為工業(yè)上蠟油加氫及反應(yīng)器的優(yōu)化設(shè)計提供了可靠的數(shù)據(jù)及理論支持。
　　本文分別測定了高溫(353.15-453.15K)高壓(1-7MPa)下H2、CH4及二者混合氣在減壓蠟油中的溶解度。結(jié)果發(fā)現(xiàn)H2和CH4單一氣體在蠟油中的溶解度隨著壓力的升高而增大，隨著溫度的升高而減小。擬合得到了亨利常數(shù)H與溫度T的關(guān)系分別為lnH(MPa)=-413.05/T(K)+5.27和lnH(MPa)=-990.67/T(K)+5.87。計算發(fā)現(xiàn)液

3、相傳質(zhì)系數(shù)與壓力成正相關(guān)，即增加壓力有利于增大氣體在蠟油中的溶解度。同時測定了H2/CH4混合氣體在減壓蠟油中的相平衡數(shù)據(jù)，并計算了CH4對H2的選擇性，發(fā)現(xiàn)選擇性隨著溫度的增加而降低。
　　此外，本文根據(jù)減壓蠟油的性質(zhì)構(gòu)建了6種可替代其分子的模型化合物，利用COSMO-RS模型對相同溫度壓力下H2和CH4在減壓蠟油替代分子中的溶解度進行了計算。將H2和CH4溶解度的COSMO計算值與實驗測定值比較后發(fā)現(xiàn)，兩者偏差不大。對于混合氣

4、體則計算了理想選擇性，并與實驗值計算的選擇性進行了對比，擬合結(jié)果良好，說明了COSMO-RS模型的可靠性。
　　最后，本文對撫研院自主研發(fā)的沸騰床加氫反應(yīng)器進行了CFD冷模模擬。建立了氣液固三相歐拉流動模型，對反應(yīng)器中的壓力場、速度場分布以及三相流動特性進行了模擬分析。結(jié)果表明，反應(yīng)器內(nèi)三相處于全混狀態(tài)，氣含率較大。本文還對反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置3種不同類型的擋板的情況進行了模擬。結(jié)果表明反應(yīng)器內(nèi)添加了擋板后的三相分布反而不如沒有添加擋板時