炼油催化反应器的建模与仿真

第1章 石油炼制 1

1.1 石油的性质 1

1.2 原油评价 2

1.3 分离过程 7

1.3.1 原油预处理：脱盐 7

1.3.2 常压蒸馏 8

1.3.3 减压蒸馏 9

1.3.4 溶剂抽提和溶剂脱蜡 10

1.3.5 脱沥青 10

1.3.6 其他分离工艺 10

1.4 馏分油改质 12

1.4.1 催化重整 12

1.4.2 异构化 13

1.4.3 烷基化 14

1.4.4 叠合 15

1.4.5 催化加氢处理 16

1.4.6 流化催化裂化 17

1.5 重油加工 19

1.5.1 重油性质 19

1.5.2 重质原料的改质工艺 21

第2章 炼油工艺反应器建模 35

2.1 反应器描述 35

2.1.1 固定床反应器 36

2.1.2 浆态床反应器 40

2.2 与理想流动模型的偏差 41

2.2.1 理想流动反应器 41

2.2.2 反应器内部温度梯度 43

2.2.3 反应器内部质量梯度 45

2.2.4 润湿效应 50

2.2.5 壁面效应 54

2.3 动力学建模方法 57

2.3.1 传统集总模型 57

2.3.2 基于连续混合物的动力学模型 67

2.3.3 结构导向集总模型及单事件模型 68

2.4 反应器建模 69

2.4.1 反应器模型的分类和选择 69

2.4.2 反应器模型的描述 72

2.4.3 广义反应器模型 102

2.4.4 模型参数的估计 117

参考文献 125

第3章 加氢处理反应器建模 137

3.1 加氢处理工艺 137

3.1.1 HDT反应器特点 137

3.1.2 工艺变量 143

3.1.3 其他过程因素 149

3.2 加氢过程基本原理 156

3.2.1 反应化学 156

3.2.2 热力学 157

3.2.3 动力学 160

3.2.4 催化剂 167

3.3 反应器建模 169

3.3.1 催化剂颗粒形状的影响 169

3.3.2 稳态模拟 174

3.3.3 配备急冷段的工业HDT反应器建模 178

3.3.4 动态模拟 184

3.3.5 逆流操作的反应器建模 190

参考文献 197

第4章 催化重整建模 201

4.1 催化重整过程 201

4.1.1 概述 201

4.1.2 催化重整工艺类型 203

4.1.3 工艺参数 204

4.2 催化重整过程基本原理 205

4.2.1 反应化学 205

4.2.2 热力学 206

4.2.3 动力学 207

4.2.4 催化剂 212

4.3 反应动力学 213

4.3.1 动力学模型的发展 213

4.3.2 小试试验验证动力学模型 223

4.3.3 工业半再生重整反应器模拟 226

4.3.4 原料中苯前驱体影响的模拟 230

4.3.5 用模型预测其他工艺参数 233

参考文献 235

第5章 流化催化裂化反应器的建模与仿真 237

5.1 引言 238

5.1.1 工艺描述 238

5.1.2 炼油厂FCC装置的地位 239

5.1.3 产品分馏和气体回收 239

5.1.4 常规产品收率和质量 240

5.2 催化裂化反应机理 240

5.2.1 传递现象、热力学以及反应类型 240

5.2.2 原料与产品集总 242

5.2.3 更多的详细机理 243

5.3 动力学参数的模拟估算 243

5.3.1 实验室级反应器的实验数据 243

5.3.2 工业运转数据 247

5.4 模拟确定反应速率控制步骤 248

5.5 提升管反应器稳态操作模拟 249

5.6 动力学因子的放大模拟 252

5.7 再生器的建模 254

5.7.1 非多相烧焦过程模拟 254

5.7.2 多相烧焦过程副反应模拟 260

5.7.3 再生器的能量平衡模拟 264

5.8 催化剂汽提过程建模 265

5.9 FCC装置控制模拟 266

5.9.1 数学背景 266

5.9.2 再生器的可控性 268

5.9.3 部分燃烧模式再生器的控制技术 275

5.10 技术改进和提高 283

5.10.1 原料预处理的影响 283

5.10.2 中试装置仿真 294

5.10.3 硫平衡 299

5.11 结语 303

参考文献 305