CN114496106A - 一种柴油蒸汽裂解反应网络的构建方法 - Google Patents
一种柴油蒸汽裂解反应网络的构建方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114496106A CN114496106A CN202210097198.4A CN202210097198A CN114496106A CN 114496106 A CN114496106 A CN 114496106A CN 202210097198 A CN202210097198 A CN 202210097198A CN 114496106 A CN114496106 A CN 114496106A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- network
- reaction
- molecules
- hydrocarbon
- diesel oil
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 234
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 title claims abstract description 47
- 238000004230 steam cracking Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 238000010276 construction Methods 0.000 title claims description 10
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims abstract description 78
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims abstract description 78
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims abstract description 75
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 52
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 claims abstract description 35
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 31
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 31
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims abstract description 31
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims abstract description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 30
- -1 nitrogen-containing compound Chemical class 0.000 claims abstract description 30
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000012216 screening Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 18
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 claims description 16
- JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N olefin Natural products CCCCCCCC=C JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 claims description 10
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 150000001924 cycloalkanes Chemical class 0.000 claims description 7
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims description 2
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 abstract description 8
- 238000009960 carding Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 8
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N Pyridine Chemical compound C1=CC=NC=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- KAESVJOAVNADME-UHFFFAOYSA-N Pyrrole Chemical compound C=1C=CNC=1 KAESVJOAVNADME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 4
