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催化裂化过程建模与应用研究

栗伟

  催化裂化是石化行业主要的石油二次加工过程,是提高原油加工深度,生产汽油、柴油与液化气的最重要过程。过程建模是石油化工领域的重要研究课题之一,本论文以催化裂化过程为研究对象,探讨了过程建模与模型应用中涉及的理论和工程应用问题。主要研究工作如下: 1.针对渣油催化裂化MIP-CGP (the Maximizing Iso-paraffins Process for Clean Gasoline and Propylene,生产清洁汽油组分并增产丙烯)工艺特点,建立了适用于工业生产的八集总反应动力学模型,注重对裂化产品的集总划分,将丙烯单独集总以提高模型预测精度。根据提升管反应器的两个反应区各自特点,将其分别考虑为理想活塞流反应器和多段理想全混流反应器。所建立模型用于预测裂化产率分布,并设置了装置因数来修正实际过程的未建模因素。 2.由于所建立的催化裂化集总模型动力学参数涉及催化剂活化能与频率因子,数目过多,难以用工业数据同时估计。通过引入文献中同类型催化剂的活化能数据,使所需估计的动力学参数数目减少一半,降低了参数估计难度。然后对比了不同类型的参数估计方法,结果表明粒子群优化算法可以避免传统优化算法陷入局部最优点的缺陷,参数估计效果优良,在此基础上进一步提出了结合传统最小二乘算法的混合粒子群优化算法应用策略,求得的频率因子在仿真计算中能保证产率预测的准确性。 3.应削渣油催化裂化八集总动力学模型,详细讨论模型验证、离线模拟和反应过程分析。采用大量工业数据对模型进行模拟,比较了裂化产品产率的模型计算值与真实工业产率之间的偏差,并分析原因;模拟了提升管反应器内部各集总组分浓度的变化,验证反应器模型建立的合理性;最后讨论了操作条件包括反应温度、重量空速等对反应产率的影响。催化裂化过程的离线模拟体现了模型验证和过程模拟的功能,而反应过程分析则包含了反应器内部的模拟和灵敏度分析。这些内容分析为催化裂化工艺计算软件在线应用与模拟软件的开发提供了重要依据。 4.基于渣油催化裂化八集总反应动力学的过程模型应用于工业现场进行产率预测时,为了改善预测效果,必须考虑使用适当的校正方法对模型计算输出进行校正。借鉴双重校正策略,结合催化裂化过程中原料油性质多变的问题,提出模型动力学参数定期校正、装置因数滚动校正、模型输出偏差校正的三重校正方法,分析了其在产率预测中的应用效果,结果表明三重校正方法能够使所提出的模型在实际应用中表现出良好的性能。 5.针对国内某催化裂化工业装置,较为完整地讨论了工艺计算模型工程化实施与在线应用时涉及到的关键问题与措施,并介绍了在线校正的策略。在线实施效果表明工艺计算模型的预测精度和预测趋势均能满足工业应用。 6.介绍了APC-Sensor智能软测量软件的功能,将催化裂化工艺计算模型开发为软件模块,嵌入到该工程化软件中,在国内某工业级裂化装置上得到了成功应用。……   
[关键词]:催化裂化;MIP-CGP工艺;集总;反应器模型;参数估计;粒子群优化异法;三重校正方法;在线计算;软件
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:浙江大学2010年