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原油高温高压热解动力学模型的建立

作 者: 张闻
导 师: 张庆轩
学 校: 中国石油大学(华东)
专 业: 化学工程
关键词: 原油 热解性能 压力因子 动力学模型
分类号: TE621
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
下 载: 12次
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内容摘要


本文通过建立含有压力因子动力学模型,利用原油在高压封闭体系下的热模拟实验数据对模型进行可靠性分析,再运用模型确定其成气反应的动力学参数和压力因子,进而考察压力对来自塔里木盆地的三种油样热解性能的影响。动力学模型可靠性分析:1号、2号、3号油样利用模型计算出的模拟产气率与实验产气率的吻合程度随着平行反应数目的增多,吻合程度逐渐提高,当反应数目到达一定值时,吻合程度又逐渐降低;根据模型模拟出的三种油样的生气反应的活化能在(45-58)×4.187kJ·mol-1范围内,且在该活化能区间内,模型能较好的模拟出三种油样的热解成气过程。利用包含压力因子kp动力学模型考察1号、2号、3号油样在不同压力下的热解性能,研究结果表明:若kp值随着压力的升高而增大,说明压力对该油样热解有促进作用;若kp值随着压力的升高而减小,说明压力对该油样热解有抑制作用。压力对不同油样热解性能的影响程度不同,这主要由于油样之间组成与性质的不同所致;温度不同时,压力对同种油样热解影响也是不同的,这说明压力与温度对原油热解的影响是相互影响的。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章 前言  8-15
  1.1 课题的研究背景及意义  8-9
  1.2 原油热稳定性以及热解机理  9-11
    1.2.1 原油的热稳定性  9
    1.2.2 原油热解反应过程  9-10
    1.2.3 压力对原油热解性能的影响  10-11
  1.3 原油热解动力学的研究  11-14
    1.3.1 化学反应动力学  11
    1.3.2 热模拟动力学模型  11-13
    1.3.3 Matlab 及其优化工具箱(optimization toolbox)  13-14
  1.4 本课题的研究内容  14-15
第二章 原油热模拟实验  15-19
  2.1 油样性质及测定方法  15-16
  2.2 实验所需仪器与装置  16-17
  2.3 油样热解实验方案  17-19
    2.3.1 原油热解实验操作流程  17-18
    2.3.2 实验设计内容  18
    2.3.3 反应产物分析  18-19
第三章 原油热解模型及其界面的建立  19-26
  3.1 原油热解成气的数学建模  19-22
    3.1.1 模型的准备  19
    3.1.2 模型的假设  19-20
    3.1.3 模型的建立  20-21
    3.1.4 模型的求解  21-22
  3.2 界面(GUI)的设计  22-26
    3.2.1 Matlab 图形用户界面(GUI)  22
    3.2.2 原油热解成气模型界面设计  22-23
    3.2.3 Matlab GUI 参数的输入方法及格式  23-24
    3.2.4 原油热解反应动力学参数及参数输出区域  24-26
第四章 原油热裂解模型的可靠性评价  26-51
  4.1 不同平行反应数目对模型可靠性评价  26-36
    4.1.1 不同时间下油样热解气体组分及产气率  26-27
    4.1.2 1 号油样不同反应数目下热解动力学模拟  27-30
    4.1.3 2 号油样不同反应数目下热解动力学模拟  30-33
    4.1.4 3 号油样不同反应数目下热解动力学模拟  33-36
    4.1.5 综合分析  36
  4.2 不同反应对模型可靠性评价  36-50
    4.2.1 1 号油样在不同反应下热解动力学模拟  36-41
    4.2.2 2 号油样在不同反应下热解动力学模拟  41-45
    4.2.3 3 号油样在不同反应下热解动力学模拟  45-49
    4.2.4 三种油样的综合分析  49-50
  4.3 小结  50-51
第五章 压力与原油热解性能的关系  51-63
  5.1 3 90℃条件下,压力对油样热模拟的影响  51-56
    5.1.1 三种油样热解实验结果  51-53
    5.1.2 1 号、2 号、3 号油样在不同压力下热解动力学模拟  53-56
  5.2 4 80℃下,压力对原油热解成气的影响  56-62
    5.2.1 三种油样热解实验结果  56-58
    5.2.2 1 号、2 号、3 号油样在不同压力下热解动力学模拟  58-62
  5.3 小结  62-63
第六章 结论  63-65
参考文献  65-68
致谢  68

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中图分类: > 工业技术 > 石油、天然气工业 > 石油、天然气加工工业 > 石油炼制 > 基础理论
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