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 4
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- FCEHBMOGCRZNNI-UHFFFAOYSA-N 1-benzothiophene Chemical class C1=CC=C2SC=CC2=C1 FCEHBMOGCRZNNI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RWRDLPDLKQPQOW-UHFFFAOYSA-N Pyrrolidine Chemical compound C1CCNC1 RWRDLPDLKQPQOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N pyridine Natural products COC1=CC=CN=C1 UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000007348 radical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 238000004227 thermal cracking Methods 0.000 description 3
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 description 3
- 150000003573 thiols Chemical class 0.000 description 3
- 229930192474 thiophene Natural products 0.000 description 3
- 150000003577 thiophenes Chemical class 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 2
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910017464 nitrogen compound Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002830 nitrogen compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 150000001345 alkine derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 238000004517 catalytic hydrocracking Methods 0.000 description 1
- 238000001833 catalytic reforming Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000004939 coking Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000012458 free base Substances 0.000 description 1
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 230000008844 regulatory mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001993 wax Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
- G16C—COMPUTATIONAL CHEMISTRY; CHEMOINFORMATICS; COMPUTATIONAL MATERIALS SCIENCE
- G16C20/00—Chemoinformatics, i.e. ICT specially adapted for the handling of physicochemical or structural data of chemical particles, elements, compounds or mixtures
- G16C20/10—Analysis or design of chemical reactions, syntheses or processes
-
- G—PHYSICS
- G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
- G16C—COMPUTATIONAL CHEMISTRY; CHEMOINFORMATICS; COMPUTATIONAL MATERIALS SCIENCE
- G16C10/00—Computational theoretical chemistry, i.e. ICT specially adapted for theoretical aspects of quantum chemistry, molecular mechanics, molecular dynamics or the like
