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1、第31卷第2期2010年4月化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù)JournalofChemicalIndustry&EngineeringV01．31No．2Apr．．2010集總方法在復(fù)雜反應(yīng)動力學(xué)模型中的應(yīng)用張紅梅，尹云華，趙雨波，羅殿英(大慶石油學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，黑龍江大慶163318)摘要：介紹了集總方法在反應(yīng)動力學(xué)建模中的應(yīng)用進(jìn)展，并結(jié)合建立大慶重石腦油蒸汽裂解集總動力學(xué)模型的經(jīng)驗(yàn)，對用集總方法建立復(fù)雜反應(yīng)體系動力學(xué)模型提出了幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)和建議。關(guān)鍵詞：集總方法；動力學(xué)模型；催化裂化；催化重整；裂解；應(yīng)用中圖分類號：TQ018文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1006—7906(2010)02—0033一05Ap
2、plicationoflumpingmethodOilcomplexreactionkineticmodelZHANGHongmei，ⅥNYunhua，ZHA0Yubo，LUODianying(SchoolofChemistry&ChemicalEngineering，DaqingPetroleumInstitute，Daqing163318，China)Abstract：TheapplicationprogressoflumpingmethodOnreactionkineticmodelisintroduced．Severalexperiencesandsug—gestionsonesta
3、blishingthecomplexreactionkineticmodelwiththelumpingmethodareproposedbasedonthesummariesofestablishingDaqingnaphthasteampyrolysiskineticlumpingmodel．Keywords：Lumpingmethod；Kineticmodel；FCC；Catalyticreforming；Pyrolysis；Application目前，研究重質(zhì)油轉(zhuǎn)化機(jī)理是石油化工領(lǐng)域的熱點(diǎn)，但重質(zhì)油組分繁多，反應(yīng)體系復(fù)雜，給動力學(xué)描述帶來極大困難。Blanding[11于1953年提
4、出集總(Lumping)思想，為復(fù)雜反應(yīng)體系動力學(xué)的研究指明了方向。所謂集總思想就是按分子的動力學(xué)特征，將復(fù)雜反應(yīng)體系按照動力學(xué)相似性劃分成若干虛擬組分，每個(gè)虛擬組分就是一個(gè)集總，在動力學(xué)研究中把每一個(gè)集總當(dāng)作一個(gè)組分進(jìn)行處理，建立集總動力學(xué)模型。接著，Wei等∞1提出并完善了集總理論，使復(fù)雜反應(yīng)體系的動力學(xué)研究有了突破性的進(jìn)展。目前，集總方法已在石油化工等復(fù)雜反應(yīng)體系中得到了廣泛應(yīng)用，筆者對集總方法在催化裂化、催化重整、催化裂解動力學(xué)研究中的應(yīng)用進(jìn)行了綜述，并結(jié)合建立蒸汽裂解動力學(xué)模型的經(jīng)驗(yàn)，提出了用集總方法建立復(fù)雜反應(yīng)體系動力學(xué)模型的幾點(diǎn)建議。1集總方法的應(yīng)用1．1集總方法在催化裂化動力
5、學(xué)模型中的應(yīng)用催化裂化是石油煉制過程中最復(fù)雜的反應(yīng)體系，動力學(xué)參數(shù)的估算成為難題。20世紀(jì)60年代末，Weekman等[31提出了“集總恒定原理”，首次將集總方法應(yīng)用到催化裂化中，開發(fā)了3集總模型，該模型逐步成為研究催化裂化動力學(xué)的基本模型?，F(xiàn)今，集總方法已成功地應(yīng)用在催化裂化反應(yīng)動力學(xué)研究領(lǐng)域。3集總模型將所有組分歸為原料油、汽油、氣體+焦炭，所有反應(yīng)按一級不可逆反應(yīng)處理，同時(shí)考慮了催化劑失活問題。利用該模型可以滿意地預(yù)測同一原料油在不同反應(yīng)條件下的轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)物分布及汽油選擇性，但由于模型未考慮原料組成，只能用在某些研究及催化劑評定工作中。針對此局限性，Weekman等又開發(fā)了10集總模型
6、，該模型將原料油分成重燃料油(HFO，大于343℃)和輕燃料油(LFO，221～343℃)，又將其各自分為烷烴、環(huán)烷烴、芳環(huán)中的碳原子和芳環(huán)上的取代基團(tuán)，這使得模型的應(yīng)用不受原料油組分的限制，能夠較好地預(yù)測原料轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)品產(chǎn)率及操作條件對產(chǎn)品分布的影響。國內(nèi)沙穎遜等[41在10集總模型的基礎(chǔ)上，針對我國催化裂化工藝采用大回?zé)挶取⒒責(zé)捰椭蟹紵N含量高且與原料油中芳烴在裂化性能上有較大差異的特點(diǎn)，將這2種芳烴分別集總，又把HF0中的芳烴分成一、二環(huán)和多環(huán)芳環(huán)集總，建立了11集總模型。隨后，鄭萬有口]和康飚[61等利用模型對荊門煉油廠收稿日期：2009—10一21作者簡介：張紅梅(1961～)，女，
7、山西臨汾人，2009年畢業(yè)于中國石油大學(xué)化學(xué)工程與技術(shù)專業(yè)．博士，副教授，現(xiàn)從事煉油和化工過程數(shù)值模擬的研究。E-mail：yinyunhual983@163．com·34化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù)2010年第31卷第2期和錦西煉油廠催化裂化裝置的工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。但由于該模型是針對蠟油開發(fā)的，故用于重油催化裂化有一定的局限性。為此，翁惠新等口]分析了重油催化裂化的特點(diǎn)，提出了按餾程一結(jié)構(gòu)族組
