在劣质油加氢提质反应动力学及过程模拟研究中的新进展

  • 代飞
  • 发布于 2016-03-21
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        加氢提质技术是劣质油加工利用的重要技术手段。为充分发挥加氢工艺优势,提高加氢实际装置的经济效益及装置的信息化水平,开展对劣质油加氢反应动力学及过程模拟的系统研究意义重大。化学与化工学院李增喜教授课题组近期在国际能源领域的两个著名学术期刊《Fuel》和《Energy & Fuels》上分别发表了题《煤焦油加氢碳数集总反应动力学、反应器建模及过程模拟系统研究》及《基于催化剂级配方案的页岩油加氢过程动力学研究》的学术论文,报道了相关的研究成果,期刊主编认为所建立的模型方法适用于劣质油复杂体系反应动力学的研究,方法具有广泛的通用性。

        劣质油加氢过程涉及到极其复杂的反应体系,通过详细表征劣质油的组成并准确构建各组分间的反应动力学实际中很难实现。该课题组提出通用的碳数集总方法进行劣质煤焦油体系的表征,即把原料和产品体系划分为连续的碳数组分,根据加氢过程机理分析,构建碳数集总间的加氢反应网络(图1),得到相应的加氢动力学模型。以模型为基础,建立加氢固定床反应器的数学模型,模型能够有效实现碳数集总收率及反应器温升分布的预测。另外,基于碳数集总模型,在商业模拟软件中实现包括加氢反应装置在内的煤焦油加氢全流程模拟(图2),并进行过程的系统集成和优化。加氢过程的模拟为改进加氢装置操作,提高装置的经济效益提供重要的指导。此工作发表在Energy & Fuels期刊上(http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021%2Facs.energyfuels.5b01476)。

        另外,在两段固定床反应器进行劣质油加氢过程中,恰当的催化剂的装填级配方案,不仅可以改善加氢产品的质量,还可提高催化剂的活性和寿命,但实际中主要是靠实验的筛选来确定装填的比例,存在耗时、耗财的缺点。该课题组采用计算的手段开发了基于催化剂级配的劣质油加氢动力学模型,从理论上优化了催化剂的最佳级配方案,实验的结果也验证了方法的可行性。相关的成果发表在Fuel期刊上(http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0016236115010996)。

        此工作得到了化学院师生的大力支持,并得到了国家自然科学基金(21276267)的资助。

 

1 碳数集总加氢反应网络

2 加氢过程全流程模拟