閆乃鋒，胡智中

（1.中海油惠州石化有限公司，廣東惠州516086；2.中海油天津化工研究設(shè)計(jì)院有限公司）

隨著原油劣質(zhì)化、重質(zhì)化趨勢(shì)的加劇，具備較強(qiáng)原料適應(yīng)性的二次加工工藝-加氫裂化逐漸受到國(guó)內(nèi)煉廠的青睞［1］。與此同時(shí)，加氫裂化兼顧極強(qiáng)的產(chǎn)品靈活性，能夠滿足不同煉廠需求，在油品加工中的地位顯著提升［2］。近年來，加氫裂化裝置總體和單個(gè)加工規(guī)模均明顯增加， 中國(guó)規(guī)模最大的加氫裂化裝置（恒力石化）處理量已達(dá)380 萬t/a。

在加氫裂化工藝逐漸成熟的背景下， 為更好地滿足未來原油劣質(zhì)化和產(chǎn)品苛刻化的需求， 深入了解加氫裂化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)不可或缺［3］。 加氫裂化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型能夠?qū)⒓託淞鸦稀a(chǎn)品、催化劑、反應(yīng)器和工藝條件數(shù)字化，再通過模擬計(jì)算得出整個(gè)工藝過程需求數(shù)據(jù)， 具有預(yù)測(cè)快速而精準(zhǔn)的優(yōu)點(diǎn)。模型的應(yīng)用既可為加氫裂化工藝研究和工業(yè)化節(jié)省成本，又可支撐企業(yè)的智慧煉化建設(shè)［4］，推進(jìn)工業(yè)信息化進(jìn)程［5］。因此，加氫裂化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型的研究及應(yīng)用受到了廣泛的關(guān)注［6］。

本文介紹了國(guó)內(nèi)外加氫裂化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型研究歷程及最新的研究進(jìn)展，同時(shí)對(duì)一些模型的應(yīng)用情況做了總結(jié)，希望能夠?yàn)榧託淞鸦磻?yīng)動(dòng)力學(xué)研究及模型建立提供借鑒。

1 加氫裂化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型研究進(jìn)展

加氫裂化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型一直以來都是研究熱點(diǎn)，在加氫裂化領(lǐng)域工作者共同努力下，加氫裂化動(dòng)力學(xué)模型已經(jīng)從起初十分簡(jiǎn)單的關(guān)聯(lián)動(dòng)力學(xué)模型向復(fù)雜的集總動(dòng)力學(xué)模型發(fā)展。 其中集總動(dòng)力學(xué)模型衍生出眾多分支，分為傳統(tǒng)型、連續(xù)型和分子型3 種。

1.1 關(guān)聯(lián)動(dòng)力學(xué)模型

關(guān)聯(lián)動(dòng)力學(xué)模型將極其復(fù)雜的加氫裂化反應(yīng)簡(jiǎn)化為關(guān)聯(lián)公式，代表性的關(guān)聯(lián)式模型有兩種。 一種是利用實(shí)驗(yàn)室或工業(yè)裝置的原料、工藝參數(shù)等大量數(shù)據(jù)， 依據(jù)一定的計(jì)算方式進(jìn)行收斂回歸運(yùn)算，最終得到產(chǎn)品收率、性質(zhì)與原料、催化劑、工藝參數(shù)等的關(guān)聯(lián)計(jì)算公式。 上述動(dòng)力學(xué)模型的研究主要集中在20 世紀(jì)60 年代， 代表性研究人員有W.H.Wiser 等［7］；另一種關(guān)聯(lián)模型將加氫裂化化學(xué)反應(yīng)與物理規(guī)律進(jìn)行類比，將動(dòng)力學(xué)模型轉(zhuǎn)化為類比模型進(jìn)行運(yùn)用，典型代表有正態(tài)分布模型和誤差函數(shù)模型［8］。