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Bioinformatics & Computational Biology (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
Abstract
本发明公开了一种柴油蒸汽裂解反应网络的构建方法，包括：对柴油进行成分分析，筛选具有代表性的碳氢化合物分子作为柴油的烃类组成，具有代表性的含硫化合物分子和含氮化合物分子作为柴油的杂原子组成；采用反应网络生成工具Reaction Mechanism Generator对烃类组成和杂原子组成中的每一种分子进行单分子的反应网络自动生成；将生成的所有烃类组成分子和杂原子组成分子的反应网络进行合并，构建柴油蒸汽裂解的总反应网络。本发明可以低成本、短时间内获取柴油蒸汽裂解自由基机理水平的反应网络，所需时间仅为RMG程序运行时长，无需额外的人工梳理工作。
Description
技术领域
本发明涉及石油化工领域，具体涉及一种柴油蒸汽裂解反应网络的低成本快速构建方法。
背景技术
近年来柴油产能过剩现象明显，众多炼厂已将柴油作为蒸汽裂解装置的重要原料之一，用于生产高附加值的低碳烯烃。公开号为CN101139529A、CN105622310A的专利说明书分别将焦化柴油、费托合成柴油进行蒸汽裂解反应，扩大蒸汽裂解制烯烃原料的来源。
众所周知，烃类热裂解遵循自由基机理，其反应过程随机性强，复杂性高。柴油是复杂的烃类混合物，裂解反应路径极为复杂。对于复杂反应过程的动力学建模，传统的反应动力学模型构建方法一般将多种组分进行集总，根据各族组成的已知反应规则或模板，依靠人工手动整理反应路径、估算动力学参数。公开号为CN108108572A的专利说明书对蜡油加氢裂化过程采用六集总动力学模型，以降低反应网络的复杂度。公开号为CN109698014A的专利说明书为催化重整原料建立多个反应规则，遵循制定的反应规则确定原料与产物之间的反应路径。对于柴油这类复杂混合物的蒸汽裂解过程而言，传统的反应动力学模型构建方法费时费力，成本极高，且集总动力学模型或分子反应层面的动力学模型难以准确描述自由基水平的相互作用，特别是杂原子组分对烯烃产物的调控机理。
随着计算机技术的磅礴发展，反应网络自动生成工具应运而生。借助自动反应网络生成器，能够在较短的时间、人力物力消耗最少的情况下得到自由基水平的详细反应网络。现有文献报道中，反应网络自动生成技术多见用于纯物质的反应网络生成，以及组成相对纯粹的石脑油馏分。
柴油相比于传统的石脑油裂解原料，组成更加复杂，重组分含量更高，且含有一定比例的以含硫化合物和含氮化合物为代表的杂原子化合物。柴油馏分的碳原子数可达22，同分异构体随着碳数的增加而呈指数型增长，使得其蒸汽裂解反应网络的规模极为庞大。并且，含硫化合物和含氮化合物的热裂解相比于碳氢化合物更加复杂多变，其中间产物还会对蒸汽裂解制烯烃的结焦过程具有调变作用。
因此，采用自动反应网络生成技术，不仅可以低成本快速构建柴油蒸汽裂解反应网络，还能够实现从自由基层面阐释柴油中烃类物质与含硫化合物和含氮化合物的相互作用，预测柴油蒸汽裂解产物分布。
发明内容
本发明提供了一种柴油蒸汽裂解反应网络的构建方法，构建成本低、速度快，所构建的柴油蒸汽裂解的总反应网络包含了以含硫化合物分子和含氮化合物分子为代表的杂原子组成反应网络，将烃类分子反应网络和含硫化合物、含氮化合物反应网络相耦合。
一种柴油蒸汽裂解反应网络的构建方法，包括步骤：
(1)对柴油进行成分分析，筛选具有代表性的碳氢化合物分子作为柴油的烃类组成，具有代表性的含硫化合物分子和含氮化合物分子作为柴油的杂原子组成；
(2)采用反应网络生成工具Reaction Mechanism Generator(RMG)对烃类组成和杂原子组成中的每一种分子进行单分子的反应网络自动生成；
(3)将生成的所有烃类组成分子和杂原子组成分子的反应网络进行合并，构建柴油蒸汽裂解的总反应网络。
步骤(1)中，可采用色谱技术对柴油进行成分分析。
步骤(1)中，所述碳氢化合物分子包括直链烷烃、异构烷烃、烯烃、环烷烃和芳烃。直链烷烃和异构烷烃虽同属烷烃，但其裂解路径和裂解产物分布均差异较大，因此本发明将其区分为两个子类进行分子统计。炔烃由于在柴油中含量极低，可忽略不计。
质量分数阈值设置得越低，所筛选出的柴油代表性组成分子越多，越能更加真实地描述柴油组成，但是所需构建的单分子反应网络数目也越多，总体计算耗时越长。而且，含量过低的分子对柴油蒸汽裂解反应过程影响甚微。因此，为了能够近乎真实地描述柴油组成，兼顾效率，步骤(1)中：
所述具有代表性的碳氢化合物分子为柴油中质量占比不低于0.3％(优选不低于0.5％)的碳氢化合物分子；
所述具有代表性的含硫化合物分子和含氮化合物分子为柴油中质量占比不低于0.05％(优选不低于0.1％)的含硫化合物分子和含氮化合物分子。
步骤(2)中，单分子的反应网络自动生成过程为指定对应单分子反应系统的温度、压力、反应物分子种类及比例、终止条件和用户自定义容差因子，启动反应网络生成工具Reaction Mechanism Generator执行该反应系统的自动反应网络生成。
单分子的反应网络自动生成过程中，反应系统的温度可设置为780～900℃，此温度范围属于常规的蒸汽裂解炉温度操作范围。对于自动反应网络生成而言，高温的反应系统能够兼容低温的反应系统，温度设置越高，反应网络越详细，但单个反应网络的计算耗时也越长。基于此，反应系统的温度优选设置为800～850℃，更优选设置为820～850℃。
单分子的反应网络自动生成过程中，反应系统的压力可设置为0.1～0.3MPa，此压力范围属于常规的蒸汽裂解炉压力操作范围。
