袁曉宇

（黑龍江省招標(biāo)有限公司，黑龍江哈爾濱 150000）

0.引言

進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國石油產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進(jìn)入到了一個新的階段，多種生產(chǎn)加工技術(shù)都已經(jīng)達(dá)到了國際化水平，這也使得我國石油化工行業(yè)今后的發(fā)展空間更為廣闊。目前，人們對渣油水化裂化反應(yīng)再生系統(tǒng)優(yōu)化的重視程度不斷提升，從現(xiàn)階段我國最新數(shù)據(jù)統(tǒng)計可以看出，我國當(dāng)前的催化裂化工藝水平正在不斷提升，并且已經(jīng)開始逐漸向國際水平靠攏，其中，反應(yīng)動力學(xué)的研究一直是人們所關(guān)注的重要問題之一。當(dāng)催化裂化反應(yīng)發(fā)生之后，再生系統(tǒng)應(yīng)用過程中所面臨的最大難點是對大分子的低揮發(fā)性以及瀝青質(zhì)膠質(zhì)分子團進(jìn)行聚集，這一操作存在較大難度。通常情況下，這些物質(zhì)主要是以液態(tài)的形式附著在催化劑表面，然后被帶入到反應(yīng)器中，這會在反應(yīng)器中產(chǎn)生金屬沉積。將渣油與餾分油進(jìn)行比較可以看出，渣油的密度以及沸點更高，并且二者在氮含量以及重金屬含量方面有較為明顯的差異，渣油的氮以及重金屬含量更高。從渣油的催化裂化反應(yīng)實際情況來看，其對整個反應(yīng)過程有較為嚴(yán)格的要求，需要相關(guān)工作人員對水化裂化反應(yīng)再生系統(tǒng)進(jìn)行持續(xù)優(yōu)化。

1.反應(yīng)動力學(xué)模型以及驗證

1.1 反應(yīng)動力學(xué)模型

想要使模擬計算的結(jié)構(gòu)更為可靠，應(yīng)該注意對催化裂化反應(yīng)再生系統(tǒng)裝置進(jìn)行模擬，需要對原材料的性質(zhì)進(jìn)行明確，主要包括原材料的密度、流出體積、殘?zhí)及俜直鹊?，還應(yīng)該注意對反應(yīng)溫度、一再溫度、二再溫度以及反應(yīng)壓力等情況進(jìn)行確定。在進(jìn)行模擬計算的時候，應(yīng)該意識到實際產(chǎn)品分布情況會與最終的計算結(jié)果存在一定差異。對于“集總”來說，其主要是指復(fù)雜系統(tǒng)的一種動力學(xué)處理方法，其基本原理是將一個復(fù)雜的系統(tǒng)反應(yīng)過程通過合理的簡化方式來對其反應(yīng)過程進(jìn)行展示，本次研究選擇應(yīng)用十三集中動力模型，對于這一模型來說，在實際應(yīng)用過程中需要將原料分為兩個餾分，這樣可以使反應(yīng)相對恒定，同時也使得回?zé)捰鸵约坝蜐{被區(qū)別對待。對于此種操作模型來說，在實際應(yīng)用的過程中會涉及到企氣體加焦炭、汽油以及柴油三層[1]。其中，氣體加焦炭是裂化氣以及焦炭的集總，汽油層是單獨一個集總，而柴油結(jié)構(gòu)則是為了形成環(huán)烷基團、芳環(huán)基團。將產(chǎn)品分為三層與現(xiàn)階段所應(yīng)用的分餾塔切割方案較為符合，有利于進(jìn)一步提高力模型計算精度。

1.2 模型驗證

當(dāng)模型計算完成之后，應(yīng)該注意進(jìn)行模型驗證，通過這種方式可以確定渣油催化裂化反應(yīng)再生系統(tǒng)裝置進(jìn)行在線模擬，從而明確相應(yīng)的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。本文以某企業(yè)60萬噸/年渣油催化裂化反應(yīng)再生系統(tǒng)裝置進(jìn)行了在線模擬計算，選取了4組樣本，其實際產(chǎn)品分布以及模擬計算結(jié)構(gòu)如表1所示。

表1 實際產(chǎn)品分布與模擬計算（%）對比

經(jīng)過對表格中的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析之后可以看出，雖然原材料的性質(zhì)以及操作條件存在較大差異，但是往往最終結(jié)果與實際產(chǎn)品分布情況的差異并不明顯，一般情況下，最大誤差不會超過0.5%，這也表明模擬計算結(jié)果是真實可靠的。

