重质油高温快速热解自动反应网络的动力学建模

doi:10.11949/0438-1157.20240026

化工学报 ›› 2024, Vol. 75 ›› Issue (7): 2644-2655.DOI: 10.11949/0438-1157.20240026

重质油高温快速热解自动反应网络的动力学建模

姚宏哲¹(), 黄飞宇¹, 杨松¹, 钟梅¹, 代正华¹^,²()

^1.新疆大学化工学院，省部共建碳基能源资源化学与利用国家重点实验室，新疆煤炭清洁转化与化工过程重点实验室，新疆乌鲁木齐 830017
^2.华东理工大学资源与环境工程学院，上海市煤气化工程技术研究中心，上海 200237

收稿日期:2024-01-05 修回日期:2024-03-05 出版日期:2024-07-25 发布日期:2024-08-09
通讯作者: 代正华
作者简介:姚宏哲（1998—），男，硕士研究生，1693982164@qq.com
基金资助:
新疆自治区自然科学基金重点项目(2023D01D02);上海市科技创新行动计划课题(21DZ1209003)

Kinetic modeling of the high-temperature rapid pyrolysis auto-reaction network of heavy oil

Hongzhe YAO¹(), Feiyu HUANG¹, Song YANG¹, Mei ZHONG¹, Zhenghua DAI¹^,²()

^1.State Key Laboratory of Chemistry and Utilization of Carbon-based Energy Resources, Xinjiang Key Laboratory of Coal Clean Conversion & Chemical Engineering, School of Chemical Engineering, Xinjiang University, Urumqi 830017, Xinjiang, China
^2.School of Resources and Environmental Engineering, East China University of Science and Technology, Shanghai Coal Gasification Engineering Technology Research Center, Shanghai 200237, China

Received:2024-01-05 Revised:2024-03-05 Online:2024-07-25 Published:2024-08-09
Contact: Zhenghua DAI

摘要/Abstract

摘要：

重质油高温快速热解过程模型对提高产品收率、附加值及降低能耗具有重要意义。利用自动反应网络生成器RMG（reaction mechanism generator）构建重质油高温快速热解的机理模型。选择了分步构建方法，最终合并的模型包含230种物质和1468个反应。采用高频炉对二十烷、十氢萘、乙苯和不同质量比例混合物（二十烷、乙苯和十氢萘）进行快速热解实验验证，结果表明：机理模型可准确模拟出重质油高温快速热解主要气体产物生成结果，当重质油中链烷烃含量较多时和芳烃含量较多时，分别控制温度在1300℃左右和800℃左右有利于乙烯的生产。

关键词: 重质油, 高温快速热解, 自动反应网络生成器, 高频炉

Abstract:

The modeling of the high-temperature rapid pyrolysis process for heavy oil holds significant implications for enhancing product yields, adding value, and reducing energy consumption. In this paper, we employed the automatic reaction network generator, reaction mechanism generator (RMG), to construct a mechanistic model for the high-temperature rapid pyrolysis of heavy oil. A stepwise construction approach was selected, culminating in a model that encompasses 230 substances and 1468 reactions. Rapid pyrolysis experiments were conducted in a high-frequency furnace by using eicosane, decahydronaphthalene, ethylbenzene, and their mixtures at different ratios to validate the model. The mechanism model can accurately simulate the main gas product generation results of high-temperature rapid pyrolysis of heavy oil. Specifically, when heavy oil contains a higher amount of alkanes or aromatics, maintaining the temperature around 1300℃ and 800℃, respectively, is conducive to ethylene production.

Key words: heavy oil, high-temperature and rapid pyrolysis, automatic response network generator, high-frequency furnace

中图分类号:

TQ 519

姚宏哲, 黄飞宇, 杨松, 钟梅, 代正华. 重质油高温快速热解自动反应网络的动力学建模[J]. 化工学报, 2024, 75(7): 2644-2655.

Hongzhe YAO, Feiyu HUANG, Song YANG, Mei ZHONG, Zhenghua DAI. Kinetic modeling of the high-temperature rapid pyrolysis auto-reaction network of heavy oil[J]. CIESC Journal, 2024, 75(7): 2644-2655.

图/表 11

图 1 自动反应网络生成过程示意图

Fig.1 Schematic diagram of automatic reaction network generation process

图 2 RMG与Chemkin结合原理示意图

Fig.2 Schematic diagram of the combination principle of RMG and Chemkin

表 1 模型化合物数据库的选择

Table 1 Selection of model compound database

数据库	二十烷	十氢萘	乙苯
热力学库	‘primaryThermoLibrary’	‘DFT_QCI_thermo’	‘primaryThermoLibrary’
反应库	—	—	‘AromaticsPyrolysis’
动力学库	‘H_Abstraction’、‘R_Addition_MultipleBond’、‘R_Recombination’、‘Disproportionation’、‘Intra_R_Add_Exocyclic’、‘Intra_R_Add_Endocyclic’

图 3 高频炉快速升温热解装置

Fig.3 High frequency furnace rapid heating pyrolysis device

表 2 模型化合物高温快速热解的工况条件

Table 2 Operating conditions for rapid high-temperature pyrolysis of model compounds

