劣质重油热反应生焦及产物分布规律研究

摘要

近年来,热加工工艺己逐渐成为了劣质重油轻质化的首选加工方式,但在实际操作方面,由于缺少可参考和借鉴的工艺和设计基础依据,遇到了很多困难。因此,通过探讨劣质重油热反应生焦及产物分布规律,为劣质重油热加工操作的优化提供参考具有重要的理论和现实意义。
　　 本文选取了W和K两种减压渣油(>500℃)做为原料,通过高压釜实验考察了两种原料在轻度热反应时的生焦趋势。一方面探讨了其与反应温度、原料性质等影响因素之间的关系；另一方面又从胶体化学稳定性的角度对劣质重油热反应生焦行为进行了深入研究。研究结果表明:反应温度越高劣质重油生焦诱导期越短、生焦速率越快,相同反应时间下生焦量也越大；生焦诱导期与重油体系的四组分含量及H/C原子比、缩合指数等密切相关,WVR比KVR具有更短的生焦诱导期及更快的生焦速率；在生焦诱导期内,胶体稳定性均随反应时间的增长而降低,但无明显的焦炭生成；生焦诱导期过后体系生焦迅速,重油胶体稳定性参数趋于平缓,且其趋于平缓的起始点与大量生焦的开始点相对应。因此通过提高重油体系的胶体稳定性可以有效的延缓重油体系生焦。
　　 另外,本文收集和筛选了不同条件下劣质重油热反应产物分布的实验数据,基于实用性和实验室现有的分析条件,在实验范围内建立了劣质重油热反应六集总动力学模型；选取了经典的四阶Runge-Kutta方法作为模型方程的求解方法,选取了Marquart法作为参数拟合的方法,并求取了相关反应动力学参数:从统计检验的角度验证了模型的相对合理性,并根据所建模型,预测了产品产率和产品选择性随操作条件的变化趋势。

目录

文摘

英文文摘

第一章 前言

1.1 选题背景与意义

1.2 本课题的主要任务

第二章 文献综述

2.1 前言

2.2 重油胶体体系

2.2.1 胶体稳定性理论

2.2.2 胶体稳定性影响因素

2.3 生焦机理及影响因素

2.3.1 生焦机理

2.3.2 生焦影响因素

2.4 热反应机理

2.5 动力学模型及研究进展

2.5.1 经验模型

2.5.2 机理模型

2.5.3 集总模型

2.5.4 重油热反应动力学研究进展

2.6 集总理论及应用

2.6.1 集总理论

2.6.2 集总动力学模型的求解

2.6.3 集总理论的应用

第三章 劣质重油热反应生焦规律研究

3.1 实验概述

3.1.1 原料性质

3.1.2 实验仪器

3.1.3 生焦趋势测定方法

3.1.4 胶体稳定性测定方法

3.2 劣质重油热反应生焦趋势研究

3.2.1 劣质重油热反应生焦诱导期

3.2.2 劣质重油热反应生焦趋势对比

3.2.3 反应条件对劣质重油热反应生焦趋势的影响

3.2.4 胶体稳定性对重油热反应生焦趋势的影响

3.3 本章结论

第四章 重油热反应实验及动力学模型的建立

4.1 实验概述

4.1.1 实验原料及仪器

4.1.2 热反应实验方法

4.1.3 产物分析方法

4.1.4 实验结果总汇

4.2 反应特点分析

4.2.1 原料组成影响分析

4.2.2 化学反应影响分析

4.2.3 操作条件影响分析

4.3 模型的建立

4.4 当量时间的提出与求算

4.4.1 劣质重油热反应当量时间

4.4.2 当量反应时间的求算

4.5 本章结论

第五章 劣质重油热反应动力学模型的求解与应用

5.1 模型参数的求解

5.2 模型参数的拟合

5.2.1 模型参数的拟合方法

5.2.2 模型参数拟合结果

5.3 动力学模型的验证

5.4 动力学模型的应用

5.4.1 模型应用概述

5.4.2 产品产率的预测

5.4.3 产品选择性的预测

5.5 本章结论

结论与展望

参考文献

致谢