单分子的反应网络自动生成过程中，进料组成优选为对应烃类组成分子或杂原子组成分子和水分子，其中水分子仅作为进料组成分子，不具有反应性。对应烃类组成分子或杂原子组成分子和水分子的质量比可以为1～2:1，此稀释比范围属于常规的蒸汽裂解炉稀释比操作范围。
终止条件设置的摩尔转化率越高，反应网络越详细，但计算耗时越长。单分子的反应网络自动生成过程中，终止条件优选为对应烃类组成分子或杂原子组成分子的摩尔转化率大于85％，进一步优选为对应烃类组成分子或杂原子组成分子的摩尔转化率为90％～95％。
用户自定义容差因子是区分被包含在反应网络中的核心反应和被剔除的边缘反应的判据。该值对反应网络规模、计算时长的影响都很大。容差因子越小，反应网络越详细，但单个反应网络的计算耗时越长。单分子的反应网络自动生成过程中，用户自定义容差因子优选设置为0.5～0.01。进一步优选设置为0.1～0.01，更进一步优选设置为0.05～0.03。
考虑到先合并的网络在合并过程中具有优先权，即相同的反应路径将以先合并的网络为准，步骤(3)中，总反应网络的合并规则为含硫化合物反应网络和含氮化合物反应网络先合并成网络1，目的是将含硫化合物和含氮化合物的反应网络完整保留，在网络1基础上合并芳烃反应网络得到网络2，目的是将芳烃反应网络尽可能保留，在网络2基础上合并环烷烃反应网络得到网络3，目的是将环烷烃反应网络尽可能保留，在网络3基础上合并直链烷烃反应网络得到网络4，直链烷烃反应网络会包含一部分芳烃、环烷烃的反应路径，故放置于网络3后再合并，在网络4基础上合并异构烷烃反应网络得到网络5，异构烷烃反应网络会包含一部分芳烃、环烷烃、直链烷烃的反应路径，故放置于网络4后再合并，最后在网络5基础上合并烯烃反应网络得到柴油蒸汽裂解的总反应网络，烯烃既是裂解原料，同时也是烃类物质的重要裂解产物，芳烃、环烷烃、直链烷烃、异构烷烃的反应网络已包含了部分重要的烯烃裂解路径，故将烯烃反应网络放置于最后合并，使得其他类型的碳氢化合物分子的烯烃裂解路径保持完整。
本发明与现有技术相比，主要优点包括：
(1)可以低成本、短时间内获取柴油蒸汽裂解自由基机理水平的反应网络及相应动力学参数，所需时间仅为RMG程序运行时长，无需额外的人工梳理工作；
(2)采用色谱分析结果作为挑选柴油代表性分子的依据，分别为烃类组成和杂原子组成设定最低质量含量阈值作为选取分子的标准，近乎真实地描述参与蒸汽裂解反应的柴油组成；
(3)将杂原子化合物分子的反应网络作为RMG网络合并的第一步，避免了与含硫化合物和含氮化合物相关的基元反应在网络合并过程中被覆盖。
附图说明
图1为本发明提出的一种构建柴油蒸汽裂解反应网络的流程图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的操作方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。
如图1所示，将柴油样品送入色谱分析仪进行成分分析，根据色谱结果筛选具有代表性的碳氢化合物分子作为柴油的烃类组成，以及具有代表性的含硫化合物分子和含氮化合物分子作为柴油的杂原子组成；采用反应网络生成工具RMG对每一种柴油的烃类组成和杂原子组成进行单分子的反应网络自动生成；根据特定的合并规则将生成的所有柴油烃类组成分子和杂原子组成分子的反应网络进行合并，得到柴油蒸汽裂解的总反应网络。烃类组成分子包括直链烷烃、异构烷烃、烯烃、环烷烃和芳烃。合并规则为含硫化合物反应网络和含氮化合物反应网络先合并成网络1，在网络1基础上合并芳烃反应网络得到网络2，在网络2基础上合并环烷烃反应网络得到网络3，在网络3基础上合并直链烷烃反应网络得到网络4，在网络4基础上合并异构烷烃反应网络得到网络5，最后在网络5基础上合并烯烃反应网络得到柴油蒸汽裂解的总反应网络。
实施例1
将柴油样品送入色谱分析仪进行成分分析，该色谱分析仪具有烃类分子、含硫化合物分子和氮化合物分子分析功能。依据得到的色谱分析结果，对所有检测到的柴油组分质量分数进行归一化，将质量分数不低于0.3％的碳氢化合物分子作为柴油的烃类组成，将质量分数不低于0.05％的含硫化合物分子和含氮化合物分子作为柴油的杂原子组成，共同作为代表性分子描述柴油的组分情况。总计筛选出121种碳氢化合物分子，碳原子数目范围为10～22；9种含硫化合物分子，分别为硫醇类、硫化物类、噻吩类、苯并噻苯类等；4种含氮化合物分子，分别为吡啶类、吡咯类、四氢吡咯类等。
采用反应网络生成工具Reaction Mechanism Generator为上述134种柴油代表性分子进行单分子的反应网络自动生成。所有单分子反应系统的温度统一设置为900℃，压力设置为0.2MPa，进料组成为对应柴油烃类组成分子或杂原子组成分子和水分子，二者的质量比设置为1:1，用户自定义容差因子设置为0.01，终止条件设置为对应柴油烃类组成分子或杂原子组成分子的摩尔转化率达到99％。启动反应网络生成工具Reaction MechanismGenerator，执行每一个单分子反应系统的自动反应网络生成。134个单分子反应网络生成的平均耗时为12.1小时，反应网络的平均规模为316个物种，6894个反应。
将上述得到的134个单分子反应网络按照如下合并规则进行反应网络合并：9种含硫化合物分子和4种含氮化合物分子的反应网络之间先合并成网络1，网络1的规模为3898个物种，60156个反应；在网络1的基础上合并碳氢化合物分子中的8种芳烃分子反应网络，得到网络2，网络2规模为6011个物种，98995个反应；在网络2的基础上合并碳氢化合物分子中的14种环烷烃分子反应网络，得到网络3，网络3规模为10231个物种，113754个反应；在网络3的基础上合并碳氢化合物分子中的13种直链烷烃分子反应网络，得到网络4，网络4规模为13131个物种，147565个反应；在网络4的基础上合并碳氢化合物分子中的79种异构烷烃分子反应网络，得到网络4，网络4规模为16523个物种，171322个反应；在网络5的基础上合并碳氢化合物分子中的7种烯烃分子反应网络最终得到柴油蒸汽裂解的总反应网络，总反应网络规模为17344个物种，174325个反应。