进料	进料速度/（ml/min）	载气流量/（ml/min）	温度/℃	进料时间/s
二十烷	2	400	600~1000	600
十氢萘	2	400	600~1000	600
乙苯	2	400	600~1000	600
二十烷∶十氢萘∶乙苯（1∶1∶1）	2	400	600~1000	600
二十烷∶十氢萘∶乙苯（1∶3∶6）	2	400	600~1000	600

表 3 反应机理生成器模拟结果

Table 3 Simulation results of the mechanism of the reaction

项目	二十烷	十氢萘		乙苯
机制合并	物质	230	反应		1468
用户指定容差	0.05	0.1		0.1
（DD∶HH∶MM∶SS）执行时间	00∶00∶07∶31	00∶21∶51∶12		05∶05∶20∶56
核心物质	64	83		122
核心反应	477	545		477
边缘物质	839	7980		5900
边缘反应	5449	19063		9014

图 4 不同原料的热解转化率及主要气体摩尔分数

Fig.4 Pyrolysis conversion rate of different raw materials and molar fraction of main gases

图 5 二十烷-十氢萘-乙苯不同质量比混合热解转化率及主要气体摩尔分数

Fig.5 Mixed pyrolysis conversion ratio and molar fraction of main gas of eicosane, decahydronaphthalene and ethylbenzene with different mass ratios

图 6 二十烷、十氢萘、乙苯以1∶3∶6比例混合热解生成主要气体的反应路径分析

Fig.6 Reaction pathway analysis of the main gas generated by the pyrolysis of a mixture of eicosane, decahydronaphthalene, and ethylbenzene in a ratio of 1∶3∶6