加氫裂化關(guān)聯(lián)模型的建立和應(yīng)用較為簡(jiǎn)單，在一定時(shí)間范圍內(nèi)，當(dāng)裝置、催化劑及工藝條件固定的情況下具有良好的預(yù)測(cè)性，但缺乏對(duì)內(nèi)部反應(yīng)規(guī)律的描述，在催化劑失活和裝置老化等條件下模型極易失效，應(yīng)用范圍很小，基本不具備外推性。 因此，在后續(xù)加氫裂化動(dòng)力學(xué)模型研究中關(guān)聯(lián)模型僅供參考，實(shí)際研究意義不大。

1.2 集總動(dòng)力學(xué)模型

集總動(dòng)力學(xué)模型按一定的分類方法將反應(yīng)中的分子劃分為不同虛擬組分，常見的分類依據(jù)有餾程、化學(xué)結(jié)構(gòu)、碳原子數(shù)等。 按分類依據(jù)可歸結(jié)為傳統(tǒng)集總動(dòng)力學(xué)模型、連續(xù)集總動(dòng)力學(xué)模型和分子集總動(dòng)力學(xué)模型 3 類［9］。

1.2.1 傳統(tǒng)集總動(dòng)力學(xué)模型

傳統(tǒng)集總動(dòng)力學(xué)模型將原料、 中間物料及產(chǎn)物按餾程或其他生產(chǎn)方案需求進(jìn)行集總劃分。當(dāng)前，該類動(dòng)力學(xué)模型實(shí)用性較強(qiáng)、應(yīng)用廣泛。

1939 年 ，S.A.Qader 等［10］建 立 了 二 集 總 模 型 ，按餾程將整個(gè)反應(yīng)體系劃分為＞350 ℃的原料和＜350 ℃的產(chǎn)物兩個(gè)集總， 該模型擬合度極高且易操作，但原料適應(yīng)性和產(chǎn)品靈活性太差，難以應(yīng)用于指導(dǎo)工業(yè)實(shí)踐。1989 年，S.M.Yui［11］提出了三集總模型，建立了原料減壓柴油（VGO）轉(zhuǎn)化為輕VGO 和石腦油的反應(yīng)體系，將氫分壓和空速因素鍵入模型。由于該模型假設(shè)加氫裂化反應(yīng)均為一級(jí)反應(yīng)且反應(yīng)器恒溫，導(dǎo)致該模型的準(zhǔn)確性有限。 此后，隨著加氫裂化原料、產(chǎn)品及工藝的多樣化發(fā)展，模型的集總數(shù)量逐漸增加，預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性得到了大幅提升。幾種典型的不同集總數(shù)的動(dòng)力學(xué)模型介紹見表1［12-15］，其中R.Krishima 等［15］建立的七集總模型反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)見圖 1。

表1 傳統(tǒng)集總動(dòng)力學(xué)模型對(duì)比

圖1 Krishima 七集總模型反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)

總之， 傳統(tǒng)集總動(dòng)力學(xué)模型多以目標(biāo)產(chǎn)物為基準(zhǔn)進(jìn)行集總劃分， 在集總數(shù)量較少的情況下準(zhǔn)確性有限，增加集總數(shù)量可提高模型的準(zhǔn)確性，但削弱了模型實(shí)用性。 當(dāng)前針對(duì)于固定的加氫裂化裝置和工藝， 傳統(tǒng)集總動(dòng)力學(xué)模型具備一定的建立可行性和預(yù)測(cè)效果，是企業(yè)建立反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型的首選。

1.2.2 連續(xù)集總動(dòng)力學(xué)模型

連續(xù)集總動(dòng)力學(xué)模型的開發(fā)基于連續(xù)集總理論，選定特性參數(shù)實(shí)沸點(diǎn)溫度餾程（TBP），并結(jié)合反應(yīng)物物化性質(zhì)和反應(yīng)選擇性， 在特定進(jìn)料的加氫裂化反應(yīng)中， 得出混合物蒸餾曲線在反應(yīng)器中連續(xù)變化的趨勢(shì)，進(jìn)而對(duì)產(chǎn)品收率及性質(zhì)進(jìn)行推導(dǎo)預(yù)測(cè)。

