催化裂化工藝是由重質(zhì)石油餾分生產(chǎn)汽油、柴油和液化石油氣的重要工藝過程。針對市場的需求,重質(zhì)油國家重點實驗室開發(fā)了多產(chǎn)汽油的催化裂化催化劑。本論文針對該催化劑,以傳統(tǒng)的減壓餾分油為原料,開展催化裂化反應規(guī)律研究以及反應動力學研究。本論文先以達里亞VGO和蓬萊VGO為實驗原料,針對中國石油大學重質(zhì)油國家重點實驗室開發(fā)的A和B兩種裂化催化劑,在小型固定流化床實驗裝置上研究了反應溫度、劑油比、重時空速和水油比對催化裂化產(chǎn)品產(chǎn)率和產(chǎn)品分布的影響。兩種催化劑均表現(xiàn)出較好的催化活性,且催化劑B的催化性能略優(yōu)于催化劑A,與蓬萊VGO相比,達利亞VGO表現(xiàn)出更好的裂化性能。以催化劑B作為反應催化劑,在反應溫度為500°C、劑油比為6、空速為20 h-1和水油比為0.08的工業(yè)操作條件下,達利亞VGO轉(zhuǎn)化率90.14%,輕油收率73.15 wt%,總液收84.93wt%。達里亞VGO在催化劑B上裂化的優(yōu)化條件是反應溫度490°C、劑油比為6、空速為20 h-1、水油比0.08,此時的轉(zhuǎn)化率為90.50%,輕油收率為75.75 wt%,液收為85.86 wt%。蓬萊VGO在催化劑B上裂化的優(yōu)化條件是反應溫度480°C、劑油比為6、空速為20 h-1、水油比0.08,此時的轉(zhuǎn)化率為85.66%,輕油收率為74.10wt%,液收為81.73 wt%。論文針對VGO催化裂化,分別建立了七集總、八集總、十一集總反應動力學網(wǎng)絡,并通過實驗求得了480°C、500°C、520°C時68組不同空速下的反應產(chǎn)物分布。然后,應用Matlab的遺傳算法工具箱進行編程,求出各集總在480°C、500°C、520°C下的反應速率常數(shù),進而通過Arrhenius公式求取各反應的活化能以及指前因子,通過七集總模型共求取一個催化劑失活系數(shù)以及16個反應的反應速率常數(shù)、活化能和指前因子。接著將七集總模型求取的部分模型參數(shù)作為已知帶入八集總模型的求取過程,求取9個新反應的反應速率常數(shù)、活化能和指前因子,最后在十一集總反應網(wǎng)絡中又求取25個新反應的反應速率常數(shù)、活化能和指前因子,求得的活化能數(shù)值大多處于30~125 kJ·mol-1。最后對模型的可靠性進行檢驗,大部分產(chǎn)物的平均相對誤差均在10%之內(nèi),表明模型的可靠性較好。
【學位單位】：中國石油大學(北京)
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2016
【中圖分類】：TE624.41
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
引言
第1章 文獻綜述
    1.1 催化裂化反應技術(shù)
        1.1.1 提升管多反應區(qū)技術(shù)
        1.1.2 下行式反應器技術(shù)
        1.1.3 多產(chǎn)低碳烯烴技術(shù)
    1.2 反應機理
        1.2.1 正碳離子反應機理
        1.2.2 自由基反應機理
    1.3 影響催化裂化產(chǎn)物分布的主要因素
        1.3.1 反應器的影響
        1.3.2 原料性質(zhì)的影響
        1.3.3 操作條件的影響
    1.4 催化裂化反應動力學模型
        1.4.1 蠟油催化裂化集總動力學模型
        1.4.2 渣油催化裂化集總動力學模型
    1.5 文獻綜述小結(jié)
第2章 實驗部分
    2.1 實驗原料及催化劑
    2.2 實驗裝置流程圖
    2.3 裝置操作步驟
    2.4 實驗產(chǎn)物分析方法
    2.5 實驗重復性研究
    2.6 實驗條件選取
    2.7 小結(jié)
第3章 催化裂化反應規(guī)律研究
    3.1 達利亞VGO在催化劑A上的催化裂化反應規(guī)律
        3.1.1 反應溫度的影響
        3.1.2 劑油比的影響
        3.1.3 重時空速的影響
        3.1.4 水油比的影響
    3.2 達利亞VGO在催化劑B上的催化裂化反應規(guī)律
        3.2.1 反應溫度的影響
        3.2.2 劑油比的影響
        3.2.3 重時空速的影響
        3.2.4 水油比的影響
        3.2.5 較優(yōu)操作條件下產(chǎn)物收率的對比
    3.3 蓬萊VGO在催化劑B上的催化裂化反應規(guī)律
        3.3.1 反應溫度的影響
        3.3.2 劑油比的影響
        3.3.3 重時空速的影響
        3.3.4 水油比的影響
        3.3.5 較優(yōu)操作條件下產(chǎn)物收率的對比
    3.4 小結(jié)
第4章 催化裂化反應動力學模型的建立及求解
    4.1 反應網(wǎng)絡的建立
    4.2 模型表達式的推導
    4.3 動力學參數(shù)的計算方法
    4.4 七集總動力學參數(shù)計算結(jié)果
        4.4.1 模型數(shù)學表達式
        4.4.2 實驗原始數(shù)據(jù)
        4.4.3 擬合結(jié)果
        4.4.4 模型可靠性驗證
    4.5 八集總動力學參數(shù)計算結(jié)果
        4.5.1 模型數(shù)學表達式
        4.5.2 實驗數(shù)據(jù)
        4.5.3 擬合結(jié)果
        4.5.4 模型可靠性驗證
    4.6 十一集總動力學參數(shù)計算結(jié)果
        4.6.1 模型數(shù)學表達式
        4.6.2 實驗數(shù)據(jù)
        4.6.3 擬合結(jié)果
        4.6.4 模型可靠性驗證
    4.7 小結(jié)
第5章 結(jié)論
參考文獻
致謝
在校期間研究成果

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