图 7 不同气体产物的产率及敏感性

Fig.7 Yield of different gas products and sensitivity

表 4 主要基元反应动力学参数

Table 4 Translation of the main elementary reaction kinetic parameters

序号	主要基元反应	动力学参数
序号	主要基元反应	指前因子	温度指数	活化能/(kJ/mol)
1	H(2)+CH₄(5) $\overset{}{⇌}$ H₂(3)+CH₃(4)	4.10×10³	3.16	8.76
2	H(2)+C₃H₆(213) $\overset{}{⇌}$ npropyl(172)	1.36×10⁸	1.64	1.86
3	H(2)+C₂H₄(7) $\overset{}{⇌}$ H₂(3)+C₂H₃(8)	2.40×10²	3.62	11.27
4	H(2)+C₁₀H₁₈(120) $\overset{}{⇌}$ H₂(3)+C₁₀H₁₇(121)	9.52×10^-1	4.34	2.00
5	H(2)+C₁₀H₁₈(120) $\overset{}{⇌}$ H₂(3)+C₁₀H₁₇(122)	2.55×10²	3.68	4.70
6	H(2)+C₁₀H₁₈(120) $\overset{}{⇌}$ H₂(3)+C₁₀H₁₇(123)	2.55×10²	3.68	4.70
7	H(2)+C₈H₁₀(1) $\overset{}{⇌}$ H₂(3)+C₈H₉(12)	1.60×10¹³	0	8.17
8	H(2)+C₆H₆(29) $\overset{}{⇌}$ H₂(3)+C₆H₅(10)	4.57×10⁸	1.88	14.84
9	H(2)+C₁₀H₁₆(124) $\overset{}{⇌}$ H₂(3)+C₁₀H₁₅(127)	2.55×10²	3.68	4.70
10	H(2)+C₇H₈(23) $\overset{}{⇌}$ H₂(3)+C₇H₇(9)	7.54×10⁴	2.57	3.15
11	H(2)+C₇H₈(22) $\overset{}{⇌}$ H₂(3)+C₇H₇(9)	8.94×10^-1	4.34	-0.40
12	H(2)+C₈H₈(27) $\overset{}{⇌}$ H₂(3)+C₈H₇(33)	2.81×10⁵	2.41	8.84
13	H(2)+C₁₀H₁₆(126) $\overset{}{⇌}$ C₁₀H₁₇(123)	1.46×10⁸	1.64	1.37
14	CH₃(4)+C₇H₇(9) $\overset{}{⇌}$ C₈H₁₀(1)	6.75×10¹⁶	-1.29	0
15	H(2)+C₁₀H₁₆(126) $\overset{}{⇌}$ C₁₀H₁₇(122)	1.46×10⁸	1.64	1.37
16	C₂H₄(7)+C₂H₅(6) $\overset{}{⇌}$ C₄H₉(175)	4.24×10³	2.41	5.06
17	H(2)+C₂H₃(8)(M) $\overset{}{⇌}$ C₂H₄(7)(M)	3.90×10¹³	0.20	0
18	H(2)+C₄H₈(222) $\overset{}{⇌}$ C₄H₉(175)	3.01×10⁸	1.60	2.40
19	H(2)+C₂H₄(7)(M) $\overset{}{⇌}$ C₂H₅(6)(M)	1.40×10⁹	1.46	1.36
20	C₅H₁₀(195) $\overset{}{⇌}$ C₂H₄(7)+C₃H₆(213)	8.70×10¹¹	0	55.69
21	CH₃(4)+C₃H₆(213) $\overset{}{⇌}$ CH₄(5)+allyl(224)	7.20×10^-2	4.25	7.53
22	CH₃(4)+C₈H₈(27) $\overset{}{⇌}$ CH₄(5)+C₈H₇(33)	3.21×10⁷	1.82	14.16
23	CH₃(4)+C₂H₄(7) $\overset{}{⇌}$ CH₄(5)+C₂H₃(8)	6.00×10⁷	1.56	16.63
24	CH₃(4)+C₈H₁₀(1) $\overset{}{⇌}$ CH₄(5)+C₈H₉(12)	6.00×10¹²	0	12.62
25	CH₃(4)+C₈H₈(27) $\overset{}{⇌}$ CH₄(5)+C₈H₇(31)	3.21×10⁷	1.82	14.16
26	CH₃(4)+C₇H₈(23) $\overset{}{⇌}$ CH₄(5)+C₇H₇(9)	1.07×10⁶	2.27	4.39
27	CH₃(4)+C₁₀H₁₈(120) $\overset{}{⇌}$ CH₄(5)+C₁₀H₁₇(123)	6.42×10^-2	4.34	6.61
28	CH₃(4)+C₁₀H₁₈(120) $\overset{}{⇌}$ CH₄(5)+C₁₀H₁₇(122)	6.42×10^-2	4.34	6.61
29	CH₃(4)+C₆H₆(29) $\overset{}{⇌}$ CH₄(5)+C₆H₅(10)	5.15×10³	2.90	15.31
30	CH₃(4)+C₈H₇(32) $\overset{}{⇌}$ CH₄(5)+C₈H₆(90)	8.20×10⁶	1.88	-1.12
31	CH₃(4)+C₈H₈(27) $\overset{}{⇌}$ CH₄(5)+C₈H₇(32)	9.80×10^-2	4.01	12.90
32	CH₃(4)+C₁₀H₁₆(124) $\overset{}{⇌}$ CH₄(5)+C₁₀H₁₅(127)	6.42×10^-2	4.34	6.61
33	CH₃(4)+C₁₀H₁₈(120) $\overset{}{⇌}$ CH₄(5)+C₁₀H₁₇(121)	2.26×10^-2	4.34	7.69
34	C₇H₇(9) $\overset{}{⇌}$ C₇H₇(21)	9.78×10⁹	0.58	28.56
35	C₄H₆(133)+C₆H₁₀(132) $\overset{}{⇌}$ C₁₀H₁₆(129)	1.71×10⁴	1.53	23.41
36	H(2)+C₁₀H₁₆(125) $\overset{}{⇌}$ C₁₀H₁₇(122)	7.72×10⁷	1.64	2.17
37	H(2)+C₈H₈(27) $\overset{}{⇌}$ C₈H₉(11)	6.00×10⁷	1.64	1.55
38	H(2)+allyl(224) $\overset{}{⇌}$ C₃H₆(213)	5.84×10¹³	0.18	0.12
