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本文对催化裂化(FCC)汽油临氢改质过程的反应规律、各个烃组分的反应机理以及过程的集总动力学进行了研究,目的是为催化剂的优化以及过程的开发奠定理论基础。
在小型固定床加氢微反装置上,采用中国石油大学(北京)CNPC催化重点实验室开发的FCC汽油临氢改质催化剂S19,考察了FCC汽油临氢改质过程的反应规律,得到最佳操作条件为:反应温度360~390℃,反应压力1.5~2.0 MPa,质量空速1.5~2.5h<-1>,氢油体积比200~300。改质后的汽油各类烃含量满足国‖标准。改质后的FCC汽油中高辛烷值的异构烷烃及芳烃的含量有大幅增加,所以改质过程辛烷值损失较小。
采用模型化合物研究了各烃在S19上的转化行为。结果表明,烯烃在S19催化剂上的反应活性很高,在所考察的实验条件下其转化率均达到100%;FCC汽油各族组成在催化剂上的反应活性顺序为:烯烃>正构烷烃>>环烷烃>芳烃>异构烷烃;不同链长的同族烃,反应活性顺序为:大分子烃>小分子烃;烯烃既可以通过加氢生成相应的烷烃,也可以通过氢转移和环化、脱氢等方式进行芳构化反应。
在以上工作的基础上,建立了FCC汽油改质降烯烃过程的六集总动力学模型,根据Marquardt<++>算法,采用MATLAB语言编写了动力学模型求解程序,获得了集总模型的参数,得到了360℃、380℃、400℃和420℃时的反应速率常数,并进一步求得了各反应的指前因子和活化能。模型的计算结果与实验规律吻合,表明所建的集总模型比较准确。由计算结果可知,异构烯烃通过环化、脱氢的方式进行芳构化反应能力要强于正构烯烃。随着反应温度的升高,环烯烃脱氢生成芳烃的反应有大幅度增加。