連續(xù)集總的概念最早由 De Donder 等提出［16］，后 來 C.S.Laxminarasimhan 等［17］依據(jù) 連 續(xù) 混 合 物 的假設(shè)解釋了加氫裂化的反應(yīng)化學(xué)過程， 并推導(dǎo)出連續(xù)集總模型動(dòng)力學(xué)方程式（1）。若將傳統(tǒng)集總模型中各餾分無限細(xì)化，其結(jié)果與連續(xù)集總模型基本相同，說明二者有一定的相似度。 但連續(xù)集總模型省略了集總劃分步驟，僅對(duì)TBP 曲線（油品蒸餾溫度與餾出量關(guān)系曲線）進(jìn)行模擬計(jì)算分析，需要模型參數(shù)更多，模型建立更為復(fù)雜。

式中，c（K，t）為 K 組分在反應(yīng)物料中瞬時(shí)濃度，mol/L；p（k，K）為生成 K 組分的理想產(chǎn)率分布函數(shù)；D（K）為區(qū)分相；dc（K，t）/dt 為 K 組分濃度變化率，mol/（L·s）；為生成 K 組分不同速率總和，mol/s；-kc（K，t）為 K 組分裂化速率，mol/s；。

近年來，眾多學(xué)者基于文獻(xiàn)［17］已有建模方法開展了連續(xù)集總動(dòng)力學(xué)模型的研究。 P.J.Becker等［18］建立了五組分連續(xù)集總模型，將原料替換為鏈烷烴（P）、環(huán)烷烴（N）、不含硫氮芳烴（A）、含氮不含硫芳烴（AN）和含硫不含氮芳烴（AS），并依據(jù)TBP餾程分布模擬5 種反應(yīng)物在加氫裂化過程中的連續(xù)反應(yīng)過程，在模型中反應(yīng)通過可觀的反應(yīng)路徑體現(xiàn)，如圖2 所示。該模型將氫化、脫硫、脫氮、裂化等反應(yīng)用動(dòng)力學(xué)速率方程式表達(dá)， 共調(diào)用46 個(gè)模型參數(shù)，模型經(jīng)過44 個(gè)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，單一原料的預(yù)測(cè)性較優(yōu)，但原料適應(yīng)性很差。

圖2 Becker 五組分連續(xù)集總模型反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)

S.S.H.Boosari 等［19］采用改進(jìn)的連續(xù)集總動(dòng)力學(xué)方法模擬加氫裂化過程， 考慮反應(yīng)器溫度對(duì)產(chǎn)物分布的影響，對(duì)模型做了修正。在4 個(gè)不同的反應(yīng)器溫度下， 通過模型最大化預(yù)測(cè)值和測(cè)量數(shù)據(jù)之間的似然函數(shù)來校準(zhǔn)模型。 貝葉斯參數(shù)估計(jì)方法用于關(guān)聯(lián)測(cè)量誤差和模型預(yù)測(cè)誤差二者的不確定性來獲得模型參數(shù)的置信區(qū)間。 再將蒙特卡羅模擬應(yīng)用于模型參數(shù)的后驗(yàn)范圍， 以獲得模型中每個(gè)單獨(dú)餾分輸出的95%置信區(qū)間，在校準(zhǔn)模型的輸出和測(cè)量數(shù)據(jù)點(diǎn)之間觀察到良好的一致性。

連續(xù)集總動(dòng)力學(xué)模型能夠整合獨(dú)立的集總，構(gòu)建連續(xù)的反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，更加符合實(shí)際的反應(yīng)過程，具備較高的應(yīng)用價(jià)值。 而連續(xù)集總動(dòng)力學(xué)模型對(duì)參數(shù)要求過高，增加了模型建立難度，模型參數(shù)的完整性對(duì)其預(yù)測(cè)性影響很大，該模型仍有很大的研究空間。

1.2.3 分子集總動(dòng)力學(xué)模型

近年來，由于“分子煉油”概念興起，為詳盡分析反應(yīng)器中單一分子的反應(yīng)歷程及速率變化， 通過分子劃分集總的動(dòng)力學(xué)模型研究成為當(dāng)下的熱點(diǎn)。 目前， 基于這方面的加氫裂化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型有結(jié)構(gòu)導(dǎo)向、單事件和分子管理模型。

