AIChE Journal 华东理工大学、石河子大学、上海电力大学 | 面向工业尺度加氢裂解反应器的分子水平反应模拟

本文针对轻循环油加氢裂解过程的多尺度问题，提出了一种将计算流体力学与分子水平反应动力学耦合的三维模型。背景在于石油分子管理对资源最大化利用的重要性，以及“减油增化”趋势下轻循环油加氢裂解技术的优化需求。研究目的是建立从分子尺度到反应器尺度的多尺度模型，以精确预测产物收率及分子组成，并指导工艺降本增效。研究团队采用GC×GC-TOF MS技术表征原料分子组成，结合结构导向集总方法与特征概率密度函数构建分子组成矩阵，并设计39条反应规则建立分子水平反应动力学模块。通过ANSYS Fluent平台建立CFD-MRK模型，经工业数据验证，该模型能精准预测产物分布，模拟反应器内浓度、温度和速度场分布，识别局部潜热点，并评估急冷氢注入速率等操作条件对催化剂床层温升及柴油产品分子组成与性质的影响。结论表明，CFD-MRK模型为优化反应器配置、催化剂填充策略和工艺操作参数提供了有力工具，为实现反应过程的分子管理奠定了基础。