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反应器模型的构建

反应器模型的构建

背景
随着改善空气质量的政治压力加大,有关运输燃料的规范也越来越严格。从 2009 年起,欧盟规定柴油中的硫含量标准为 10 wt. ppm,在日本也引入了类似的标准。在美国,柴油中的硫含量标准从 2006 年起就已是15 wt. ppm。 在这十年里,预计全球有许多地区也将采用超低硫柴油 (ULSD) 的 50ppm 标准(但在大城市预计会低至 10 wt. ppm)。这些严格的标准增加了对加氢处理的产能需求。

加氢处理
脱除有机硫的反应在加氢处理装置内进行,柴油和氢在该装置内同时向下流经一层多孔催化剂颗粒(通常是放在氧化铝载体上的 CoMo 或 NiMo)。加氢处理装置内发生几个反应:

加氢脱硫 (HDS)
加氢脱氮 (HDN)
加氢脱芳烃 (HDA)

芳烃 (HDA) 的饱和度很重要,因为柴油燃料的多项特征,例如十六烷值和排放特征,都要取决于芳烃化合物的含量。

在典型的加氢处理条件下,我们知道稠合聚芳烃环的饱和速度较快,因此转化通常受到热力学平衡的限制,而单芳烃的饱和速度要慢得多。催化反应发生在催化剂颗粒充满了液体的孔隙内,因此氢气需要通过液膜从气相扩散至颗粒内,然后才能开始反应。于是,取决于工艺条件,转化可能会受到反应形态质量传递的限制。

目标
使用萘加氢作为模型反应,此项目开发了一个用于描述滴流床反应器内发生的加氢脱芳烃反应的模型,解释了本征动力学、热力学平衡限制、汽液平衡以及质量传递/扩散限制等方面的内容。

学生
Rasmus Risum Boesen,丹麦技术大学 (DTU),化学和生化工程系
在炼油工艺部研发科撰写硕士论文