上述得到的柴油蒸汽裂解总反应网络采用了较低的质量分数阈值来筛选代表性分子，同时采用了较高的反应温度、较低的用户自定义容差因子、较高的目标转化率，故反应网络规模庞大，反应网络中物种数目达到约1.7万，反应数目高达约17万，能够非常详细地描述柴油蒸汽裂解自由基反应过程。
实施例2
采用与实施例1相同的柴油样品送入色谱分析仪进行烃类分子、含硫化合物分子和氮化合物分子含量分析。依据得到的色谱分析结果，对所有检测到的柴油组分质量分数进行归一化，将质量分数不低于0.5％的碳氢化合物分子作为柴油的烃类组成，将质量分数不低于0.1％的含硫化合物分子和含氮化合物分子作为柴油的杂原子组成，共同作为代表性分子描述柴油的组分情况。总计92种碳氢化合物分子，碳原子数目范围为10～22；5种含硫化合物分子，分别为硫醇类、硫化物类、噻吩类、苯并噻苯类等；2种含氮化合物分子，分别为吡啶类、吡咯类等。
采用反应网络生成工具Reaction Mechanism Generator为上述99种柴油代表性分子进行单分子的反应网络自动生成。所有单分子反应系统的温度统一设置为850℃，压力设置为0.2MPa，进料组成为对应柴油烃类组成分子或杂原子组成分子和水分子，二者的质量比设置为1:1，用户自定义容差因子设置为0.01，终止条件设置为对应柴油烃类组成分子或杂原子组成分子的摩尔转化率达到99％。启动反应网络生成工具Reaction MechanismGenerator，执行每一个单分子反应系统的自动反应网络生成。99个单分子反应网络生成的平均耗时为11.9小时，反应网络的平均规模为325个物种，6822个反应。
将上述得到的99个单分子反应网络按照如下合并规则进行反应网络合并：5种含硫化合物分子和2种含氮化合物分子的反应网络之间先合并成网络1，网络1的规模为2101个物种，32076个反应；在网络1的基础上合并碳氢化合物分子中的5种芳烃分子反应网络，得到网络2，网络2规模为3799个物种，60655个反应；在网络2的基础上合并碳氢化合物分子中的10种环烷烃分子反应网络，得到网络3，网络3规模为6569个物种，99231个反应；在网络3的基础上合并碳氢化合物分子中的13种直链烷烃分子反应网络，得到网络4，网络4规模为9469个物种，133042个反应；在网络4的基础上合并碳氢化合物分子中的64种异构烷烃分子反应网络，得到网络4，网络4规模为12754个物种，149952个反应；在网络5的基础上合并碳氢化合物分子中的7种烯烃分子反应网络最终得到柴油蒸汽裂解的总反应网络，总反应网络规模为13365个物种，152134个反应。
相比于实施例1，本实施例中得到的柴油蒸汽裂解总反应网络采用了相对较高的质量分数阈值来筛选代表性分子，使得代表性分子的数目从134降低至99，最终总反应网络中物种数目降低至约1.3万，反应数目降低至约15万，与试验结果相符。该网络同样能够详细地描述柴油蒸汽裂解自由基反应过程。
实施例3
采用与实施例2相同的柴油样品、相同的质量分数阈值筛选代表性分子，即将质量分数不低于0.5％的碳氢化合物分子作为柴油的烃类组成，将质量分数不低于0.1％的含硫化合物分子和含氮化合物分子作为柴油的杂原子组成。总计92种碳氢化合物分子，碳原子数目范围为10～22；5种含硫化合物分子，分别为硫醇类、硫化物类、噻吩类、苯并噻苯类等；2种含氮化合物分子，分别为吡啶类、吡咯类等。
采用反应网络生成工具Reaction Mechanism Generator为上述99种柴油代表性分子进行单分子的反应网络自动生成。所有单分子反应系统的温度统一设置为850℃，压力设置为0.2MPa，进料组成为对应柴油烃类组成分子或杂原子组成分子和水分子，二者的质量比设置为1:1，用户自定义容差因子设置为0.05，终止条件设置为对应柴油烃类组成分子或杂原子组成分子的摩尔转化率达到90％。启动反应网络生成工具Reaction MechanismGenerator，执行每一个单分子反应系统的自动反应网络生成。99个单分子反应网络生成的平均耗时为9.3小时，反应网络的平均规模为239个物种，4821个反应。
将上述得到的99个单分子反应网络按照如下合并规则进行反应网络合并：5种含硫化合物分子和2种含氮化合物分子的反应网络之间先合并成网络1，网络1的规模为1203个物种，22345个反应；在网络1的基础上合并碳氢化合物分子中的5种芳烃分子反应网络，得到网络2，网络2规模为2210个物种，41523个反应；在网络2的基础上合并碳氢化合物分子中的10种环烷烃分子反应网络，得到网络3，网络3规模为4021个物种，69231个反应；在网络3的基础上合并碳氢化合物分子中的13种直链烷烃分子反应网络，得到网络4，网络4规模为6112个物种，93326个反应；在网络4的基础上合并碳氢化合物分子中的64种异构烷烃分子反应网络，得到网络4，网络4规模为8044个物种，104252个反应；在网络5的基础上合并碳氢化合物分子中的7种烯烃分子反应网络最终得到柴油蒸汽裂解的总反应网络，总反应网络规模为8116个物种，105713个反应。
相比于实施例2，本实施例中得到的柴油蒸汽裂解总反应网络采用了中等的反应温度、中等的用户自定义容差因子、较低的目标转化率，在代表性分子的数目不变的基础上，使得最终总反应网络中物种数目进一步降低至约8000，反应数目进一步降低至约10万，与试验结果相符。该网络依旧能够详细地描述柴油蒸汽裂解自由基反应过程。