39	H(2)+C₃H₆(213) $\overset{}{⇌}$ H₂(3)+allyl(224)	3.36×10³	3.14	4.29
40	CH₃(4)+C₃H₆(213) $\overset{}{⇌}$ C₄H₉(223)	2.10×10⁴	2.41	5.32
41	C₂H₅(6)+allyl(224) $\overset{}{⇌}$ C₂H₄(7)+C₃H₆(213)	1.37×10¹⁴	-0.35	-0.13
42	H(2)+C₃H₆(213) $\overset{}{⇌}$ C₃H₇(214)	1.84×10⁹	1.55	1.57
43	C₃H₆(213)+npropyl(172) $\overset{}{⇌}$ C₆H₁₃(199)	2.13×10³	2.41	4.75
44	C₇H₈(22)+C₈H₇(31) $\overset{}{⇌}$ C₇H₇(9)+C₈H₈(27)	2.90×10^-2	4.34	-5.60
45	C₂H₄(7)+C₈H₁₂(130) $\overset{}{⇌}$ C₁₀H₁₆(125)	2.64×10¹¹	0	29.61
46	C₂H₄(7)+C₄H₆(133) $\overset{}{⇌}$ C₆H₁₀(132)	1.00×10¹⁰	0	20.00
47	C₂H₃(8)+C₈H₈(27) $\overset{}{⇌}$ C₂H₄(7)+C₈H₇(32)	3.91×10^-3	4.50	3.67
48	C₂H₃(8)+C₈H₁₀(1) $\overset{}{⇌}$ C₂H₄(7)+C₈H₉(11)	5.56×10^-3	4.34	0.20
49	C₂H₄(7)+npropyl(172) $\overset{}{⇌}$ C₅H₁₁(178)	4.24×10³	2.41	5.06
50	C₂H₄(7)+C₈H₇(31) $\overset{}{⇌}$ C₂H₃(8)+C₈H₈(27)	2.20×10^-2	4.40	4.75
51	C₂H₄(7)+C₈H₇(33) $\overset{}{⇌}$ C₂H₃(8)+C₈H₈(27)	2.20×10^-2	4.40	4.75
52	H(2)+CH₃(4)(M) $\overset{}{⇌}$ CH₄(5)(M)	2.10×10¹⁴	0	0
53	H(2)+C₈H₉(12) $\overset{}{⇌}$ C₈H₁₀(1)	9.17×10¹³	0.12	0
54	C₈H₉(12)+C₈H₁₁(16) $\overset{}{⇌}$ 2C₈H₁₀(1)	8.43×10¹¹	0	0
55	CH₃(4)+C₈H₁₁(16) $\overset{}{⇌}$ CH₄(5)+C₈H₁₀(1)	3.38×10¹¹	-0.18	-0.01
56	H(2)+C₈H₁₀(1) $\overset{}{⇌}$ C₈H₁₁(16)	8.76×10⁷	1.71	6.09
57	2CH₃(4) $\overset{}{⇌}$ H(2)+C₂H₅(6)	5.40×10¹³	0	16.06
58	CH₃(4)+C₂H₅(6) $\overset{}{⇌}$ CH₄(5)+C₂H₄(7)	9.00×10¹¹	0	0
59	C₂H₅(6)+C₈H₉(12) $\overset{}{⇌}$ C₂H₄(7)+C₈H₁₀(1)	6.90×10¹³	-0.35	0
60	2H(2)+H₂(3) $\overset{}{⇌}$ 2H₂(3)	1.00×10¹⁷	-0.60	0
61	2H(2)(M) $\overset{}{⇌}$ H₂(3)(M)	7.00×10¹⁷	-1.00	0
62	H(2)+C₈H₁₁(16) $\overset{}{⇌}$ H₂(3)+C₈H₁₀(1)	1.00×10¹⁰	0	0
63	H(2)+C2H5(6) $\overset{}{⇌}$ H₂(3)+C₂H₄(7)	1.08×10¹³	0	0
64	C₂H₃(8)+C₈H₁₁(16) $\overset{}{⇌}$ C₂H₄(7)+C₈H₁₀(1)	8.43×10¹¹	0	0
65	C₂H₃(8)+C₈H₁₀(1) $\overset{}{⇌}$ C₂H₄(7)+C₈H₉(12)	5.40×10^-4	4.55	3.50
66	C₂H₃(8)+C₂H₅(6) $\overset{}{⇌}$ 2C₂H₄(7)	4.56×10¹⁴	-0.70	0
67	H(2)+C₁₀H₁₇(122) $\overset{}{⇌}$ C₁₀H₁₈(120)	1.95×10¹²	0.35	0
68	H(2)+C₁₀H₁₇(123) $\overset{}{⇌}$ C₁₀H₁₈(120)	1.58×10¹³	-0.22	0
69	C₁₀H₁₇(122) $\overset{}{⇌}$ C₁₀H₁₇(123)	6.76×10⁹	0.88	38.00
70	C₁₀H₁₇(122) $\overset{}{⇌}$ C₁₀H₁₇(123)	2.84×10⁷	1.625	35.45
71	C₁₀H₁₇(122) $\overset{}{⇌}$ C₁₀H₁₇(123)	2.28×10^-3	3.95	11.17
72	C₁₀H₁₇(122) $\overset{}{⇌}$ C₁₀H₁₇(123)	5.64×10^-2	3.28	5.91
73	C₁₀H₁₇(122) $\overset{}{⇌}$ C₁₀H₁₇(123)	6.76×10⁹	0.88	38.00
74	C₁₀H₁₇(122)+C₁₀H₁₈(120) $\overset{}{⇌}$ C₁₀H₁₇(123)+C₁₀H₁₈(120)	1.03×10^-2	4.29	7.71
75	C₂H₅(6)+C₁₀H₁₇(123) $\overset{}{⇌}$ C₂H₄(7)+C₁₀H₁₈(120)	6.33×10¹⁴	-0.70	0
76	npropyl(172)+C₁₇H₃₅(171) $\overset{}{⇌}$ C₂₀H₄₂(170)	3.19×10¹⁶	-1.18	0
77	CH₃(4)+C₂H₄(7) $\overset{}{⇌}$ npropyl(172)	4.18×10⁴	2.41	5.63
78	CH₃(4)+npropyl(172) $\overset{}{⇌}$ CH₄(5)+C₃H₆(213)	2.30×10¹³	-0.32	0
79	H(2)+npropyl(172) $\overset{}{⇌}$ H₂(3)+C₃H₆(213)	3.62×10¹²	0	0
80	allyl(224)+npropyl(172) $\overset{}{⇌}$ 2C₃H₆(213)	5.80×10¹²	0	-0.13

