Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,074

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА КАТАЛИТИЧЕСКОГО РИФОРМИНГА

Петров П.А.

Один из важнейших процессов в нефтехимии и нефтепереработке – каталитический риформинг, предназначенный для повышения октанового числа бензинов и для производства индивидуальных ароматических углеводородов – бензола, толуола, ксилола.

Нефтеперерабатывающие предприятия переходят на новые катализаторы, работающие при более низких давлениях и повышающие глубину и селективность превращений. Этот переход предпочтителен на реакторах риформинга с радиальным вводом реагентов, которые требуют меньших затрат электроэнергии на осуществление процесса, чем реакторы с осевым вводом.

Существует необходимость в разработке универсальной математической модели, позволяющей осуществлять оптимальное управление процессом риформинга в реакторах различных типов, анализировать процессы при определенном составе реакционной смеси, производительности и типе катализатора. Включение модели узла риформинга в контур управления обеспечит повышение экономической эффективности процесса.

С использованием схемы превращений групповых компонентов реакционной смеси, содержащей реакции образования ароматических углеводородов из парафинов и циклопарафинов, реакции гидрокрекинга и изомеризации, а также с применением модели реактора идеального вытеснения с адиабатическим режимом работы, была получена универсальная математическая модель риформинга в каскаде из трех реакторов с промежуточным подогревом смеси

Универсальность модели заключается в том, что она позволяет рассчитать процессы в реакторах с радиальным и осевым вводом реагентов.

Модель включает расчет гидравлического сопротивления внутренних устройств реактора при условии равномерного распределения реакционной смеси по высоте аппарата и радиусу. Гидравлические потери вычисляются параллельно с решением уравнений, позволяющих определять динамику состава и свойств потока с учетом изменения температуры из-за эндотермичности процесса, а также учитывающих переменную линейную скорость смеси вследствие изменения площади поперечного сечения слоя катализатора в аппарате в направлении потока.

Процесс каталитического риформинга гетерогенный. Однако если ввести понятие удельной площади поверхности раздела фаз, т.е. площади поверхности, приходящейся на единицу реакционного объема, то скорость реакции может быть пропорциональна объему реакционного пространства, и гетерогенные реакции можно описывать с помощью тех же уравнений, что и гомогенные.

Большое количество кинетических констант для отдельных реакций не осложняет использование модели, так как соотношение между константами скоростей отдельных реакций остается практически неизменным для различных катализаторов. Для определения всех входящих в математическую модель кинетических параметров достаточно определить одну из базовых эффективных констант скорости на одном катализаторе и найти все остальные по имеющимся соотношениям для другого.

Для решения уравнений модели использовался программный комплекс ReactOp (РНЦ «Прикладная химия»), предназначенный для задач разработки математических моделей технологических объектов, в которых происходит превращение исходных продуктов в конечные за счет различных химических реакций. Программирование в данном пакете ведется на языке Фортран.

Результаты моделирования показывают, что перепад давлений по слою катализатора при радиальном вводе реагентов очень мал по сравнению с перепадом давлений при осевом потоке. Это является серьезным преимуществом реакторов с радиальным вводом перед реакторами с осевым вводом с точки зрения энергозатрат и селективности процесса.

Выводы

  1. Для более точного расчета процесса каталитического риформинга необходимо учитывать конструктивные размеры всего узла риформинга.
  2. Полученная модель даст возможность провести выбор объема катализатора и входной температуры для реактора как с радиальным, так и с аксиальным вводом реагентов, обеспечивающие получение продукта необходимого качества при заданной производительности узла риформинга.
  3. Модель может быть использована в контуре управления процессом в качестве модели оптимального функционирования узла риформинга.

Библиографическая ссылка

Петров П.А. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА КАТАЛИТИЧЕСКОГО РИФОРМИНГА // Фундаментальные исследования. – 2007. – № 12-2. – С. 308-309;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=4200 (дата обращения: 18.10.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074