加氢裂化装置反应单元建模及操作优化开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

加氢裂化作为原油二次加工过程，是催化裂化技术的改进。在临氢条件下进行催化裂化，可抑制催化裂化时发生的脱氢缩合反应，避免了焦炭的生成。常见加氢裂化装置实际由加氢精制和加氢裂化两部分串联组成。其中进行加氢精制的目的是除去原料油中的硫、氮、氧等杂质和二烯烃等，以改善加氢裂化所得的油料的质量。加氢裂化是在较高压力下，烃类分子与氢气在催化剂表面进行异构化、裂解和加氢等反应生成较小分子的转化过程，可生产优质汽油、煤油、柴油和化工轻油。

加氢裂化的工艺特点可简述如下：（1）生产灵活性大。使用的原料油范围广泛，原料可以是城市煤气厂的冷凝液、重整后的抽余油、由重质石脑油分馏得到的粗柴油、催化裂化的回炼油等。加氢裂化产品结构可根据市场需要进行调整。（2）产品收率高，质量好。产品中含不饱和烃少，含重芳烃和非烃类杂质更少，故产品安定性好，无腐蚀。加氢裂化副产气体以优质异构烃为主。（3）没有焦炭沉淀，所以无需再生催化剂，因此可使用固定床反应器；总的过程是放热的，所以反应器中需冷却，而不是加热。

基于以上工艺特点，加氢裂化是现代石油炼制业最重要的重油深度加工工艺之一。但是加氢裂化所得汽油的辛烷值比催化裂化低，须再经过重整将它的辛烷值提高，需要高压和消耗大量的氢，操作费用比催化裂化高，这制约着加氢裂化的发展。目前，我国炼化企业加氢装置处理能力仅仅占一次原油加工能力的29.71%，而技术发达国家约占80%，日本(89.92%)、德国(85.44%)等国家甚至高达85%以上。在二次加工中，对于加氢裂化技术，在技术发达国家，其比重是炼油二次加工能力的13.2%，而我国仅占5.19%，说明我国炼油加氢技术有待进一步发展。另一方面，加氢裂化装置效益对炼厂整体经济效益影响巨大，加氢裂化技术的发展关乎炼油行业的整体水平和竞争能力,对原油的有效利用具有现实意义。因此，深入研究加氢裂化反应模型及其优化是十分必要的。

2. 研究的基本内容与方案

（1）基本内容

本课题基本内容为在充分了解掌握加氢裂化装置工艺过程的基础上，选择合适的建模方法建立加氢精制反应器及加氢裂化反应器的数学模型。在此基础上，利用列队竞争算法对该流程的操作参数，如进料流量，进料温度，氢气流量等，进行优化，最终确定最优操作方案。同时完成英文文献翻译与编写论文任务。

（2）技术方案

3. 研究计划与安排

（1）第3-4周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需相关资料，确定方案，完成开题报告；

（2）第5-10周：在文献系统调研的基础上，建立加氢裂化装置反应单元的数学模型；

（3）第11-14周：基于加氢裂化装置反应单元的模型，利用列队竞争算法对加氢裂化装置反应单元的操作参数进行优化，确定最佳的操作方案。

4. 参考文献（12篇以上）

参考文献：

[1] 黄仲九，房鼎业主编. 化学工艺学. 北京：高等教育出版社.2003.

[2] 鄢烈祥编. 化学过程分析与综合. 北京: 化学工业出版社.2010.