表 4 主要基元反应动力学参数

Table 4 Translation of the main elementary reaction kinetic parameters

序号	主要基元反应	动力学参数
序号	主要基元反应	指前因子	温度指数	活化能/(kJ/mol)
1	H(2)+CH₄(5) $\overset{}{⇌}$ H₂(3)+CH₃(4)	4.10×10³	3.16	8.76
2	H(2)+C₃H₆(213) $\overset{}{⇌}$ npropyl(172)	1.36×10⁸	1.64	1.86
3	H(2)+C₂H₄(7) $\overset{}{⇌}$ H₂(3)+C₂H₃(8)	2.40×10²	3.62	11.27
4	H(2)+C₁₀H₁₈(120) $\overset{}{⇌}$ H₂(3)+C₁₀H₁₇(121)	9.52×10^-1	4.34	2.00
5	H(2)+C₁₀H₁₈(120) $\overset{}{⇌}$ H₂(3)+C₁₀H₁₇(122)	2.55×10²	3.68	4.70
6	H(2)+C₁₀H₁₈(120) $\overset{}{⇌}$ H₂(3)+C₁₀H₁₇(123)	2.55×10²	3.68	4.70
7	H(2)+C₈H₁₀(1) $\overset{}{⇌}$ H₂(3)+C₈H₉(12)	1.60×10¹³	0	8.17
8	H(2)+C₆H₆(29) $\overset{}{⇌}$ H₂(3)+C₆H₅(10)	4.57×10⁸	1.88	14.84
9	H(2)+C₁₀H₁₆(124) $\overset{}{⇌}$ H₂(3)+C₁₀H₁₅(127)	2.55×10²	3.68	4.70
10	H(2)+C₇H₈(23) $\overset{}{⇌}$ H₂(3)+C₇H₇(9)	7.54×10⁴	2.57	3.15
11	H(2)+C₇H₈(22) $\overset{}{⇌}$ H₂(3)+C₇H₇(9)	8.94×10^-1	4.34	-0.40
12	H(2)+C₈H₈(27) $\overset{}{⇌}$ H₂(3)+C₈H₇(33)	2.81×10⁵	2.41	8.84
13	H(2)+C₁₀H₁₆(126) $\overset{}{⇌}$ C₁₀H₁₇(123)	1.46×10⁸	1.64	1.37
14	CH₃(4)+C₇H₇(9) $\overset{}{⇌}$ C₈H₁₀(1)	6.75×10¹⁶	-1.29	0
15	H(2)+C₁₀H₁₆(126) $\overset{}{⇌}$ C₁₀H₁₇(122)	1.46×10⁸	1.64	1.37
16	C₂H₄(7)+C₂H₅(6) $\overset{}{⇌}$ C₄H₉(175)	4.24×10³	2.41	5.06
17	H(2)+C₂H₃(8)(M) $\overset{}{⇌}$ C₂H₄(7)(M)	3.90×10¹³	0.20	0
18	H(2)+C₄H₈(222) $\overset{}{⇌}$ C₄H₉(175)	3.01×10⁸	1.60	2.40
19	H(2)+C₂H₄(7)(M) $\overset{}{⇌}$ C₂H₅(6)(M)	1.40×10⁹	1.46	1.36
20	C₅H₁₀(195) $\overset{}{⇌}$ C₂H₄(7)+C₃H₆(213)	8.70×10¹¹	0	55.69
21	CH₃(4)+C₃H₆(213) $\overset{}{⇌}$ CH₄(5)+allyl(224)	7.20×10^-2	4.25	7.53
22	CH₃(4)+C₈H₈(27) $\overset{}{⇌}$ CH₄(5)+C₈H₇(33)	3.21×10⁷	1.82	14.16
23	CH₃(4)+C₂H₄(7) $\overset{}{⇌}$ CH₄(5)+C₂H₃(8)	6.00×10⁷	1.56	16.63
24	CH₃(4)+C₈H₁₀(1) $\overset{}{⇌}$ CH₄(5)+C₈H₉(12)	6.00×10¹²	0	12.62
25	CH₃(4)+C₈H₈(27) $\overset{}{⇌}$ CH₄(5)+C₈H₇(31)	3.21×10⁷	1.82	14.16
26	CH₃(4)+C₇H₈(23) $\overset{}{⇌}$ CH₄(5)+C₇H₇(9)	1.07×10⁶	2.27	4.39
27	CH₃(4)+C₁₀H₁₈(120) $\overset{}{⇌}$ CH₄(5)+C₁₀H₁₇(123)	6.42×10^-2	4.34	6.61
28	CH₃(4)+C₁₀H₁₈(120) $\overset{}{⇌}$ CH₄(5)+C₁₀H₁₇(122)	6.42×10^-2	4.34	6.61
29	CH₃(4)+C₆H₆(29) $\overset{}{⇌}$ CH₄(5)+C₆H₅(10)	5.15×10³	2.90	15.31
30	CH₃(4)+C₈H₇(32) $\overset{}{⇌}$ CH₄(5)+C₈H₆(90)	8.20×10⁶	1.88	-1.12
31	CH₃(4)+C₈H₈(27) $\overset{}{⇌}$ CH₄(5)+C₈H₇(32)	9.80×10^-2	4.01	12.90
32	CH₃(4)+C₁₀H₁₆(124) $\overset{}{⇌}$ CH₄(5)+C₁₀H₁₅(127)	6.42×10^-2	4.34	6.61
33	CH₃(4)+C₁₀H₁₈(120) $\overset{}{⇌}$ CH₄(5)+C₁₀H₁₇(121)	2.26×10^-2	4.34	7.69
34	C₇H₇(9) $\overset{}{⇌}$ C₇H₇(21)	9.78×10⁹	0.58	28.56
35	C₄H₆(133)+C₆H₁₀(132) $\overset{}{⇌}$ C₁₀H₁₆(129)	1.71×10⁴	1.53	23.41
36	H(2)+C₁₀H₁₆(125) $\overset{}{⇌}$ C₁₀H₁₇(122)	7.72×10⁷	1.64	2.17
37	H(2)+C₈H₈(27) $\overset{}{⇌}$ C₈H₉(11)	6.00×10⁷	1.64	1.55
38	H(2)+allyl(224) $\overset{}{⇌}$ C₃H₆(213)	5.84×10¹³	0.18	0.12
39	H(2)+C₃H₆(213) $\overset{}{⇌}$ H₂(3)+allyl(224)	3.36×10³	3.14	4.29