此外应理解，在阅读了本发明的上述描述内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
Claims (10)
1.一种柴油蒸汽裂解反应网络的构建方法，其特征在于，包括步骤：
(1)对柴油进行成分分析，筛选具有代表性的碳氢化合物分子作为柴油的烃类组成，具有代表性的含硫化合物分子和含氮化合物分子作为柴油的杂原子组成；
(2)采用反应网络生成工具Reaction Mechanism Generator对烃类组成和杂原子组成中的每一种分子进行单分子的反应网络自动生成；
(3)将生成的所有烃类组成分子和杂原子组成分子的反应网络进行合并，构建柴油蒸汽裂解的总反应网络。
2.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，步骤(1)中，所述碳氢化合物分子包括直链烷烃、异构烷烃、烯烃、环烷烃和芳烃。
3.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，步骤(1)中：
所述具有代表性的碳氢化合物分子为柴油中质量占比不低于0.3％的碳氢化合物分子；
所述具有代表性的含硫化合物分子和含氮化合物分子为柴油中质量占比不低于0.05％的含硫化合物分子和含氮化合物分子。
4.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，步骤(2)中，单分子的反应网络自动生成过程为指定对应单分子反应系统的温度、压力、反应物分子种类及比例、终止条件和用户自定义容差因子，启动反应网络生成工具Reaction Mechanism Generator执行该反应系统的自动反应网络生成。
5.根据权利要求4所述的构建方法，其特征在于，单分子的反应网络自动生成过程中，反应系统的温度设置为780～900℃。
6.根据权利要求4所述的构建方法，其特征在于，单分子的反应网络自动生成过程中，反应系统的压力设置为0.1～0.3MPa。
7.根据权利要求4所述的构建方法，其特征在于，单分子的反应网络自动生成过程中，进料组成为对应烃类组成分子或杂原子组成分子和水分子，二者的质量比为1～2:1。
8.根据权利要求4所述的构建方法，其特征在于，单分子的反应网络自动生成过程中，终止条件为对应烃类组成分子或杂原子组成分子的摩尔转化率大于85％。
9.根据权利要求4所述的构建方法，其特征在于，单分子的反应网络自动生成过程中，用户自定义容差因子设置为0.5～0.01。
10.根据权利要求2所述的构建方法，其特征在于，步骤(3)中，总反应网络的合并规则为含硫化合物反应网络和含氮化合物反应网络先合并成网络1，在网络1基础上合并芳烃反应网络得到网络2，在网络2基础上合并环烷烃反应网络得到网络3，在网络3基础上合并直链烷烃反应网络得到网络4，在网络4基础上合并异构烷烃反应网络得到网络5，最后在网络5基础上合并烯烃反应网络得到柴油蒸汽裂解的总反应网络。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210097198.4A CN114496106A (zh) | 2022-01-27 | 2022-01-27 | 一种柴油蒸汽裂解反应网络的构建方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210097198.4A CN114496106A (zh) | 2022-01-27 | 2022-01-27 | 一种柴油蒸汽裂解反应网络的构建方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114496106A true CN114496106A (zh) | 2022-05-13 |
Family
ID=81476837
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210097198.4A Pending CN114496106A (zh) | 2022-01-27 | 2022-01-27 | 一种柴油蒸汽裂解反应网络的构建方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114496106A (zh) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20160369190A1 (en) * | 2013-07-02 | 2016-12-22 | Andrew Mark Ward | Method of producing aromatics and light olefins from a hydrocarbon feedstock |
| CN111892953A (zh) * | 2020-06-12 | 2020-11-06 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种原油分子转化路径确定方法、系统、设备和存储介质 |
| CN113223625A (zh) * | 2021-05-07 | 2021-08-06 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种催化裂化反应过程建模方法及装置 |
-
2022
- 2022-01-27 CN CN202210097198.4A patent/CN114496106A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20160369190A1 (en) * | 2013-07-02 | 2016-12-22 | Andrew Mark Ward | Method of producing aromatics and light olefins from a hydrocarbon feedstock |
