[发明专利]一种柴油蒸汽裂解反应网络的构建方法

说明书

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。

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。