結(jié)構(gòu)導(dǎo)向模型建立于分子水平上， 通過對(duì)反應(yīng)物中分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行集總劃分， 并結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)獲取大量數(shù)據(jù)信息，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)過程定性、定量的預(yù)測(cè)。D.K.Liguras 等［20］運(yùn)用基團(tuán)貢獻(xiàn)法，參量選用純化合物的數(shù)據(jù)，用向量代表分子反應(yīng)，計(jì)算機(jī)程序生成反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，最終建立起完整的加氫裂化反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，預(yù)測(cè)反應(yīng)歷程和產(chǎn)物收率；G.G.Martens 等［21］建立的模型結(jié)合正碳離子化學(xué)理論將集總按碳原子類型劃分，參照模型化合物加氫裂化數(shù)據(jù)，并基于烴類、正碳離子和熱力學(xué)系數(shù)計(jì)算集總系數(shù)， 較好地預(yù)測(cè)了工藝條件變化對(duì)產(chǎn)品組成的影響；S.Y.Hu 等［22］在文獻(xiàn)［21］的基礎(chǔ)上從更微觀的層次優(yōu)化動(dòng)力學(xué)模型，通過矩陣變換的計(jì)算方式優(yōu)化了反應(yīng)器參數(shù)， 并實(shí)現(xiàn)了對(duì)產(chǎn)品的預(yù)測(cè)；W.J.Song 等［23］建立的模型通過收集工業(yè)運(yùn)行裝置數(shù)據(jù)， 將物料中不同的分子結(jié)構(gòu)與其自創(chuàng)的2D 圖形軟件進(jìn)行映射識(shí)別， 分子結(jié)構(gòu)通過數(shù)字代碼表示，最后利用Aspen HYSYS 軟件模擬加工過程，其預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際產(chǎn)品結(jié)果相近，該模型建立及運(yùn)行流程如圖3 所示。

圖3 結(jié)構(gòu)導(dǎo)向集總模型建立及運(yùn)行流程

單事件集總模型主要針對(duì)基元反應(yīng)， 每個(gè)單一分子作為一個(gè)集總。 G.F.Froment［24］應(yīng)用該方法建立了對(duì)同一結(jié)構(gòu)烴類的加氫裂化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型，展現(xiàn)了原料組成和中間物料的反應(yīng)路徑， 同時(shí)描述了不同烴類化合物的加氫異構(gòu)化和裂化的反應(yīng)歷程。單事件集總模型在研究機(jī)理方面具有較大優(yōu)勢(shì)，但其實(shí)際應(yīng)用價(jià)值有待挖掘。

分子集總模型在分子層面上管理石油加工過程，其核心是從分子水平認(rèn)識(shí)并優(yōu)化煉油工藝過程，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)油品的高效利用。 史權(quán)等［25］對(duì)“分子管理”動(dòng)力學(xué)模型做了詳盡研究， 該模型建立在對(duì)石油分子組成精準(zhǔn)定性和精確定量分析基礎(chǔ)上； 其次通過特定構(gòu)造法則對(duì)石油分子進(jìn)行分子構(gòu)建， 賦予分子特定化學(xué)意義，使計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別各種石油分子，形成石油分子數(shù)據(jù)庫(kù)；再通過一定的數(shù)據(jù)處理方法（例如 D.M.Campbell 等［26］提出的 ARM 方法，或者應(yīng)用較廣泛的蒙特卡洛方法［27］等）對(duì)分子反應(yīng)過程網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行構(gòu)建并計(jì)算， 最終得出精確的加氫裂化產(chǎn)品收率及性質(zhì)。該模型建立的反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)如圖4 所示，該網(wǎng)絡(luò)可將復(fù)雜的加氫裂化反應(yīng)可視化。

圖4 分子集總模型建立的加氫裂化反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)