| CN111892953A (zh) * | 2020-06-12 | 2020-11-06 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种原油分子转化路径确定方法、系统、设备和存储介质 |
| CN113223625A (zh) * | 2021-05-07 | 2021-08-06 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种催化裂化反应过程建模方法及装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 侯亚洲;魏晓丽;毛安国;: "直馏柴油催化裂化生产轻质芳烃的研究", 石油炼制与化工, no. 10, 12 October 2017 (2017-10-12) * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102518567B1 (ko) | 바이오-재생가능한 공급원료를 열분해함으로써 바이오 탄화수소를 생산하기 위한 방법 | |
| CN113724800A (zh) | 一种基于分子级机理模型与大数据技术的催化裂化装置模拟预测方法 | |
| WO2019179887A1 (de) | Verfahren zur untersuchung von prozessströmen | |
| CN113764046B (zh) | 一种提高催化柴油加氢转化高附加值产品收率的方法 | |
| US20100320121A1 (en) | High throughput development method for catalytic hydroprocessing of dirty feedstocks | |
| KR20070059144A (ko) | 정제 원료를 평가하는 방법 | |
| Belinskaya et al. | Mathematical modeling of the process of catalytic hydrodewaxing of atmospheric gasoil considering the interconnection of the technological scheme devices | |
| CN113808673A (zh) | 催化重整反应动力学模型的建立、产物的预测方法和装置 | |
| Liu | Molecular characterisation and modelling for refining processes | |
| CN114496106A (zh) | 一种柴油蒸汽裂解反应网络的构建方法 | |
| CN112560930A (zh) | 基于生产数据的汽油辛烷值预测方法 | |
| CN109632691B (zh) | 一种原油精细物性的近红外快速分析方法 | |
| FR3030756A1 (fr) | Procede de determination de proprietes de coupes petrolieres et des procedes de raffinage pour l’optimisation de raffineries petrolieres. | |
| CN112662423B (zh) | 一种催化裂化汽油加氢改质过程的流程模拟方法 | |
| CN109988648B (zh) | 一种灵活生产柴油加氢裂化工艺 | |
| US4904604A (en) | Hydrocarbon mixture analysis | |
| Mariaca-Dominguez et al. | Reactive hydrogen content: A tool to predict FCC yields | |
| CN116013425B (zh) | 一种分子水平炼化过程模型构建方法及装置、存储介质 | |
| Brambilla et al. | Estimate product quality with ANNs | |
| JP7454782B2 (ja) | 脱硫率の推算方法 | |
| Ranzi et al. | Detailed feedstock characterization for pyrolysis process | |
| JP2022155340A (ja) | 精製効率の推算方法 | |
| AFANASYEVA et al. | THERMODYNAMIC ANALYSIS OF SULPHUR-CONTAINING COMPOUNDS'REACTIONS IN THE VACUUM DISTILLATE HYDROTREATING | |
| Nazarova et al. | Effect of group composition of the vacuum distillate from heavy Kazakhstan and West Siberian oil on the yield of light fractions during the catalytic cracking | |
| CN109988605B (zh) | 一种生产润滑油基础油的灵活加氢裂化工艺 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |