浆态床加氢数值模拟耦合天然气重整制氢优化
发布时间：2021-11-13 09:58
减压渣油是石油馏分中最重、最难以加工利用的重质馏分,需要通过加氢处理方法对其进行轻质化。浆态床渣油加氢技术可以实现更高的转化率和更长的操作周期,但其反应器内部复杂的流动状态和渣油临氢热裂化机理使常规平推流反应器模型失效,使现有流程模拟平台制氢-加氢耦合工艺设计过程中困难重重。本研究通过对浆态床反应器建立反应多相流体力学模型,对反应器流场、渣油临氢热裂化过程、相含率分布等多种因素进行了系统考察,为工艺流程模拟提供了基础数据;建立了基于轴向扩散模型的浆态床反应器及反应动力学模型,实现了浆态床反应器渣油临氢热裂化的模拟;基于所建立的数学模型,对天然气蒸汽重整制氢-浆态床渣油加氢耦合工艺进行了流程模拟,实现了制氢、加氢工艺的设计和优化。基于多相流体力学方法,建立了考虑渣油临氢热裂化过程反应动力学的浆态床欧拉-欧拉多相流反应CFD模型。对浆态床反应器建立了轴向扩散模型,在保证计算效率的情况下实现了浆态床渣油加氢过程的快速计算;进一步将模型整合至工艺模拟平台中,实现了浆态床渣油加氢全工艺流程的模拟。基于所建立的浆态床反应器CFD模型,分别对实验室和工业化尺度的渣油加氢浆态床反应器进行了模拟,系统考...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
1 文献综述
1.1 渣油加氢技术研究现状
1.1.1 渣油加工处理技术概述
1.1.2 固定床反应器技术
1.1.3 沸腾床反应器技术
1.1.4 浆态床反应器技术
1.2 制氢及氢气回收工艺
1.2.1 天然气制氢工艺
1.2.2 氢气分离回收技术
1.3 化工模拟技术及其在渣油加氢领域的应用
1.3.1 计算流体力学模拟
1.3.2 工艺流程模拟
1.4 选题依据和研究内容
2 浆态床反应器及渣油加氢过程模型的建立
2.1 浆态床反应器多相流体力学模型
2.1.1 多相流模型
2.1.2 湍流模型
2.1.3 多相间动量交换模型
2.1.4 物理模型与网格划分
2.2 浆态床反应器轴向扩散模型
2.3 浆态床渣油加氢反应动力学模型
2.4 浆态床渣油加氢工艺流程模型
2.4.1 流程模拟平台和计算逻辑
2.4.2 气体膜分离组件模型
2.5 本章小结
3 浆态床反应器多相流体力学模拟
3.1 浆态床反应器CFD建模
3.1.1 计算初值
3.1.2 CFD算法及参数
3.1.3 收敛性分析
3.1.4 停留时间分布
3.2 反应器相含率分布
3.3 反应器流场速度分布
3.3.1 反应器流场速度矢量分布
3.3.2 反应器速度分布
3.4 反应器流体迹线分布
3.5 渣油转化反应与流场耦合作用
3.6 本章小结
4 渣油加氢与天然气制氢耦合过程模拟
4.1 渣油加氢与天然气制氢耦合流程概述
4.2 耦合流程的设计条件与参数
4.2.1 物理性质
4.2.2 反应参数
4.3 浆态床反应器尺寸的影响
4.4 渣油加氢反应温度的影响
4.5 气体分离膜面积的影响
4.6 过程技术经济性评估
4.7 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术成果情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]渣油加氢沸腾床的多相流流动特性模拟[J]. 辛亚男,薛青普,张建文,张健. 当代化工. 2018(02)
[2]重油加氢裂化过程动力学模型的研究进展[J]. 黄汤舜,王子军,张书红,刘必心,郭鑫. 化工进展. 2017(S1)
[3]渣油加氢工艺的现状及研究前景[J]. 宋官龙,赵德智,张志伟,许茜. 石化技术. 2017(07)
[4]悬浮床加氢反应器壁面的结焦预测[J]. 张晓,姜斌,肖晓明. 化学工业与工程. 2018(01)
[5]渣油深度加氢裂化技术应用现状及新进展[J]. 任文坡,李振宇,李雪静,金羽豪. 化工进展. 2016(08)
[6]RFCC化学汽提过程的模拟研究[J]. 刘英杰,杨基和,蓝兴英,高金森. 化工学报. 2016(08)
[7]CFB提升管等效反应器网络模型[J]. 杜玉朋,赵辉,张海桐,杨朝合. 化工学报. 2016(08)
[8]加氢裂化反应动力学建模研究进展[J]. 李中华,肖武,阮雪华,贺高红. 化工进展. 2016(04)