分子集總動(dòng)力學(xué)模型基于精確的分析和明確的反應(yīng)機(jī)理， 其發(fā)展得益于分析技術(shù)的發(fā)展和不同工藝反應(yīng)機(jī)理研究的深入， 加之計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度的加快，模型的應(yīng)用也能夠成為現(xiàn)實(shí)，因此分子集總動(dòng)力學(xué)模型已進(jìn)入快速發(fā)展的時(shí)代。另外，分子集總動(dòng)力學(xué)模型在分子水平上認(rèn)識(shí)石油組分和石油加工反應(yīng)過程， 通過對(duì)加氫裂化和其他石油加工工藝的優(yōu)化實(shí)現(xiàn)油品的高效利用，應(yīng)用前景廣闊。

2 加氫裂化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型應(yīng)用

對(duì)于加氫裂化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型來說， 無論是通過關(guān)聯(lián)或集總方法進(jìn)行構(gòu)建， 其目的多數(shù)是預(yù)測(cè)產(chǎn)品收率及性質(zhì)，進(jìn)而節(jié)約成本，為企業(yè)創(chuàng)收。因此，精確的預(yù)測(cè)性是鑒定加氫裂化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型優(yōu)劣的決定性指標(biāo)。另外，在石油加工過程中，原料、催化劑和工藝條件均可能會(huì)發(fā)生改變， 因此模型的適用性也是考察其是否具備應(yīng)用價(jià)值的重要指標(biāo)。

2.1 關(guān)聯(lián)動(dòng)力學(xué)模型應(yīng)用

R.Krishima 等［15］建立的正態(tài)分布關(guān)聯(lián)模型（軸向擴(kuò)散關(guān)聯(lián)模型）應(yīng)用十分廣泛，該模型將原料和產(chǎn)物通過TBP 曲線關(guān)聯(lián)， 無論反應(yīng)條件如何變化，產(chǎn)物均有相同的歸一化TBP 曲線，預(yù)測(cè)產(chǎn)品分布平均標(biāo)準(zhǔn)偏差小于10%。 將該模型應(yīng)用于中試和工業(yè)化裝置，在低轉(zhuǎn)化率下液體產(chǎn)品分布擬合度較好，但無法預(yù)測(cè)氫耗、氣體產(chǎn)品收率及分布情況。

K.Sharifi 等［28］基于某煉廠加氫裂化裝置運(yùn)行數(shù)據(jù)建立了一種在線關(guān)聯(lián)動(dòng)力學(xué)模型， 依據(jù)映射法則和ASPEN 軟件，將裝置實(shí)時(shí)的原料、催化劑、管道、工藝參數(shù)等數(shù)據(jù)均輸入程序中， 即可輸出產(chǎn)品收率及性質(zhì)。 模型應(yīng)用結(jié)果表明，裝置運(yùn)行前期10%和末期20%時(shí)間段預(yù)測(cè)效果較差， 結(jié)果誤差為8%～15%，在運(yùn)行中期預(yù)測(cè)結(jié)果較好，結(jié)果誤差在8%以內(nèi)。 該模型應(yīng)用效果尚可，但基本不具備外推性。

關(guān)聯(lián)動(dòng)力學(xué)模型的建立和應(yīng)用十分依賴于中試或工業(yè)裝置運(yùn)行數(shù)據(jù)， 需要從大數(shù)據(jù)中尋找產(chǎn)物與原料、催化劑、裝置、工藝條件等的關(guān)聯(lián)，其外推性較小，應(yīng)用前景有限。

2.2 集總動(dòng)力學(xué)模型應(yīng)用

加氫裂化集總動(dòng)力學(xué)模型發(fā)展至今建立的模型頗多， 其中連續(xù)集總動(dòng)力學(xué)模型受需求參數(shù)精確性及操作參數(shù)的復(fù)雜性限制，僅限于實(shí)驗(yàn)室研究階段，尚未見應(yīng)用的報(bào)道。

2.2.1 傳統(tǒng)集總動(dòng)力學(xué)模型

喻勝飛等［29］根據(jù)800 kt/a 的蠟油加氫裂化裝置運(yùn)行需求， 以餾程劃分建立了四集總模型， 利用高斯-牛頓法對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行估計(jì)，并通過四階龍格-庫(kù)塔法計(jì)算常微分方程， 實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)表明該模型預(yù)測(cè)誤差小于5%，具有較高的預(yù)測(cè)精準(zhǔn)性。

