乙炔氢化反应前端系统建模与优化研究.pdfVIP

用于乙炔氢化反应器的前端系统的建模，模拟和优化

-本文工作中讨论了乙炔加氢工业反应系统的建模，模拟和动态优化。这个过程包括

三个串联的具有级间冷却的绝热固定床反应器。这些反应堆都位于乙烯工厂后的压缩和苛性

擦洗部分,描述一个前端系统，与其中反应器放置在脱乙烷塔单元的尾端系统相反。反

应堆的乙炔转化率和选择性配置文件进行了优化,考虑催化剂失活和过程约束。一个动态的

最优温度曲线,获得最大化乙烯生产和满足产品规格通过控制饲料和中间冷却器的温度。一

个工业乙炔加氢系统用于必要的数据来调整动力学和传输参数和验证的方法。

:优化、选择性加氢、乙炔反应器前端系统

介绍

的裂化石脑油蒸汽流主要由乙烯和石蜡,二烯、芳烃和少量的乙炔组成。主要用于

生产乙烯的聚合物,特别是聚乙烯(Peacock,2000)

少量的乙炔,按百万分之一量级来算,对于聚合反应有害的催化剂(Schbibetal.,1996)。因

此,乙炔乙烯流必须氢化，以此减少乙烯乙烷浓度最低损失的。在工厂里乙炔加氢反应

器的操作不足可能导致的损失每年达五百万(Huang,1979;Brownetal.,1991;Kalid,

1999)。在石油化工行业有两种不同的路线乙烯生产:尾部生产和前端生产(Schbibet

al.,1994)。对于除乙炔,二者之间的不同点是非常重要的,并会在在本文稍后讨论。

尽管在商业性上乙炔加氢具有很高的重要性，很少有人关于前端系统的动力学反应

的，目前工作的。大多数的研究(Huang,1979;Näsi,1985;Brownetal.,1991;Bosand

Westerterp,1993)处理尾段系统使用纯反应物和操作条件甚至接近那些工厂，在于在高

温下的操作条件，100℃以上，以及高压，3MP以上，以及多组分的原料气，导致石脑油的

热解

根据布朗etal.(1991)以下可以发生加氢反应器内的反应:

CH+H→CH乙炔加氢

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CH+H→CH乙烯加氢

24226

nCH+½nH→（CH）n齐聚反应,形成绿色的油

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前端的反应堆,氢化丙炔、丙二烯、丙烯、1,3也会发生以下反应：

CH+H→CH甲基乙炔和丙二烯加氢

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CH+H→CH丙烯加氢

36238

CH+H→CH加氢

46248

处理前端系统动力学的文章只在文献中发现两篇，利用大气，40-80°C的温度范

围,和原料气组成的甲烷，乙炔、乙烯、乙烷、丙二烯丙炔、丙烯、丙烷、氢气和一氧化碳，

Godinez等一群人（1995）提出了反应速率方程,只取决于氢分压,对乙炔加氢,乙烯,丙炔、丙

二烯和丙烯这些因素，他们认为乙炔加氢的一阶反应和二烯和三阶烯烃的加氢，使用范

围从0.1到3.2MPa，15-120°C的温度范围，和原料气组成的甲烷，乙炔、乙烯、乙烷、

氢、一氧化碳,Schbib等一些人(1996)提出了一阶乙炔加氢的反应速率方程和乙烯反应物。

乙炔加氢反应体系中最严重的问题之一是催化剂失活，Yajun等一些人.(1982)得出的

结论是,大约40%的反应堆中生成低聚物(称为绿油)甲醇合成催化剂沉积，因此它才会稳定下

来，氢气/乙炔比率是影响低聚的主要参数，反应温度和海拔也导致了低聚物的形成，他们

发现,液相中的低聚物结构由长脂肪链CnH(1.8--1.9)组成，从14到17n值的不同。根

据Sarkanyet等人(1984)提出分子式绿色油(CH)n,n值不同，范围是4-22。

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布朗等人(1991)以催化活性绿油的形成为基础发现了一种函数，该函数模型