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大庆石脑油热裂解汽烃比调节方案的研究

作　者: 邵艳波
导　师: 张红梅
学　校: 大庆石油学院
专　业: 化学工程
关键词: 乙烯石脑油裂解模拟正交实验设计
分类号: TQ221.211
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

目前,随着我国蒸汽热裂解制乙烯原料的频繁变化、对石油烃类蒸汽热裂解制乙烯裂解规律及过程优化日益迫切。同时随着计算机技术的发展,蒸汽热裂解过程的数值模拟技术对于了解不同原料的裂解规律及优化方法方面也取得了较大的发展。目前工业生产中调节汽烃比的方案会引起停留时间的变化,因此按此方案得到的乙烯收率是两者共同作用的结果,不是汽烃比的真正影响。通过大量分析和计算,本文对裂解实验方案进行了修正,提出了独立调节汽烃比的改进实验方案。该方案用控制炉管入口总摩尔流率的方法计算不同汽烃比下原料烃和水的质量流率,可以消除调节汽烃比引起的停留时间的变化,从而了解汽烃比对乙烯收率的真正影响。用自建的二维工艺数学模型对大庆石脑油蒸汽热裂解过程进行了模拟计算,对两种不同方法得到的模拟计算数据,进行了正交设计的极差和方差分析,考察了在不同的裂解温度、停留时间、汽烃比下三个操作条件对乙烯收率的影响,以及三因素间的交互作用对乙烯收率的影响。结果表明,用修正后的独立调节汽烃比的改进实验方案,停留时间和汽烃比的交互作用明显下降,证明了新方法的可行性。在自行设计和建立的小型蒸汽热裂解反应实验装置上,用独立调节汽烃比的改进实验方法对大庆石脑油进行了实验研究,深入分析了石脑油蒸汽热裂解制乙烯的反应规律,与模拟热裂解反应实验装置上获得的裂解反应规律比较可以看出,在小型烃类蒸汽热裂解反应实验装置上可得到相同的规律,说明小型烃类蒸汽热裂解反应实验装置可以代替模拟热裂解反应实验装置进行裂解实验。而用汽烃比独立调节的改进实验方法进行实验得到的不同温度下乙烯收率随停留时间和汽烃比的变化规律等与文献报导一致,说明汽烃比独立调节的改进实验方法可行。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
创新点摘要  6-9
前言  9-11
第一章文献综述  11-23
  1.1 乙烯原料的优化  11-12
  1.2 主要操作条件的影响  12-13
    1.2.1 温度的影响  12
    1.2.2 停留时间的影响  12
    1.2.3 温度停留时间效应  12-13
    1.2.4 压力和汽烃比  13
  1.3 烃类裂解化学反应过程的特点  13-16
    1.3.1 烃类裂解的一次反应  13-15
    1.3.2 烃类裂解的二次反应  15-16
  1.4 正交实验设计方法  16-19
    1.4.1 有交互作用的三因素三水平正交设计  16-17
    1.4.2 正交实验的极差分析  17
    1.4.3 正交实验的方差分析  17-19
  1.5 管式裂解炉工艺数学模型的研究进展  19-21
    1.5.1 一维工艺数学模型  19-20
    1.5.2 二维工艺数学模型  20-21
  1.6 综述小结和论文研究内容  21-23
第二章管式裂解炉二维工艺数学模型  23-31
  2.1 二维模型的特点  23
  2.2 二维模型的推导  23-26
    2.2.1 推导二维模型的假设  23
    2.2.2 二维模型的推导  23-26
  2.3 二维模型的求解方法  26
  2.4 二维模型的其它计算公式  26-31
第三章石脑油裂解实验方案的研究  31-36
  3.1 工业上调节汽烃比实验方案的研究  31-32
  3.2 改进后实验方案的研究  32-34
  3.3 大庆石化研究院实验方案的研究  34
  3.4 三种方案的比较分析  34-36
第四章两种不同方案的二维模型模拟实验  36-48
  4.1 石脑油组成的确定  36-37
  4.2 相同条件下两种实验方案计算得到的停留时间对比  37-39
    4.2.1 方案1 计算得到的停留时间  38
    4.2.2 方案2 计算得到的停留时间  38-39
  4.3 正交实验及数据数据处理  39-48
    4.3.1 方案1 正交表计算及结果分析  39-44
    4.3.2 方案2 正交表计算及结果分析  44-46
    4.3.3 两种方法的比较分析  46-48
第五章实验方案的初步验证  48-54
  5.1 小型裂解实验装置简介  48-52
    5.1.1 实验装置示意图  48-49
    5.1.2 实验装置操作流程  49-50
    5.1.3 实验装置的调节  50-51
    5.1.4 实验原料  51
    5.1.5 实验方案  51-52
  5.2 实验结果及讨论  52-54
结论  54-55
参考文献  55-59
附录  59-61
发表文章目录  61-62
致谢  62-63
详细摘要  63-68

大庆石脑油热裂解汽烃比调节方案的研究

内容摘要

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