论文摘要
随着目前石油资源日益紧张,煤炭的地位显得更加重要。费-托合成作为煤气化制油的重要工艺过程之一,其低温合成工艺的产物是由C1-C70+的各种烃组成,十六烷值高、无硫、无氮,属于清洁燃料。但是,由于费托合成油的组成中,C22以上的蜡油含量达到50%左右,流动性差,凝固点高,无法直接用来做为液体燃料,因此,需要通过加氢裂化工艺对其进行改质,最大程度上生产中间馏分油：汽油和柴油。费-托合成蜡油由C1-C70+的烃组成,因此本文根据其烃分子的结构和产物分布,利用AspenPlus软件中的ADA/PCS法,将原料油划分为九个集总：C1-C4,C5-C9,C10-C14,C15-C22,C22+,iso-C5-C9,iso-C10-C14,iso-C15-C22,iso-C22+,其中,C22+为蜡油,C15-22为重柴油,C10-14为轻柴油,C5-9为汽油,C1-4为气态烃；并计算得到每个集总混合物的基本物理性质,然后利用集总动力学来描述其加氢裂化反应过程。由于AspenPlus软件中内置的动力学模型不能很好的描述费-托合成蜡油加氢裂化反应九集总动力学模型,因此本文采用Fortran语言编写了自定义的集总动力学模型。在此基础上,本文首先利用Rplug模型对费-托合成蜡油加氢裂化等温反应器、单段绝热反应器和两段式绝热反应器进行了模拟,然后利用RadFrac模块对加氢裂化反应精馏过程进行了探索性的计算。通过对等温反应器的模拟,验证了Fortran模型调用的可行性,并通过对其操作参数进行灵敏度分析,得到了最佳的操作条件：T=375℃, P=47.5bar, H/O=0.105wt/wt, WHSV=2 Kgwax/h/Kgcat;通过对单段绝热反应器和两段式绝热反应器进行模拟,得到了当两者进料温度（294℃）和处理量（250g/h）相同时,两段式绝热反应器的飞温点比单段绝热反应器的飞温点向后推移0.2米,可以有效的避免催化剂高温失活；在反应器模拟结果的基础上,对反应精馏塔进行了计算,证实了其在费-托合成蜡油加氢裂化领域应用的可行性,并且得到了各集总组成的出料位置：C22+在塔釜,C15-22在第26块塔板,C10-14在第9块塔板,C5-9为冷凝器的液相出料,C1-4为冷凝器的气相出料。由此我们认为,在费-托合成蜡油的加氢裂化工艺中采用反应精馏塔可以很好的达到过程强化、节约成本的目的。
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摘要Abstract第一章 前言1.1 研究背景1.2 研究内容第二章 文献综述2.1 费托合成简介2.2 加氢裂化反应2.2.1 加氢裂化反应概述2.2.2 单体烃加氢裂化反应类型2.2.3 费-托合成蜡油加氢裂化反应机理2.3 滴流床加氢裂化反应器2.3.1 加氢裂化反应新型催化剂2.3.2 加氢裂化集总动力学模型2.3.3 加氢裂化反应器类型2.4 加氢裂化工艺过程进展2.4.1 LC-Fining沸腾床渣油加氢工艺2.4.2 UOP公司的两项新工艺2.4.3 加氢裂化反应精馏新工艺2.5 反应精馏的数学模型2.5.1 平衡级数学模型2.5.2 非平衡级数学模型2.5.3 非平衡池模型2.6 本章小结第三章 加氢裂化过程模拟基础及方法3.1 费-托合成蜡油加氢裂化模拟流程3.1.1 加氢裂化反应器模拟流程3.1.2 加氢裂化产物的精馏塔模拟流程3.1.3 加氢裂化反应精馏塔模拟流程3.2 费-托合成蜡油集总组分的划分3.2.1 ADA/PCS法划分集总组分3.2.2 直接定义法输入虚拟组分物性数据3.3 加氢裂化体系状态方程3.3.1 费-托合成蜡油加氢裂化体系状态方程选择3.3.2 GRAYSON状态方程3.4 费-托合成蜡油加氢裂化反应动力学3.4.1 建立集总动力学模型的几点假设3.4.2 加氢裂化九集总反应动力学3.4.3 加氢裂化动力学Fortran用户模型第四章 加氢裂化等温反应器模拟计算4.1 加氢裂化反应器模型4.2 加氢裂化反应器操作条件4.3 反应器模拟结果与讨论4.4 反应器操作条件灵敏度分析4.4.1 温度灵敏度分析4.4.2 压力灵敏度分析4.4.3 氢油比的灵敏度分析4.4.4 WHSV的灵敏度分析4.5 加氢裂化反应器放大4.5.1 反应器放大的目标4.5.2 反应器放大的模拟结果4.6 本章小结第五章 加氢裂化绝热反应器模拟计算5.1 加氢裂化反应器模型5.2 加氢裂化反应器操作条件5.3 单段绝热反应器模拟结果及讨论5.3.1 九集总组分沿反应器轴向分布5.3.2 温度沿反应器轴向分布5.4 两段式绝热反应器5.4.1 两段式绝热反应器模型5.4.2 两段式绝热反应器模拟结果与讨论5.5 本章小结第六章 精馏塔模拟计算6.1 精馏塔模型6.2 精馏塔基本操作条件6.3 精馏塔模拟结果与讨论6.4 本章小结第七章 加氢裂化反应精馏模拟7.1 加氢裂化反应精馏塔模型7.2 加氢裂化反应精馏塔基本操作条件7.3 加氢裂化反应精馏塔模拟结果与讨论7.4 本章小结第八章 结论与展望8.1 研究结论8.2 工艺展望参考文献致谢附录
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