40	CH₃(4)+C₃H₆(213) $\overset{}{⇌}$ C₄H₉(223)	2.10×10⁴	2.41	5.32
41	C₂H₅(6)+allyl(224) $\overset{}{⇌}$ C₂H₄(7)+C₃H₆(213)	1.37×10¹⁴	-0.35	-0.13
42	H(2)+C₃H₆(213) $\overset{}{⇌}$ C₃H₇(214)	1.84×10⁹	1.55	1.57
43	C₃H₆(213)+npropyl(172) $\overset{}{⇌}$ C₆H₁₃(199)	2.13×10³	2.41	4.75
44	C₇H₈(22)+C₈H₇(31) $\overset{}{⇌}$ C₇H₇(9)+C₈H₈(27)	2.90×10^-2	4.34	-5.60
45	C₂H₄(7)+C₈H₁₂(130) $\overset{}{⇌}$ C₁₀H₁₆(125)	2.64×10¹¹	0	29.61
46	C₂H₄(7)+C₄H₆(133) $\overset{}{⇌}$ C₆H₁₀(132)	1.00×10¹⁰	0	20.00
47	C₂H₃(8)+C₈H₈(27) $\overset{}{⇌}$ C₂H₄(7)+C₈H₇(32)	3.91×10^-3	4.50	3.67
48	C₂H₃(8)+C₈H₁₀(1) $\overset{}{⇌}$ C₂H₄(7)+C₈H₉(11)	5.56×10^-3	4.34	0.20
49	C₂H₄(7)+npropyl(172) $\overset{}{⇌}$ C₅H₁₁(178)	4.24×10³	2.41	5.06
50	C₂H₄(7)+C₈H₇(31) $\overset{}{⇌}$ C₂H₃(8)+C₈H₈(27)	2.20×10^-2	4.40	4.75
51	C₂H₄(7)+C₈H₇(33) $\overset{}{⇌}$ C₂H₃(8)+C₈H₈(27)	2.20×10^-2	4.40	4.75
52	H(2)+CH₃(4)(M) $\overset{}{⇌}$ CH₄(5)(M)	2.10×10¹⁴	0	0
53	H(2)+C₈H₉(12) $\overset{}{⇌}$ C₈H₁₀(1)	9.17×10¹³	0.12	0
54	C₈H₉(12)+C₈H₁₁(16) $\overset{}{⇌}$ 2C₈H₁₀(1)	8.43×10¹¹	0	0
55	CH₃(4)+C₈H₁₁(16) $\overset{}{⇌}$ CH₄(5)+C₈H₁₀(1)	3.38×10¹¹	-0.18	-0.01
56	H(2)+C₈H₁₀(1) $\overset{}{⇌}$ C₈H₁₁(16)	8.76×10⁷	1.71	6.09
57	2CH₃(4) $\overset{}{⇌}$ H(2)+C₂H₅(6)	5.40×10¹³	0	16.06
58	CH₃(4)+C₂H₅(6) $\overset{}{⇌}$ CH₄(5)+C₂H₄(7)	9.00×10¹¹	0	0
59	C₂H₅(6)+C₈H₉(12) $\overset{}{⇌}$ C₂H₄(7)+C₈H₁₀(1)	6.90×10¹³	-0.35	0
60	2H(2)+H₂(3) $\overset{}{⇌}$ 2H₂(3)	1.00×10¹⁷	-0.60	0
61	2H(2)(M) $\overset{}{⇌}$ H₂(3)(M)	7.00×10¹⁷	-1.00	0
62	H(2)+C₈H₁₁(16) $\overset{}{⇌}$ H₂(3)+C₈H₁₀(1)	1.00×10¹⁰	0	0
63	H(2)+C2H5(6) $\overset{}{⇌}$ H₂(3)+C₂H₄(7)	1.08×10¹³	0	0
64	C₂H₃(8)+C₈H₁₁(16) $\overset{}{⇌}$ C₂H₄(7)+C₈H₁₀(1)	8.43×10¹¹	0	0
65	C₂H₃(8)+C₈H₁₀(1) $\overset{}{⇌}$ C₂H₄(7)+C₈H₉(12)	5.40×10^-4	4.55	3.50
66	C₂H₃(8)+C₂H₅(6) $\overset{}{⇌}$ 2C₂H₄(7)	4.56×10¹⁴	-0.70	0
67	H(2)+C₁₀H₁₇(122) $\overset{}{⇌}$ C₁₀H₁₈(120)	1.95×10¹²	0.35	0
68	H(2)+C₁₀H₁₇(123) $\overset{}{⇌}$ C₁₀H₁₈(120)	1.58×10¹³	-0.22	0
69	C₁₀H₁₇(122) $\overset{}{⇌}$ C₁₀H₁₇(123)	6.76×10⁹	0.88	38.00
70	C₁₀H₁₇(122) $\overset{}{⇌}$ C₁₀H₁₇(123)	2.84×10⁷	1.625	35.45
71	C₁₀H₁₇(122) $\overset{}{⇌}$ C₁₀H₁₇(123)	2.28×10^-3	3.95	11.17
72	C₁₀H₁₇(122) $\overset{}{⇌}$ C₁₀H₁₇(123)	5.64×10^-2	3.28	5.91
73	C₁₀H₁₇(122) $\overset{}{⇌}$ C₁₀H₁₇(123)	6.76×10⁹	0.88	38.00
74	C₁₀H₁₇(122)+C₁₀H₁₈(120) $\overset{}{⇌}$ C₁₀H₁₇(123)+C₁₀H₁₈(120)	1.03×10^-2	4.29	7.71
75	C₂H₅(6)+C₁₀H₁₇(123) $\overset{}{⇌}$ C₂H₄(7)+C₁₀H₁₈(120)	6.33×10¹⁴	-0.70	0
76	npropyl(172)+C₁₇H₃₅(171) $\overset{}{⇌}$ C₂₀H₄₂(170)	3.19×10¹⁶	-1.18	0
77	CH₃(4)+C₂H₄(7) $\overset{}{⇌}$ npropyl(172)	4.18×10⁴	2.41	5.63
78	CH₃(4)+npropyl(172) $\overset{}{⇌}$ CH₄(5)+C₃H₆(213)	2.30×10¹³	-0.32	0
79	H(2)+npropyl(172) $\overset{}{⇌}$ H₂(3)+C₃H₆(213)	3.62×10¹²	0	0
80	allyl(224)+npropyl(172) $\overset{}{⇌}$ 2C₃H₆(213)	5.80×10¹²	0	-0.13