2.模擬計算以及優(yōu)化路徑

2.1 摻渣比對產(chǎn)品分布的影響

摻渣比勢必會對產(chǎn)品的分布情況產(chǎn)生一定影響，一般情況下，會隨著摻渣比例不斷提升，產(chǎn)品分布質(zhì)量越來越差，并且會導(dǎo)致焦炭率增加的情況出現(xiàn)。這與再生器自身能夠承受的燒焦能力有限有直接關(guān)系，另一方面，還要充分考慮到石油和工廠的經(jīng)濟效益情況，這兩種因素會互相作用，因此，在進(jìn)行摻渣比設(shè)計的時候，應(yīng)該注意將這兩種因素作為主要依據(jù)。當(dāng)摻渣比達(dá)到一定數(shù)值之后，經(jīng)濟效益就會出現(xiàn)逐漸下降的情況，同時也會導(dǎo)致原料中殘?zhí)恐狄约敖饘俸棵黠@提升，這可以使高沸點化合物在原料表面的附著體系不斷增加，進(jìn)而會對催化效率產(chǎn)生一定影響，同時也在一定程度上增加了生產(chǎn)成本。因此，在進(jìn)行摻渣比選擇的時候，應(yīng)該綜合多個因素，并非是比例越高反應(yīng)效果越好[2]。提高反應(yīng)溫度可以使何磊反應(yīng)的反應(yīng)速度明顯提高，但是其提高程度存在較大差異性。通常情況下，分解反應(yīng)速度較快，并且其反應(yīng)常數(shù)較大，在實際反應(yīng)的過程中不容易受到外界因素的影響。汽油中所含有的烯烴以及芳烴在反應(yīng)過程中含量會逐漸增加，這也使得其改善汽化以及汽提的效果更為理想。但是應(yīng)該注意，反應(yīng)溫度不能太高，尤其對于熱裂化反應(yīng)以及二次反應(yīng)來說，如果反應(yīng)速度過快，很可能會導(dǎo)致氣體產(chǎn)率快速增加的情況出現(xiàn)，這也直接降低了柴油的產(chǎn)率。

2.2 反應(yīng)溫度對產(chǎn)品分布的影響

隨著反應(yīng)溫度的不斷升高，企業(yè)會對產(chǎn)品分布情況產(chǎn)生一定影響，這時候汽油以及氣體產(chǎn)率會逐漸增加，并且焦炭產(chǎn)生率也會替身。當(dāng)反應(yīng)溫度過高的時候，會致使反應(yīng)速率明顯提升，這是因為汽油中的烯烴以及芳烴含量在持續(xù)升高，從而使得汽油中的辛烷值不斷上升。此外，反應(yīng)溫度超過其極值之后便會出現(xiàn)消極作用，因此應(yīng)該注意將其控制在一定范圍之內(nèi)，通過這種方式來促進(jìn)其發(fā)生熱裂化反應(yīng)，從而使反應(yīng)速率得到有效控制。當(dāng)發(fā)生熱裂化反應(yīng)以及二次反應(yīng)的時候，如果溫度過高，會使反應(yīng)速度在短時間之內(nèi)加快，這也會增加焦炭產(chǎn)生率，并且降低了輕柴油的產(chǎn)率。因此可以看出，反應(yīng)溫度對于產(chǎn)品的影響很大，應(yīng)該根據(jù)實際需求情況來對反應(yīng)溫度進(jìn)行確定[3]。

2.3 霧化蒸汽用量對產(chǎn)品分布的影響

霧化蒸汽用量對產(chǎn)品分布也會產(chǎn)生較大影響，通常情況下，適當(dāng)增大霧化蒸汽量可以有效提高進(jìn)料最的線速，同時也可以是噴嘴壓力下降，起到了改善進(jìn)料霧化的效果，也有利于提高重油的轉(zhuǎn)化率。但是與此同時，霧化蒸汽量過度增加也會導(dǎo)致裝置的能耗能加，從而加大了冷卻系統(tǒng)的整體負(fù)荷。因此，要注意根據(jù)加工原料的重油含量情況來相應(yīng)增加孵化蒸汽量，通過這種方式可以使其對產(chǎn)品分布產(chǎn)生更為積極的影響[4]。

3.結(jié)語

十三集總動力學(xué)模型在渣油催化裂化反應(yīng)再生系統(tǒng)中有較為廣泛的應(yīng)用，應(yīng)用這一模型來對裝置進(jìn)行模擬計算，可以使最終計算結(jié)果準(zhǔn)確性得到保障，雖然所得到的結(jié)果往往與實際情況存在一定偏差，但是偏差都在允許范圍之內(nèi)，這也證明了模型的可靠性以及科學(xué)性。經(jīng)過長時間的實踐研究表明，在進(jìn)行渣油催化裂化反應(yīng)的過程中，如果渣油量增加，產(chǎn)品分布會發(fā)生較為明顯的變化，其分布情況變差。如果反應(yīng)溫度升高了，汽油以及焦炭的產(chǎn)生率都會增加，同時還可以在很大程度上促進(jìn)膠質(zhì)裂化。因此，在實際應(yīng)用這一動力學(xué)模型的時候，應(yīng)該注意對計算過程進(jìn)行不斷優(yōu)化，通過這種方式來實現(xiàn)對反應(yīng)溫度以及反應(yīng)壓力的有效控制，這樣才能使汽提效果更為理想，同時也使得渣油催化裂化反應(yīng)再生系統(tǒng)過程得到了優(yōu)化。