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烃类分子裂解产物分布规律的数值模拟研究

作　者: 罗殿英
导　师: 张红梅
学　校: 东北石油大学
专　业: 物理化学
关键词: 热裂解数值模拟模型分子模拟乙烯丙烯三烯收率
分类号: TQ018
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 28次
引　用: 3次
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内容摘要

随着裂解原料的变重,组成也随之变得更复杂,再加上裂解反应本身的复杂性,使得到目前为止除了进行复杂的实验外,还没有较好的完整评价不同原料烃裂解时对主要目的产物影响的较准确的方法。本文初步探讨了用数值模拟计算的方法对不同分子大小和结构的烃类原料裂解产物分布进行系统、定量分析的方法。首先利用已有的烃类蒸汽热裂解二维工艺数学模型,选择二维模型中已有的原料烃分子进行模拟计算,并对计算结果进行了对比分析;其次探索运用分子模拟技术、通过优化得到的分子键长信息来分析判断不同烃类分子大小和结构对主要裂解目的产物的影响。二维模型模拟计算结果表明,烃类分子大小与结构都会对裂解目的产物的收率产生影响。不同烃类结构裂解得到的乙烯、丙烯及丁二烯收率也有明显的不同。正构烷烃进行热裂解反应时,碳四以下烃生成乙烯、丙烯和丁二烯的差异较大,大于碳四以上的烷烃生成乙烯、丙烯和丁二烯的差异主要集中在奇数碳和偶数碳上,且分子越小,这种差异越大;异构烷烃中,取代基的位置对乙烯、丙烯和丁二烯的收率有较大的影响;环烷烃中,碳七以下的五元环裂解反应具有较大的的差异,而六元环烷烃差异较小;带有一个甲基的甲基环戊烷的裂解性能较其它五元环活泼。六元环取代基对环的影响不大,而五元环取代基对五元环影响较大。最后将温度和烃类类型对裂解产物中乙烯、丙烯和丁二烯收率的影响进行了对比,可以看出,烃类分子结构的影响远大于温度的影响。运用Hyperchem分子模拟软件优化计算后得到的键长数据分析判断了不同烃类分子的裂解产物分布,其结果与二维模型的模拟得到的裂解产物分布的规律相吻合,说明运用分子模拟软件预测烃类分子的裂解产物分布具有可行性。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
创新点摘要  6-9
前言  9-11
第一章文献综述  11-21
  1.1 裂解制乙烯原料现状  11
  1.2 裂解制乙烯原料的评价与优化  11-12
  1.3 蒸汽热裂解工艺数学模型  12-19
    1.3.1 一维工艺数学模型  12-13
    1.3.2 二维工艺数学模型  13
    1.3.3 裂解反应动力学模型  13-19
  1.4 分子模拟技术简介  19
  1.5 文献总结及研究内容  19-21
第二章烃类热裂解反应规律  21-25
  2.1 烃类热裂解过程的化学反应  21-23
    2.1.1 烃类裂解的一次反应  21-22
    2.1.2 烃类裂解的二次反应  22-23
  2.2 烃类热裂解反应的影响因素  23-25
    2.2.1 主要操作条件的影响  23-24
    2.2.2 裂解原料的影响  24-25
第三章烃类分子裂解产物分布的数值模拟  25-43
  3.1 二维工艺数学模型简介  25-32
    3.1.1 二维模型的特点  25
    3.1.2 二维模型的推导  25-28
    3.1.3 二维模型的求解方法  28-29
    3.1.4 二维模型的其它计算公式  29-32
  3.2 烃类分子的选择  32
  3.3 操作条件的选择  32-33
  3.4 模拟计算方法  33
  3.5 模拟结果分析与对比  33-43
    3.5.1 烃类大小及结构对裂解主要目的产物的影响  33-40
    3.5.2 温度和烃类结构影响的对比分析  40-43
第四章烃类分子裂解产物分布规律的分子模拟初探  43-51
  4.1 Hyperchem 分子模拟软件简介  43-44
    4.1.1 Hyperchem 分子模拟软件的特点  43
    4.1.2 Hyperchem 分子模拟软件的功能  43-44
  4.2 烃类分子的选择  44
  4.3 模拟计算步骤  44
  4.4 模拟计算结果分析  44-51
    4.4.1 正构烷烃裂解主要目的产物分布分析  44-46
    4.4.2 异构烷烃裂解主要目的产物分布分析  46-47
    4.4.3 环烷烃裂解主要目的产物分布分析  47-51
结论  51-52
参考文献  52-57
发表文章目录  57-59
致谢  59-60
详细摘要  60-68

烃类分子裂解产物分布规律的数值模拟研究

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