S.Sadighi 等［12］在建立四集總模型的同時(shí)考慮了氫耗因素，其預(yù)測(cè)精準(zhǔn)度提高1.4%，該模型建立時(shí)盡可能多地考慮了影響因素，優(yōu)化了模型。 S.Sadighi等［30］在上述模型基礎(chǔ)上，針對(duì) ISOMAX 加氫裂化裝置建立了八集總模型，模型增加了新鮮物料流速、反應(yīng)溫度、物料循環(huán)速率和催化劑壽命影響參數(shù)，其預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際測(cè)定值基本吻合（見圖5），預(yù)測(cè)性較好。企業(yè)根據(jù)該模型對(duì)裝置操作條件做了優(yōu)化，裝置利潤(rùn)增加8.17%，經(jīng)濟(jì)效益提升顯著。

圖5 ISOMAX 加氫裂化模型預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際測(cè)定結(jié)果對(duì)比

鄭明方等［14］建立了一種復(fù)合型的六集總模型，縱向上集總按餾程劃分， 針對(duì)不同集總橫向上又對(duì)其烴類組成按鏈烷烴、環(huán)烷烴、芳烴進(jìn)行分類，結(jié)合25 個(gè)模型參數(shù)， 根據(jù)已有的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)仿真模型，采用正交配置法計(jì)算得出最終模型。 將該模型應(yīng)用于80 Mt/a 加氫裂化裝置， 其靜態(tài)和動(dòng)態(tài)模型預(yù)測(cè)誤差均在5%以下，動(dòng)態(tài)模型預(yù)測(cè)性能更優(yōu)。 但該模型未考慮換熱及反應(yīng)溫度影響，仍有改進(jìn)空間。

2.2.2 分子集總動(dòng)力學(xué)模型

Profimatics 公司開發(fā)的加氫裂化結(jié)構(gòu)導(dǎo)向集總動(dòng)力學(xué)模型是較為成功的應(yīng)用模型之一［31］，該模型按不同結(jié)構(gòu)烴分子的碳數(shù)進(jìn)行集總劃分，烴分子等均按碳數(shù)差異歸類成不同的虛擬組分， 在分割一系列加氫裂化反應(yīng)后對(duì)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)規(guī)律做一定的假設(shè)， 最終使模型中各反應(yīng)和分子基本排除相互影響的可能。 Profimatics 公司依據(jù)該模型開發(fā)了一整套商品化的加氫工藝軟件，具體應(yīng)用效果未見報(bào)道，但從其商業(yè)化的結(jié)果來看， 該模型具備較高的應(yīng)用價(jià)值。

中石化撫順石油化工研究院（簡(jiǎn)稱FRIPP）在Powell 的動(dòng)力學(xué)建模理論基礎(chǔ)上進(jìn)一步細(xì)化集總，將芳烴、 環(huán)烷烴、 鏈烷烴按化學(xué)反應(yīng)規(guī)律有機(jī)地結(jié)合，再分解形成不同的集總虛擬組分，并嚴(yán)格控制反應(yīng)入出口總碳數(shù)的守恒， 同時(shí)排除了反應(yīng)熱力學(xué)的影響，并優(yōu)化了計(jì)算方法，采用正算和反算的方法提高模型計(jì)算精度。FRIPP 的模型中試應(yīng)用結(jié)果表明，其實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與計(jì)算數(shù)據(jù)誤差不超過5%。 對(duì)于不同原料油和產(chǎn)品切割方案， 該模型均能保證優(yōu)良的預(yù)測(cè)性能，是中國(guó)加氫裂化集總動(dòng)力學(xué)模型的典范，市場(chǎng)應(yīng)用空間較大［32］。

Z.Y.Chen 等［33］基于“分子管理”理念，建立了重油加氫過程的仿真模擬動(dòng)力學(xué)模型。 該模型包括2 000 個(gè)分子集總，涵蓋29 種可能的加氫裂化反應(yīng)，將反應(yīng)和分子集總數(shù)據(jù)輸入模型中計(jì)算后， 整個(gè)反應(yīng)體系中總計(jì)6 000 多個(gè)分子和20 000 多個(gè)化學(xué)反應(yīng)。將該仿真動(dòng)力學(xué)模型應(yīng)用于中試實(shí)驗(yàn)，其預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基本吻合。 由于任何原料通過該模型均能轉(zhuǎn)化為反應(yīng)分子，在反應(yīng)規(guī)律不變的情況下，可適用于任何原料，具有很好的原料適應(yīng)性。

