低碳烴自由基裂解反應(yīng)模型開發(fā)及應(yīng)用.pdf

1、乙烯工業(yè)總體上代表著一個國家的石油化學(xué)工業(yè)水平。管式爐蒸汽熱裂解制乙烯在乙烯生產(chǎn)中占據(jù)統(tǒng)治地位。我國乙烯生產(chǎn)能力目前已經(jīng)超過2000萬噸/年，居世界第二位。乙烯產(chǎn)業(yè)的巨大規(guī)模決定了裂解技術(shù)上的提高，會產(chǎn)生巨大的效益。裂解反應(yīng)模型是裂解爐的核心技術(shù)，它的建立對于裂解工藝開發(fā)、裂解爐設(shè)計以及操作優(yōu)化具有重要意義。本文研究并建立了低碳烴自由基裂解反應(yīng)模型，并以其指導(dǎo)丁烯原料應(yīng)用，取得了明顯效果。具體內(nèi)容如下:
　　1.通過圖論數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和

2、算法對烴類化學(xué)反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建過程進(jìn)行建模。采用量子化學(xué)方法求算低碳烴熱力學(xué)和動力學(xué)參數(shù)，優(yōu)化計算方法，以正戊烷為樣本，計算得到包括自由基引發(fā)反應(yīng)、吸氫反應(yīng)、β-斷裂反應(yīng)以及自由基耦合反應(yīng)等類型在內(nèi)的反應(yīng)動力學(xué)參數(shù)，作為自生成反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)模型的反應(yīng)參數(shù)庫。在此基礎(chǔ)上，篩選反應(yīng)物種，定義反應(yīng)規(guī)則，建立了低碳烴熱裂解自由基反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)自生成模型。
　　2.設(shè)計正戊烷蒸汽熱裂解模擬實驗，通過改變停留時間和COT等工藝參數(shù)，獲得在不同反應(yīng)條件下的產(chǎn)

3、物分布情況，為模型校正和計算結(jié)果對比提供試驗數(shù)據(jù)。
　　3.構(gòu)建了低碳烴熱裂解自由基反應(yīng)模型。定義正戊烷熱裂解反應(yīng)模型的輸入輸出文件結(jié)構(gòu)，建立軟件架構(gòu);通過對裂解爐輻射段爐管的物流進(jìn)行微元分割，結(jié)合前面得到的低碳烴自由基反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，對微元段構(gòu)建質(zhì)量、能量以及動量平衡方程;以入口的狀態(tài)條件作為邊界條件，對建立的剛性微分方程組進(jìn)行數(shù)值求解，得到裂解爐輻射段出口的產(chǎn)物收率。然后通過優(yōu)化算法參數(shù)、優(yōu)化程序運算方式，有效提高了模型計算效率。進(jìn)

4、一步優(yōu)化反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)自生成模型，獲得兼顧高效性和準(zhǔn)確性的反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)。利用優(yōu)化得到的反應(yīng)模型，對正戊烷裂解反應(yīng)進(jìn)行模擬，主要產(chǎn)物收率與裂解試驗結(jié)果一致。
　　4.采用開發(fā)的低碳烴裂解反應(yīng)模型，對非常規(guī)裂解原料——碳四烯烴的裂解性能進(jìn)行研究。通過模擬碳四烯烴裂解反應(yīng)過程，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物中丁二烯收率高于常規(guī)裂解原料。通過對工廠提供的富烯烴碳四物料進(jìn)行模擬裂解試驗，驗證了模型預(yù)測結(jié)果。采用石腦油混合富烯烴碳四物料作為裂解原料，在工業(yè)裂解爐進(jìn)行生產(chǎn)操作