参考文献 30

1	BP世界能源统计年鉴2022[M].北京: 中国统计出版社, 2022.
	BP World Energy Statistical Yearbook 2022[M]. Beijing: China Statistics Press, 2022.
2	Ore O T, Adebiyi F M. A review on current trends and prospects in the pyrolysis of heavy oils[J]. Journal of Petroleum Exploration and Production, 2021, 11(3): 1521-1530.
3	Hadavimoghaddam F, Rozhenko A, Mohammadi M-R, et al. Modeling crude oil pyrolysis process using advanced white-box and black-box machine learning techniques[J]. Scientific Reports, 2023, 13(1): 22649.
4	Khelkhal M A, Lapuk S E, Buzyurov A V, et al. Thermal behavior of heavy oil catalytic pyrolysis and aquathermolysis[J]. Catalysts, 2022, 12(4): 449.
5	顾承瑜. 高苛刻度延迟焦化装置掺炼催化裂化油浆的工业实践[J]. 石油炼制与化工, 2022, 53(7): 40-44.
	Gu C Y. Industrial practice of mixing FCC slurry on delayed coking unit with high severity[J]. Petroleum Processing and Petrochemicals, 2022, 53(7): 40-44.
6	Liao G, Shi K, Ye C, et al. Influence of resin on the formation and development of mesophase in fluid catalytic cracking (FCC) slurry oil[J]. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 2023, 172: 105997.
7	Xiong Q A, Zhang Y M, Huang Y J, et al. Fundamental study of the integrated process of heavy oil pyrolysis and coke gasification (Part Ⅰ): Effect of CO and H₂ in syngas atmosphere on heavy oil pyrolysis[J]. Fuel, 2022, 324: 124650.
8	Nezhad M M, Hami M R. Thermogravimetric analysis and kinetic study of heavy oil pyrolysis[J]. Petroleum Science and Technology, 2016, 34(10): 911-914.
9	Shin S, Im S I, Kwon E H, et al. Kinetic study on the nonisothermal pyrolysis of oil sand bitumen and its maltene and asphaltene fractions[J]. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 2017, 124: 658-665.
10	Huang Y, Gao Y X, Zhou H, et al. Pyrolysis of palm kernel shell with internal recycling of heavy oil[J]. Bioresource Technology, 2019, 272: 77-82.
11	Gautam R, Alabbad M, Guevara E R, et al. On the products from the pyrolysis of heavy fuel and vacuum residue oil[J]. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 2023, 173: 106060.
12	李子为. 劣质重油快速热解特性及动力学研究[D]. 北京: 中国石油大学(北京), 2022.
	Li Z W. Study on fast pyrolysis characteristics and kinetics of inferior heavy oil[D]. Beijing: China University of Petroleum, 2022.
13	Fu J, Wang N, Zhao J, et al. A membrane computing optimization algorithm with multi-subsystems for parameter estimation of heavy oil thermal cracking model[J]. International Journal of Intelligent Robotics and Applications, 2022, 6(1): 139-151.
14	Zhu Q, Zhao D, Zhang S, et al. U-model enhanced dynamic control of a heavy oil pyrolysis/cracking furnace[J]. IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica, 2018, 5(2): 577-586.
15	Tan X C, Liu Q K, Zhu D Q, et al. Pyrolysis of heavy oil in the presence of supercritical water: the reaction kinetics in different phases[J]. AIChE Journal, 2015, 61(3): 857-866.
16	Yan L, Zhang X P, Zhang S J. The study of molecular modeling for heavy oil thermal cracking[J]. Chemical Engineering & Technology, 2007, 30(9): 1166-1175.
17	Jiang D, Yuan C, Cheng X, et al. Study on the pyrolysis mechanism of unsaturated fatty acid: a combined density functional theory and experimental study[J]. International Journal of Energy Research, 2022, 46(2): 2029-2040.
18	韩乔昆, 范启明, 申海平. 芳烃模型化合物的热转化机理研究进展[J]. 化工进展, 2017, 36(S1): 133-141.
	Han Q K, Fan Q M, Shen H P. Research progress on thermal conversion mechanism of aromatic model compounds[J]. Chemical Industry and Engineering Progress, 2017, 36(S1): 133-141.
19	Zhang H Y, Yang C J, Tao Y J, et al. Catalytic cracking of model compounds of bio-oil: characteristics and mechanism research on guaiacol and acetic acid[J]. Fuel Processing Technology, 2022, 238: 107512.
20	Oliveira L P, Hudebine D, Guillaume D, et al. A review of kinetic modeling methodologies for complex processes[J]. Oil & Gas Science and Technology-Revue D’IFP Energies Nouvelles, 2016, 71: 45.
21	Zhang P, Yee N W, Filip S V, et al. Modeling study of the anti-knock tendency of substituted phenols as additives: an application of the reaction mechanism generator (RMG)[J]. Physical Chemistry Chemical Physics, 2018, 20(16): 10637-10649.
22	Vernuccio S, Broadbelt L J. Discerning complex reaction networks using automated generators[J]. AIChE Journal, 2019, 65(8): e16663.
23	Gao C W, Allen J W, Green W H, et al. Reaction mechanism generator: automatic construction of chemical kinetic mechanisms[J]. Computer Physics Communications, 2016, 203: 212-225.
24	van Geem K M, Reyniers M-F, Marin G B, et al. Automatic reaction network generation using RMG for steam cracking of n-hexane[J]. AIChE Journal, 2006, 52(2): 718-730.
25	Petway S V, Ismail H, Green W H, et al. Measurements and automated mechanism generation modeling of OH production in photolytically initiated oxidation of the neopentyl radical[J]. The Journal of Physical Chemistry A, 2007, 111(19): 3891-3900.
26	Harper M R, van Geem K M, Pyl S P, et al. Comprehensive reaction mechanism for n-butanol pyrolysis and combustion[J]. Combustion and Flame, 2011, 158(1): 16-41.
27	Merchant S S, Zanoelo E F, Speth R L, et al. Combustion and pyrolysis of iso-butanol: experimental and chemical kinetic modeling study[J]. Combustion and Flame, 2013, 160(10): 1907-1929.
28	Allen J W, Scheer A M, Gao C W, et al. A coordinated investigation of the combustion chemistry of diisopropyl ketone, a prototype for biofuels produced by endophytic fungi[J]. Combustion and Flame, 2014, 161(3): 711-724.
29	任玉. 分子级石脑油蒸汽裂解反应过程模拟与工艺优化[D]. 杭州: 浙江大学, 2022.
	Ren Y. Simulation and optimization of molecular-level naphtha steam cracking reaction process[D]. Hangzhou: Zhejiang University, 2021.
30	李颖丽, 甯红波, 朱权, 等. 乙苯裂解机理和超临界压力下的动力学模拟[J]. 高等学校化学学报, 2014, 35(3): 576-581.
	Li Y L, Ning H B, Zhu Q, et al. Kinetics simulation of ethylbenzene pyrolysis under supercritical pressure[J]. Chemical Journal of Chinese Universities, 2014, 35(3): 576-581.

