石脑油裂解炉全周期模拟

摘要

作为化工生产中最重要的单体原料，一个国家乙烯生产的规模与水平体现着该国化学工业的总体实力。乙烯在石油化工生产中所扮演的关键角色使得其生产过程成为了众多研究者关注的热点。目前，乙烯的主要来源是通过石油烃类特别是石脑油的裂解得到。在各类化工生产中都经常出现的结焦现象也成为困扰石脑油生产厂家的一大问题。管壁上的焦层会影响炉管的传热性能，还会造成管内压降过大，影响操作稳定性。
　　 本文主要内容如下:
　　 一、选用Kumar建立的石脑油裂解模型作为本文裂解反应的动力学模型。Kumar裂解模型有两组重要参数:初始选择性系数（即一次反应的产物化学计量数）和二次反应动力学参数。通过在小型蒸汽裂解实验装置中进行的石脑油裂解低转化率实验，获得了该石脑油的初始性选择系数数据;根据常规裂解操作条件获得的实验数据，对Kumar裂解反应模型中的动力学参数进行优化。
　　 二、对现有的石脑油组分预测模型进行了改进，建立起一种新的石脑油预测方法。用该方法对样品石脑油的组分进行了预测，得到了较为准确的结果，验证了该方法的可行性。
　　 三、以USC-80U、GK-V和Kellog毫秒炉三种型号的裂解炉为研究对象，通过对裂解炉进行辐射段的质量衡算、热量衡算和动量恒算建立起裂解炉全周期运行模型，同时将Reyniers和Froment建立的包含多种结焦前体的结焦模型应用于裂解炉的全周期模拟中。在处理热量平衡时采用了固定裂解气温度曲线和固定裂解气出口温度两种简化方法。得到了三种裂解炉的裂解产物和焦层厚度的变化规律，均与工业实际较为符合，说明建立的裂解炉全周期模型基本准确;三种裂解炉全周期模型的预测运行周期与实际运行周期接近，验证了所使用的结焦动力学模型的通用性。

目录

声明

学位论文数据集

摘要

第一章 文献综述

1．1 裂解过程原理与技术概述

1．1．1 碳氢化合物的裂解

1．1．2 蒸汽裂解技术

1．1．3 裂解反应动力学

1．2 蒸汽裂解过程结焦及影响因素

1．2．1 蒸汽裂解过程结焦

1．2．2 影响结焦的因素

1．2．3 焦的形貌

1．3 蒸汽裂解过程结焦机理

1．3．1 催化结焦

1．3．2 多相非催化结焦

1．3．3 均相非催化结焦

1．4 蒸汽裂解中的结焦动力学模型

1．4．1 经验模型

1．4．2 半经验模型

1．4．3 机理模型

1．5 裂解炉数值模拟技术简介

1．6 研究的目的和主要内容

第二章 裂解动力学模型研究

2．1 实验装置与过程简介

2．1．1 原料性质

2．1．2 实验装置介绍

2．1．3 实验过程

2．2 模型选择

2．3 物料衡算模型的建立

2．4 动力学模型的求解

2．5 初始选择性系数的求取

2．6 裂解模型动力学参数的优化

第三章 石脑油组成预测

3．1 引言

3．2 文献总结

3．3 方法改进

3．4 方法验证

3．5 结论

第四章 裂解炉模拟-固定裂解气温度曲线

4．1 裂解炉模型建立

4．1．1 清洁管模型的建立

4．1．2 结焦模型的选择

4．1．3 全周期模型的建立

4．2 GK-V型裂解炉模拟

4．2．1 GK-V型裂解炉基本情况

4．2．2 裂解气温度分布

4．2．3 结焦动力学参数的调整

4．2．4 结果分析

4．3 USC-80U型裂解炉的模拟及运行周期预测

4．3．1 USC-80U型裂解炉基本情况

4．3．2 裂解气温度分布

4．3．3 结果分析

4．4 凯洛格毫秒裂解炉模拟及运行周期预测

4．4．1 凯洛格毫秒炉基本情况

4．4．2 裂解气温度分布

4．4．3 结果分析

4．5 本章结论

第五章 裂解炉模拟-固定裂解气出口温度

5．1 GK-V型裂解炉模拟结果

5．1．1 裂解气温度分布

5．1．2 主要物种收率

5．1．3 热通量随运转时间的变化

5．1．4 管壁温度随运转时间的变化

5．1．5 焦层厚度分布

5．2 USC-80U型裂解炉的模拟及运行周期预测

5．2．1 裂解气温度分布

5．2．2 主要物种收率

5．2．3 热通量随运转时间的变化

5．2．4 管壁温度随运转时间的变化

5．2．5 焦层厚度分布

5．3 本章结论

第六章 结论与展望

6．1 主要结论

6．2 研究展望

参考文献

研究成果及发表的论文

致谢

作者和导师简介

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