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两段提升管催化裂化(Two-stageRiserFluidCatalyticCracking,缩写为TSRFCC)作为石油二次加工的新型工艺,具有三个优点:段间催化剂性能接力、段间抽出柴油减少二次裂化和汽油回炼降低烯烃含量。本文在综述了TSRFCC工艺进展、催化裂化集总动力学进展和单段提升管催化裂化数值模拟研究现状基础上,展开了TSRFCC工业装置两段提升管反应历程的数值模拟研究。研究内容包括以下三部分:
首先,对单段提升管内催化裂化反应历程进行数值模拟,预测了沿提升管高度的温度、轴向速度、各组分质量浓度分布情况。模拟结果与实验值相吻合,表明本文使用的催化裂化十四集总动力学模型能够很好得反映提升管内催化裂化反应过程。
在对单段提升管催化裂化数值模拟基础上,首次建立了TSRFCC数学模型,并利用该模型对山东石大科技有限公司TSRFCC装置四个典型工况进行了数值模拟,得到了沿两段提升管高度的温度、轴向速度和产品分布,模拟结果准确可信。TSRFCC数值模拟结果表明:第一段提升管和无粗汽油回炼的第二段提升管的催化裂化反应遵循十四集总动力学模型,而有粗汽油回炼的第二段提升管的催化裂化反应动力学的某些参数则会有变化,如本研究中当回炼汽油占50%时,柴油生成汽油速率变为原来的约1/10。
最后,利用TSRFCC数学模型考察了第一段提升管长度和第二段进料量这两个参数对TSRFCC的影响,从而为TSRFCC工艺优化奠定基础。模拟结果表明:提升管长度决定着催化裂化的反应深度和出口产品组成,第二段进料量影响总转化率。为保证足够大的总转化率和提高柴油和轻油产率,就必须同时减小第一段提升管长度和增大第二段进料量。