渣油加氢反应动力学及组合工艺研究

论文摘要

随着燃油标准的日趋严格,以及重质燃料油需求量的逐渐下降,经济环保的渣油加氢处理技术已成为当今世界各国在石油化工领域争相开发的热点之一为了优化渣油加氢反应过程,降低催化剂使用成本,利于装置长周期稳定运行和现场操作,本文采用FZC系列渣油加氢催化剂,从渣油加氢反应过程的催化剂失活、渣油加氢主要影响因素、催化剂组合装填比例等方面建立了渣油加氢反应动力学模型,同时开发了SFI渣油加氢与催化裂化深度组合系列技术,可以大幅度提高炼化企业总体经济收益。渣油加氢处理技术开发的关键之一是催化剂的研制和各类催化剂的组合。本文首先根据渣油加氢反应和催化剂的特点,研究了FZC系列各类催化剂的物化性质和活性、稳定性评价结果,为FZC系列催化剂组合研究提供技术依据。研究结果表明,FZC系列催化剂的主要物化性质和反应活性均达到了国外同类催化剂的水平,而且具有良好的稳定性。其次,依据采用FZC系列催化剂的渣油加氢工业装置实测数据,应用经验动力学模型和催化剂时变失活模型分别对茂名、齐鲁、海南三套装置的实测操作数据进行模拟和分析,建立了渣油加氢失活动力学模型,求取了各装置的反应动力学参数和失活动力学模型表达式。结果表明,该建模方法是切实可行的。运用渣油加氢失活动力学模型可以预测产品杂质含量和催化剂使用寿命。在此基础上进一步对FZC系列催化剂的性能进行中试试验,分别研究了原料油性质和操作条件对渣油加氢处理过程的影响,建立了包括原料油影响因子校正和操作条件影响因子校正的渣油加氢反应动力学模型。同时,针对工业装置各种催化剂没有达到同步失活的现状,提出了催化剂组合装填比例优化的动力学研究方法。最后,针对现有组合工艺的不足开发了SFI渣油加氢与催化裂化深度组合技术,其主要特征是渣油加氢装置不设产品分馏系统和催化裂化重柴油、回炼油及油浆外循环到渣油加氢装置。该组合技术实现了重油深度转化最大量生产高价值汽油产品的预期目标,显著地提高了原油资源利用率；而且该组合技术工艺流程简单,装置建设投资和操作费用低,从而大幅度地提高了炼化企业总体经济收益。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1. 渣油加氢反应动力学及组合工艺研究进展
• 1.1 前言
• 1.2 渣油加氢反应性能
• 1.2.1 渣油加氢主要反应
• 1.2.2 渣油加氢催化剂
• 1.2.3 渣油加氢主要影响因素
• 1.3 渣油加氢反应动力学研究现状
• 1.3.1 加氢脱金属反应动力学
• 1.3.2 加氢脱硫反应动力学
• 1.3.3 加氢脱氮反应动力学
• 1.3.4 加氢脱残炭反应动力学
• 1.3.5 加氢裂化反应动力学
• 1.4 渣油加氢组合工艺研究现状
• 1.4.1 固定床渣油加氢—重油催化裂化组合工艺
• 1.4.2 固定床渣油加氢—延迟焦化组合工艺
• 1.4.3 沸腾床渣油加氢裂化—延迟焦化组合工艺
• 1.4.4 溶剂脱沥青—脱沥青油加氢处理—催化裂化组合工艺
• 1.5 研究的意义和主要内容
• 2. FZC系列催化剂物化性质和反应性能研究
• 2.1 保护剂物化性质和反应性能
• 2.1.1 保护剂的物化性质
• 2.1.2 保护剂的反应性能
• 2.2 脱金属剂的物化性质和反应性能
• 2.2.1 脱金属剂的物化性质
• 2.2.2 脱金属剂的反应性能
• 2.3 脱硫剂的物化性质和反应性能
• 2.3.1 脱硫剂的物化性质
• 2.3.2 脱硫剂的性能评价
• 2.4 脱氮剂的物化性质和反应性能
• 2.4.1 脱氮剂的物化性质
• 2.4.2 脱氮剂的反应性能
• 2.5 小结
• 3. 渣油加氢失活反应动力学研究
• 3.1 失活动力学模型的选择
• 3.2 茂名S-RHT装置失活动力学模型
• 3.2.1 S-RHT装置简介
• 3.2.2 工业装置数据采集
• 3.2.3 模型建立和参数估算
• 3.2.4 模型计算和结果讨论
• 3.2.5 模型验证
• 3.3 齐鲁UFR/VRDS装置失活动力学模型
• 3.3.1 UFR/VRDS装置简介
• 3.3.2 工业装置数据采集
• 3.3.3 模型计算和结果讨论
• 3.4 海南RDS装置失活动力学模型
• 3.4.1 RDS装置简介
• 3.4.2 工业装置数据采集
• 3.4.3 模型计算和结果讨论
• 3.5 金属沉积量对催化剂活性的影响
• 3.5.1 金属沉积量和运行时间的关联
• 3.5.2 金属沉积量对反应速度影响的理论分析
• 3.5.3 金属沉积量和催化剂活性系数的关联
• 3.6 渣油加氢失活动力学模型的应用
• 3.6.1 模型预测产品杂质含量
• 3.6.2 模型预测催化剂使用寿命
• 3.7 小结
• 4. 渣油加氢影响因素的反应动力学研究
• 4.1 渣油加氢操作主要影响因素
• 4.1.1 渣油加氢原料油性质的影响
• 4.1.2 渣油加氢操作条件的影响
• 4.2 原料油性质影响的反应动力学研究
• 4.2.1 原料油性质影响试验
• 4.2.2 动力学模型的建立
• 4.2.3 动力学模型拟合结果
• 4.3 操作条件影响的反应动力学研究
• 4.3.1 操作条件影响试验
• 4.3.2 动力学模型假设和方程建立
• 4.3.3 动力学模型拟合结果
• 4.4 渣油加氢影响因素动力学模型的应用
• 4.5 小结
• 5. 渣油加氢催化剂组合装填比例优化研究
• 5.1 渣油加氢催化剂组合装填技术
• 5.1.1 催化剂组合装填的作用和原则
• 5.1.2 催化剂组合装填比例的确定
• 5.2 渣油加氢催化剂寿命的预测和分析
• 5.2.1 工业装置运转概况
• 5.2.2 工业装置催化剂寿命预测和结果分析
• 5.3 渣油加氢催化剂组合装填比例优化动力学研究
• 5.3.1 催化剂级配比例优化中试试验方法
• 5.3.2 催化剂级配比例优化中试试验结果
• 5.4 小结
• 6. SFI渣油加氢与催化裂化深度组合工艺研究
• 6.1 渣油加氢与催化裂化工艺概述
• 6.1.1 渣油加氢与催化裂化组合工艺技术现状
• 6.1.2 渣油加氢与催化裂化组合工艺存在问题及解决方案
• 6.2 SFI渣油加氢与催化裂化深度组合技术的研究与开发
• 6.2.1 SFI组合工艺试验催化剂及工艺条件的选择
• 6.2.2 SFI组合工艺试验结果
• 6.2.3 掺炼催化裂化相关生成油对催化剂影响的考察试验
• 6.3 小结
• 结论
• 参考文献
• 论文的创新点摘要
• 作者简介
• 攻读博士学位期间发表学术论文情况
• 致谢