渣油加氫體系相平衡及計(jì)算流體力學(xué)研究.pdf

1、石油是目前廣泛使用的重要一次性能源之一，而渣油是石油經(jīng)過(guò)加工處理的殘?jiān)考s為石油處理前的50％。因而研究渣油的加工處理，提高其轉(zhuǎn)化率可以有效地利用有限的石油資源。本文主要對(duì)渣油加氫體系的相平衡及計(jì)算流體力學(xué)進(jìn)行了考察。
　　首先，測(cè)定了氫氣在油品中的溶解度以及液相傳質(zhì)系數(shù)，本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定了高溫高壓下(溫度分別為80℃，100℃，130℃，150℃，180℃;壓力1-6MPa)氫氣在一種催化柴油中的溶解度，研究發(fā)現(xiàn)H2在催化柴

2、油中的溶解度是隨著溫度和壓力的升高而變大的，與H2在一般的純的或者混合有機(jī)化合物溶劑中的溶解規(guī)律相一致。并且得到了亨利常數(shù)與溫度的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)lnH與1/T呈線性關(guān)系(lnH(Pa-1)=2447.02/T(K)-0.11)。并且由實(shí)驗(yàn)值計(jì)算得到了液相傳質(zhì)系數(shù)，隨著壓力的增大，傳質(zhì)速率增大，溶解越快。此外，本文還利用COSMO-RS模型對(duì)于一定溫度下H2在催化柴油中的溶解度規(guī)律進(jìn)行預(yù)測(cè)，并將預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比，發(fā)現(xiàn)二者之間的平均

3、相對(duì)偏差低于1.65％，說(shuō)明COSMO計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值能夠較好地吻合，可以利用COSMO-RS模型對(duì)氫氣在油品中的溶解度進(jìn)行預(yù)測(cè)。在此基礎(chǔ)上，預(yù)測(cè)了氫氣在不同C/H比的化合物中的溶解度，發(fā)現(xiàn)H2溶解度會(huì)隨碳?xì)浠衔锏牟伙柡投鹊脑黾佣鴾p小，并且發(fā)現(xiàn)相同C/H下，H2在烷烴中的溶解度大于芳烴。
　　此外，本文利用CFD軟件Fluent對(duì)一種新型渣油加氫沸騰床反應(yīng)器進(jìn)行了模擬研究。通過(guò)建立三相流動(dòng)模型，選擇合適的三相之間的相互作用模型，采

4、用合適的數(shù)值求解方法對(duì)三相沸騰床反應(yīng)器內(nèi)的三相流動(dòng)狀況、壓力溫度分布、三相含率以及催化劑的帶出狀況進(jìn)行了模擬，結(jié)果表明，沸騰床內(nèi)三相的分布相對(duì)比較均勻，氣含率較大，氣相分壓因此也比較高，這比較有利于加氫反應(yīng)的進(jìn)行。本文還模擬了操作條件（包括進(jìn)料流率、汽液相進(jìn)料比例、催化劑顆粒直徑）的改變對(duì)反應(yīng)器內(nèi)三相流動(dòng)狀況的影響。發(fā)現(xiàn)，若按相同比例增大氣液進(jìn)料流率，反應(yīng)器內(nèi)達(dá)到平衡所需的時(shí)間減小，達(dá)到平衡時(shí)氣液兩相含率增加。此外，還對(duì)比了設(shè)置三相沸騰