编辑推荐 0

Metrics

阅读次数

全文

104

HTML			PDF

最新录用	在线预览	正式出版	最新录用	在线预览	正式出版
0	0	8	21	0	75

来源	本网站	其他网站

次数	65	39
比例	62%	38%

摘要

171

最新录用	在线预览	正式出版

32	0	139

来源	本网站	其他网站

次数	48	123
比例	28%	72%

[1]	熊昊, 梁潇予, 张晨曦, 白浩隆, 范晓宇, 魏飞. 重质油直接制化工品：多级逆流下行催化裂解技术[J]. 化工学报, 2023, 74(1): 86-104.
[2]	关冬, 张霖宙, 赵锁奇, 徐春明. 重质油稳定性的耗散粒子动力学模拟[J]. 化工学报, 2022, 73(10): 4613-4624.
[3]	陈振涛, 徐春明. 重质油在孔道内扩散传质的研究进展[J]. 化工学报, 2016, 67(1): 165-175.
[4]	宁国庆，王刚，高金森. 石油重质组分制备碳功能材料的研究进展 [J]. CIESC Journal, 2011, 30(9): 1998-.
[5]	徐春明, 赵锁奇, 卢春喜, 孙学文, 许志明, 鄂承林. 重质油梯级分离新工艺的工程基础研究 [J]. 化工学报, 2010, 61(9): 2393-2400.
[6]	欧阳朝斌；郭占成；万年青；乔琦. 煤与重质油共气化热态模拟实验 [J]. CIESC Journal, 2007, 26(11): 1631-.
[7]	欧阳朝斌;郭占成;万年青；乔琦. 煤与重质油共气化可行性研究 [J]. CIESC Journal, 2007, 26(10): 1439-.
[8]	周永昌, 赵锁奇, 许志明, 梁咏梅. 预测复杂高沸点重质油馏分平均沸点的基团贡献法 [J]. 化工学报, 2004, 55(8): 1224-1229.

重质油高温快速热解自动反应网络的动力学建模

Kinetic modeling of the high-temperature rapid pyrolysis auto-reaction network of heavy oil

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 11

参考文献 30

相关文章 8

编辑推荐 0

Metrics

本文评价