重油催化裂化装置提升管在线取样研究

利用自行研制的工业提升管在线取样系统对胜利石化总厂重油催化裂化装置提升管进行了在线取样，并对取得的液体和催化剂样品进行了分析，从而得到了重油催化装置提升管反应器中液体产品分布、催化剂活性、催化剂上碳含量沿提升管高度的变化规律。重油催化裂化反应主要发生在提升管的中下部区域，改善产品分布和优化反应进程必须在此区域采取措施，应对该区域的反应参数（反应温度、催化剂性能及进料性质等）进行控制。在提升管油剂混合处，催化进料并没有完全汽化，仍有部分重组分以液相存在，这对提升管反应器内的反应过程不利，易使提升管喷嘴上方区域结焦。     

传统催化裂化提升管反应器的弊端与两段提升管催化裂化

通过文献调研、实验研究和重油催化裂化工业装置现场采样，对传统重油催化裂化提升管反应器进行了研究。结果显示，传统重油催化裂化普遍存在反应时间过长、平均催化剂活性低和选择性差及不同反应组分之间存在恶性竞争等弊端。在此基础上，提出了两段提升管催化裂化新概念，并分析了其技术优势。     

传统催化裂化提升管反应器的弊端与两段提升管催化裂化

通过文献调研、实验研究和重油催化裂化工业装置现场采样,对传统重油催化裂化提升管反应器进行了研究.结果显示,传统重油催化裂化普遍存在反应时间过长、平均催化剂活性低和选择性差及不同反应组分之间存在恶性竞争等弊端.在此基础上,提出了两段提升管催化裂化新概念,并分析了其技术优势.     

渣油催化裂化工业提升管反应器的数值模拟

应用渣油催化裂化提升管反应器三维气固两相流动、传热及反应的数值模型,对工业提升管反应器进行了全面系统的数值模拟计算,得到了提升管反应器“灰箱”内部的流动、传热及催化裂化等信息,初步揭示了催化裂化提升管反应器内部流动、传热及反应过程之间高度耦合、相互影响的基本特性。模拟结果表明,在提升管内气固两相沿轴向、径向和切向都存在着浓度、速度及温度变化梯度,这是造成催化裂化反应速度分布不均匀的主要原因。提升管的进料段是裂化反应最复杂的区域。在喷嘴上方５～１０ｍ处原料油反应基本结束,柴油产率最大值出现在提升管中下部,汽油产率最大值出现在中上部。提升管出口处反应温度及各组分浓度的模拟计算值与工业装置数据相一致,这说明该模型对工业提升管反应器具有较好的预测性,同时也验证了它的可靠性及合理性。     

提升管变径段气固两相流动状况

采用数值模拟的方法对两段提升管催化裂解多产丙烯催化裂化装置提升管反应器下半部的流动状况进行研究.计算结果表明,提升管反应器下部催化剂呈现比较明显的非均匀性,催化剂主要靠近反应器边壁附近分布.由于油气喷入反应器后形成射流区,对油气与催化剂之间的充分接触产生一定影响.经下部喷嘴进入反应器的油气在反应器中存在明显的返混.提升管反应器的下半段,气固两相的非理想流动较为明显.气固两相流动状况的数值模拟为反应器及操作条件优化提供了重要依据.     

催化裂化装置原料性质的在线观测

建立和求解提升管反应器的反应模型，实现催化裂化装置原料性质的在线观测，为催化裂化装置在线优化提供了良好的基础。     

重油催化裂化装置结焦原因分析及抑制措施

对胜利石化总厂催化裂化装置反应系统各部位焦块的组成和结焦原因进行了分析 ,提出了一系列抑制或减少结焦的措施。抑制或减少提升管进料喷嘴上方区域结焦的关键在于提高催化裂化进料的汽化率和改善催化剂的流动状况 ,保证催化剂有合适的预提升线速和密度。对于沉降器顶部和转油线部位 ,减少结焦的关键在于防止油气中易结焦组分的冷凝和缩短反应油气在这些部位的停留时间     

工业提升管在线取样及反应历程分析

用自行研制的特殊取样系统对工业提升管进行现场取样，将取得的气体、液体、固体催化剂样品进行处理分析，从而得到了工业提升管不同高度位置处的气体组成、液体产品分布、催化剂活性变化规律．通过对这些数据的分析，讨论了提升管下部原料的雾化、汽化、油剂接触问题，分析了提升管中下部的主要裂化反应区以及提升管上部热裂化、二次反应区的反应特点和影响因素．     