傳統(tǒng)集總動(dòng)力學(xué)模型和分子集總動(dòng)力學(xué)模型均有較好的預(yù)測(cè)性能， 但傳統(tǒng)集總動(dòng)力學(xué)模型所需參數(shù)較少，應(yīng)用更為簡(jiǎn)便，而分子集總動(dòng)力學(xué)模型對(duì)影響因素考慮更周全，其適用性更強(qiáng)。 因此，在建立加氫裂化動(dòng)力學(xué)模型時(shí)應(yīng)考慮多方面的需求， 選擇最優(yōu)的構(gòu)建方法，以保障效益的最大化。

3 總結(jié)與期望

加氫裂化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型研究至今已取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。研究初期受分析手段限制，大多數(shù)模型依托油品宏觀表征信息加以構(gòu)建， 如簡(jiǎn)便的關(guān)聯(lián)動(dòng)力學(xué)模型和以餾程劃分的簡(jiǎn)單（傳統(tǒng)）集總動(dòng)力學(xué)模型，這些模型由于輸入?yún)?shù)較少，其適用性有限。 隨著油品分析技術(shù)的發(fā)展， 復(fù)雜集總模型研究受到重視，此類模型集總不再單一針對(duì)餾分劃分，而是更深入地將石油烴分子以結(jié)構(gòu)或碳數(shù)歸類， 對(duì)不同產(chǎn)品切割方案均能做較好的預(yù)測(cè)， 并且對(duì)于加氫裂化反應(yīng)過程中氫耗、溫升和壓降等也能做準(zhǔn)確的計(jì)算。進(jìn)入信息時(shí)代，計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步推動(dòng)了“分子煉油”的發(fā)展， 催生了以分子管理構(gòu)建加氫裂化動(dòng)力學(xué)模型技術(shù)，在分子層面模擬加氫裂化加工反應(yīng)過程，從而實(shí)現(xiàn)工藝優(yōu)化，為企業(yè)獲取最大化效益。不同類型動(dòng)力學(xué)模型優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)景如表2 所示。

表2 不同類型加氫裂化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型對(duì)比

至今為止， 加氫裂化傳統(tǒng)集總和關(guān)聯(lián)模型較為簡(jiǎn)單，不能應(yīng)對(duì)復(fù)雜的加氫裂化反應(yīng)過程，研究時(shí)應(yīng)深入挖掘反應(yīng)機(jī)理，盡可能考慮催化劑、反應(yīng)器構(gòu)造等影響參數(shù)，進(jìn)一步提高模型的準(zhǔn)確性和適用性。連續(xù)分子集總動(dòng)力學(xué)模型存在極多的虛擬組分， 構(gòu)建模型所需實(shí)驗(yàn)、工業(yè)數(shù)據(jù)繁多，模擬計(jì)算過程復(fù)雜，實(shí)際應(yīng)用受限， 后續(xù)研究應(yīng)將模型與實(shí)際應(yīng)用相關(guān)聯(lián)，針對(duì)性地選擇分子集總，保證模型準(zhǔn)確性的同時(shí)盡可能減少參數(shù)量，提高模型實(shí)用性，使其更好地應(yīng)用于工業(yè)實(shí)踐。 研究人員也應(yīng)準(zhǔn)確地認(rèn)識(shí)不同模型的優(yōu)缺點(diǎn)，有效結(jié)合并高效利用不同模型的優(yōu)點(diǎn)，開發(fā)一種全面的復(fù)合動(dòng)力學(xué)模型（如將傳統(tǒng)集總模型高實(shí)用性與分子集總模型高準(zhǔn)確性結(jié)合利用），最終實(shí)現(xiàn)對(duì)加氫裂化反應(yīng)過程的精準(zhǔn)模擬和優(yōu)化。