催化裂化装置反应再生系统操作参数优化

摘要

作为液化气、汽油、柴油等气体和轻质油产品的主要生产装置，催化裂化在炼厂中的地位举足轻重，当今社会环境问题突出、燃料油产品亟待升级、高品质汽柴油的需求日益增加，这就对催化裂化装置提出更高要求。如何优化催化装置反应-再生系统操作参数、增加轻质油收率、提高产品质量、最大化经济效益，成为热门研究课题。
　　本文以21集总动力学模型为基础，探究流化床催化裂化反应的内在机理，旨在准确预测产品分布，优化操作参数，提高产品液收和经济效益。针对某石化65万吨/年催化裂化装置，使用HYSYS模拟软件中FCC模型对装置进行模拟，并使用进料和产品数据校准集总模型参数，结果在误差允许范围之内。
　　首先，对常规催化裂化，以产品液收和经济效益为目标函数，分别对反应-再生系统中，反应温度、进料预热温度、反应压力、反应时间和回炼比等独立变量进行单变量灵敏度分析，考察其对剂油比、转化率、产品分布和产品性质的影响，得到每个独立变量的最佳操作条件。
　　其次，论文研究了冷再生催化剂循环催化裂化工艺，由于采用再生剂外取热技术，使再生剂温度不受再生器烧焦效果限制，变得独立可调，成功解决反应温度、进料预热温度、再生剂温度和剂油比等参数相互耦合的问题，将影响提升管反应器反应的本质参数概况为反应温度、剂油比、反应时间和反应压力，保持其他参数不变，对反应温度和剂油比进行灵敏度分析。研究发现，与常规催化裂化不同，当剂油比变化时，最佳反应温度不变，反之亦然，即反应温度和剂油比对反应的影响是相互独立的，可以分别进行优化。进一步，使用Optimizer优化器同时进行多变量优化，发现无回炼时，应采用较大的剂油比、较低的反应时间、适中的反应温度的操作条件;有回炼情况下，应采用大回炼比，低剂油比，以及较低的反应温度，以提高柴油收率和液收。
　　无论是常规催化裂化还是冷再生催化剂循环催化裂化工艺，优化后，液收和经济效益均大幅提高，对于现场操作，有一定指导意义。

目录

声明

摘要

引言

1 文献综述

1．1 催化裂化工艺现状和趋势

1．1．1 催化裂化在炼厂中的地位和作用

1．1．2 国内外催化裂化工艺概况

1．1．3 我国催化裂化研究方向

1．2 催化裂化反应机理

1．2．1 正碳离子机理

1．2．2 催化裂化反应类型

1．3 催化裂化动力学模型

1．3．1 关联模型

1．3．2 集总动力学模型

1．4 流程模拟技术及优化方法

1．4．1 流程模拟软件

1．4．2 催化裂化优化方法

2 反应-再生系统流程模拟和模型校准

2．1 反应-再生系统工艺流程

2．2 二十一集总动力学模型

2．3 反应-再生系统流程模拟

2．3．1 催化裂化进料数据

2．3．2 催化剂数据

2．3．3 设备尺寸和操作参数

2．3．4 模拟结果

2．4 模型校准

2．4．1 催化裂化产品数据

2．4．2 校准结果

3 常规催化裂化反应参数优化

3．1 优化目标

3．1．1 产品液收

3．1．2 装置效益

3．2 独立变量优化

3．2．1 反应温度

3．2．2 进料预热温度

3．2．3 反应器压力

3．2．4 反应时间

3．2．5 回炼比

4 冷再生催化剂循环催化操作优化

4．1 冷再生催化剂循环工艺原理

4．2 独立变量关系分析

4．2．1 反应温度

4．2．2 剂油比

4．3 多变量优化

4．3．1 Optimizer优化器

4．3．2 多变量优化

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