催化裂化提升管反应器流动反应模型的建立

基于流体力学和稠密气体分子运动的基本理论 ,建立了气粒两相流的颗粒动力学模型 ,并结合催化裂化反应的集总动力学模型建立起催化裂化提升管反应器内原料油气和催化剂颗粒两相流传质、传热、反应的三维模型 ,用于考察提升管内催化裂化反应历程。给出了模型方程的数值解法、边界条件和差分方法 ,编制了模拟计算程序。模拟计算了催化裂化提升管反应器喷嘴附近催化剂颗粒的流动特征。模型的计算结果与炼油厂实际标定的提升管出口组分浓度相一致 ,表明了模型的合理性。对喷嘴附近催化剂颗粒流动特征的考察表明 ,催化剂的速度存在极度的非均匀性分布 ,喷嘴附近催化剂颗粒严重滑落     

FDFCC集总反应动力学组合模型的建立

从灵活双效催化裂化(FDFCC)工艺特点和反应机理出发,以其工业提升管实际操作参数为基础,对该工艺的两个子反应体系——重油提升管和汽油提升管分别进行研究并提出了相应的重油12集总、汽油9集总催化裂化动力学模型。详细分析了重油、汽油反应体系与总反应体系相应集总组分的数学关联,提出了FDFCC工艺反应动力学组合模型。最后,采用不同原料、不同操作条件下的两组工业实测数据对该模型进行了验证。结果表明:模型计算值和实测值能很好地吻合(总物料组成的绝对误差除个别点外均在1%以下)。该模型能较好地预测产品分布及性质,对FDFCC工艺的工业装置操作优化具有指导意义。     

提升管反应器中催化裂化与热裂化反应的模拟

利用小型提升管催化裂化实验装置对工业提升管中的催化裂化和热裂化反应进行了实验模拟研究，考察了反应停留时间、反应温度和剂油比对催化裂化和热裂化反应的影响，在此基础上对催化裂化反应工艺条件进行了分析。结果表明，缩短反应停留时间和提高剂油比可有效抑制提升管反应器中热裂化反应的发生，提高轻质油收率；提高反应温度虽然可在一定程度上提高轻质油收率，但反应温度过高会使热裂化反应加剧，从而使产物分布变差；当采用高温、大剂油比操作时，缩短反应时间，尽量消除提升管反应后期的热裂化反应，是改善催化裂化产物分布的关键。     

催化裂化操作条件优化基础研究

以胜利油田孤岛蜡油掺回炼油为原料油 ,RHZ 2 0 0与RHZ 30 0混合剂为催化剂 ,在XTL 3型高低并列式提升管催化裂化装置上考察了反应温度、剂油比、停留时间和催化剂活性等操作条件对产品分布的影响。试验结果表明 ,缩短油气停留时间 ,可降低单位催化剂上的焦炭含量 ,提高催化剂的活性和选择性 ,改善产品分布 ;改变操作条件 ,可得到不同的产品分布。在转化率相同的条件下 ,缩短停留时间所得到的产品中汽油产率和选择性比停留时间长时略有提高     

减压渣油催化裂化的反应特性

利用小型固定流化床反应装置，对渣油催化裂化的反应特征进行了多方面的考察。实验结果表明，催化原料中随渣油掺入量的增加和反应时间的延长，反应过程中热裂化成分增大，氢转移反应和异构化反应减少，产品的安定性下降。因此，渣油催化裂化宜采用短接触时间和快速油气分离技术。渣油和减压馏分油在混炼过程中，原料之间无明显的交互作用，各自保持原有的生焦能力，这为炼油厂掺炼渣油时预测焦炭产率带来了方便。     

焦化蜡油两段提升管催化裂化研究

在两段提升管催化裂化实验装置上,以克拉玛依焦化蜡油为原料,考察了常规单段操作条件(反应温度、剂油比和停留时间)对焦化蜡油催化裂化转化性能的影响及相同转化率下焦化蜡油单段和两段反应产物分布的变化,同时,还对比考察了焦化蜡油、减压蜡油单独进料和混合进料单段反应的差别。实验结果表明,与常规单段催化裂化技术相比,两段提升管催化裂化技术在焦化蜡油催化裂化转化方面具有明显优势,相同转化率下,在大幅度提高轻油收率和液收的同时,还会明显降低干气收率。此外,整体来看焦化蜡油、减压蜡油单独进料要明显优于混合进料。     

重油催化裂化反应工艺技术创新

重油催化裂化(FCC)工艺中,反应器内多相流动规律和精细数学描述是关键。基于湍流气固两相流理论和裂化反应集总动力学基础研究,详细描述和刻画FCC提升管反应器内流动传热过程及裂化反应历程,并创新性地提出以最大限度提高轻质油收率和生产清洁汽油为目标的催化裂化工艺的发展方向,应按照平行—顺序反应历程要求实现反应和转化过程的"分区调控",并根据烃分子"竞争吸附"和反应特性的差异匹配催化环境。