[9]2种重油悬浮床加氢反应器流体力学特性的比较[J]. 薄守石,王剑,白飞,孙兰义. 石油学报(石油加工). 2015(06)
[10]费托合成浆态床反应器数值模拟探讨[J]. 石战胜,卜亿峰,门卓武,翁力,程易,刘科. 石油学报(石油加工). 2015(05)
硕士论文
[1]蜡油加氢裂化装置的有效能分析及能量集成[D]. 李中华.大连理工大学 2016
[2]渣油加氢沸腾床冷模多相流流动特性模拟[D]. 薛青普.北京化工大学 2015
[3]膜耦合工艺提高炼厂气氢气及轻烃回收率研究[D]. 陈晨.大连理工大学 2014
本文编号：3492819
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
1 文献综述
1.1 渣油加氢技术研究现状
1.1.1 渣油加工处理技术概述
1.1.2 固定床反应器技术
1.1.3 沸腾床反应器技术
1.1.4 浆态床反应器技术
1.2 制氢及氢气回收工艺
1.2.1 天然气制氢工艺
1.2.2 氢气分离回收技术
1.3 化工模拟技术及其在渣油加氢领域的应用
1.3.1 计算流体力学模拟
1.3.2 工艺流程模拟
1.4 选题依据和研究内容
2 浆态床反应器及渣油加氢过程模型的建立
2.1 浆态床反应器多相流体力学模型
2.1.1 多相流模型
2.1.2 湍流模型
2.1.3 多相间动量交换模型
2.1.4 物理模型与网格划分
2.2 浆态床反应器轴向扩散模型
2.3 浆态床渣油加氢反应动力学模型
2.4 浆态床渣油加氢工艺流程模型
2.4.1 流程模拟平台和计算逻辑
2.4.2 气体膜分离组件模型
2.5 本章小结
3 浆态床反应器多相流体力学模拟
3.1 浆态床反应器CFD建模
3.1.1 计算初值
3.1.2 CFD算法及参数
3.1.3 收敛性分析
3.1.4 停留时间分布
3.2 反应器相含率分布
3.3 反应器流场速度分布
3.3.1 反应器流场速度矢量分布
3.3.2 反应器速度分布
3.4 反应器流体迹线分布
3.5 渣油转化反应与流场耦合作用
3.6 本章小结
4 渣油加氢与天然气制氢耦合过程模拟
4.1 渣油加氢与天然气制氢耦合流程概述
4.2 耦合流程的设计条件与参数
4.2.1 物理性质
4.2.2 反应参数
4.3 浆态床反应器尺寸的影响
4.4 渣油加氢反应温度的影响
4.5 气体分离膜面积的影响
4.6 过程技术经济性评估
4.7 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术成果情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]渣油加氢沸腾床的多相流流动特性模拟[J]. 辛亚男,薛青普,张建文,张健. 当代化工. 2018(02)
[2]重油加氢裂化过程动力学模型的研究进展[J]. 黄汤舜,王子军,张书红,刘必心,郭鑫. 化工进展. 2017(S1)
[3]渣油加氢工艺的现状及研究前景[J]. 宋官龙,赵德智,张志伟,许茜. 石化技术. 2017(07)
[4]悬浮床加氢反应器壁面的结焦预测[J]. 张晓,姜斌,肖晓明. 化学工业与工程. 2018(01)
[5]渣油深度加氢裂化技术应用现状及新进展[J]. 任文坡,李振宇,李雪静,金羽豪. 化工进展. 2016(08)
[6]RFCC化学汽提过程的模拟研究[J]. 刘英杰,杨基和,蓝兴英,高金森. 化工学报. 2016(08)
[7]CFB提升管等效反应器网络模型[J]. 杜玉朋,赵辉,张海桐,杨朝合. 化工学报. 2016(08)
[8]加氢裂化反应动力学建模研究进展[J]. 李中华,肖武,阮雪华,贺高红. 化工进展. 2016(04)
[9]2种重油悬浮床加氢反应器流体力学特性的比较[J]. 薄守石,王剑,白飞,孙兰义. 石油学报(石油加工). 2015(06)
[10]费托合成浆态床反应器数值模拟探讨[J]. 石战胜,卜亿峰,门卓武,翁力,程易,刘科. 石油学报(石油加工). 2015(05)
硕士论文
[1]蜡油加氢裂化装置的有效能分析及能量集成[D]. 李中华.大连理工大学 2016
[2]渣油加氢沸腾床冷模多相流流动特性模拟[D]. 薛青普.北京化工大学 2015
[3]膜耦合工艺提高炼厂气氢气及轻烃回收率研究[D]. 陈晨.大连理工大学 2014
本文编号：3492819
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