Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Математические модели процесса каталитического крекинга .4
1.1. Задачи математического моделирования , процесса каталитического крекинга. 4
1.2. Последовательность проведения исследований по созданию математической модели каталитического креіоінга 6
1.3. Обобщенное уравнение потока массы веществ 15
1А Общие выражения скорости для гомогенных и гетерогенных процессов ;.: 16
1.5. Химичесісиє реаісции, протекающие при каталитическом крекинге нефтяного сырья 20
1.6. Эволюция кинетических схем и уравнений кинетиіси для каталитического крекинга.. 24
1.6.1. Кинетические схемы для необратимых реакций первого порядка 25
1.6.2. Двухстадийная последовательная схема. 27
1.6.3. Четырёхстадийная последовательная схема 31
Ї .7. Простые и сложные уравнения кинетики для крекинга нефтяных фракций ..' 33
1.7.1. Необратимые реакции крекинга второго порядка 33
1.7.2. Кинетика крекинга в неподвижном, движущемся и кипящем слое катализатора37.
1.7.3. Двухстадийная необратимая паралелльно-посяедовательная схема крекинга со смешанным порядком | 40
1.7.4. Трехстадийная кинетическая схема со смешанным порядком 41
Глава2. Экспериментальная часть 48
2.1. Принципиальная схема установки .„ 48
2.2. Сбор и обработка опытных данных ..:.. 49
Глава 3. Кинетическая схема процесса каталитического крекинга в лифт- реакторе, последовательно соединенным с реактором псевдоожиженного слоя 5 2
3.1. Кинетическая схема процесса крекинга... 52
3.2. Уравнения кинетики для сквозно-проточного реактора (лифт-реактор) .53
3.3. Кинетическая модель для псевдоожиженного реактора : 59-
3.4. Температурная зависимость параметров; модели 61
Глава 4. Расчёт кинетических- закономерностей работы установки крекинга сквозно-проточного типа :.. 66.
4.1. Особенности работы установки І.І 66
4.2. Расчёт кинетических констант .69
4.3. Распределение продуктов по высоте лифт-реактора и реактора с кипящим слоем ; 71
4.4. Распределение состава реакционной смеси с изменением температуры и массовой скорости подачи сырья в реактор : 76
4.5. Расчёт распределения продуктов реакции при изменении Ти массовой скорости ; 81 \
4.6. Влияние плотности сырья на выход продуктов крекинга 88
4.7. Химический состав и активность катализаторов в крекинге.. .91
4.8. Влияние отношения катализатора к ; сырью на, состав реакционной смеси .96
4.9. Влияние параметров процесса на октановое число бензинов^ 99
4.10. Содержание параметра кинетических уравнений В 100
4.11. Математическое и компьютерное моделирование доеледовательности соединения реакторов ИВ иИС 101
4.12. Расчёт разброса данных по продуктам процесса каткреішнга статистическим методом 104
Глава 5. Регенерация закоксованного катализатора - -107*
5.1. Основные сведения . 107
5.2. Кинетическая схема процесса выжига кокса в неподвижном слое катализатора... 108
5.3. Кинетика выжига кокса в кипя щем слое 109
5.4. Обсуждение результатов ; 1І 0
Выводы 112
Литература
- Обобщенное уравнение потока массы веществ
- Сбор и обработка опытных данных
- Кинетическая модель для псевдоожиженного реактора
- Влияние плотности сырья на выход продуктов крекинга
Введение к работе
Объект исследования и актуальность темы. Объектом исследования
является установка каталитического крекинга гидроочищенного
вакуумного газойля с индексом Г43-107. Установка предназначена для
производства высокооктанового компонента товарных бензинов
превращением вакуумного газойля в присутствии
высокоглиноземного цеолиталюмосиликатного катализатора микросферического типа.
Установки каталитического крекинга являются наиболее крупными и высокопроизводительными на нефтеперерабатывающих заводах. В нефтеперерабатывающей промышленности до 80% высокооктановых компонентов бензинов производится на установках каталитического крекинга.
Установка Г43-107 характеризуется следующими особенностями:
она включает в своем составе блок реакторов, один из которых представляет собою лифт-реактор или сквозно-проточный реактор, а второй - реактор с кипящим слоем микросферического катализатора,
в реакторный блок входит также регенератор, в котором также работает псевдоожиженный слой микросферического катализатора в режиме идеального перемешивания.
Лифт-реактор работает в гидродинамическом режиме идеального вытеснения слоя катализатора и сырья, верхний реактор, в который входит лифт-реактор, работает в режиме идеального перемешивания. Процесс крекинга в блоке реакторов является многопараметрическим, с большой продолжительностью протекания переходных режимов. Это создает определенные трудности в управлении таким процессом в заданном режиме или в предсказании направления изменения тех или иных технологических параметров при переходе установки от одного стационарного режима к другому.
Важную помощь в управлении работой реакторно-регенераторного блока такой высокопроизводительной установки может оказать теоретическая, кинетико-математическая модель процесса каталитического крекинга нефтяного сырья в двух типах реакторов и процесса регенерации закоксованного катализатора в регенераторе. Это определяет актуальность проведенной исследовательско-экспериментальной и теоретической работы по созданию кинетико-математической гищгпп прпігатд іпттглппіііпі вакуумного газойля и
l"i^_
регенерации закоксованного катализатора.
В литературе известно значительное число математических моделей для однотипных режимов. Однако, отсутствует обобщение при создании кинетико-математическои модели, учитывающей крекинг сырья на промышленной установке последовательно в реакторах с различающимися режимами - сквозно-проточном и идеального перемешивания.
Для создания матмодели была проведена работа по сбору массива технологических данных на установке Г43-107. Эксперимент, следовательно, проводился в режиме пассивного накопления опытного материала, полученного для «качающихся» режимов работы установки. Полученные массивы данных обрабатывали по программе, созданной на основе метода наименьших квадратов, с выделением соответствующих закономерностей типа: состав реакционной смеси -производительность, температура и состав реакционной смеси, плотность и состав реакционной смеси, и другие. Полученные закономерности были сведены в таблицы и графики.
Знание таких закономерностей актуально с научной и практической точек зрения:
в связи с возможностью создания кинетической схемы процесса крекинга вакуумного газойля,
с возможностью разработки кинетической модели процессов каткрекинга и регенерации,
с возможностью расчёта констант уравнений кинетики и установления адекватности математической модели опытным закономерностям,
с возможностью анализа работы установки без вмешательства в её режим и расчётом режимных параметров для управления работой реакторно-регенераторного блока.
Актуальным является также создание комплекса программ и подпрограмм, обеспечивающих работу технологического аппарата установки Г43-107 в режиме «Советчика».
Цель работы: постановка и решение следующих научных и практических задач.
1. Сбор массива данных по технологическим режимам,
материальным балансам, качеству сырья и катализатора для
реакторно-регенераторного блока за длительный период
работы установки. ». ' '
-
Создание и применение программы для метода наименьших квадратов с целью обработки массива технологических данных и выявления закономерностей, связывающих состав реакционной смеси с технологическими параметрами.
-
Создание кинетической схемы процесса каталитического крекинга вакуумного газойля с учётом последовательного характера протекания процесса.
-
Получение уравнений кинетики для лифт-реактора и реактора с кипящим слоем с учетом гидродинамики процесса и гетерогенности системы.
-
Обработка кинетических закономерностей с установлением адекватности уравнений опытным зависимостям, с вычислением кинетических констант процесса каталитического крекинга.
-
Определение влияния мольной скорости, Т, кратности циркуляции катализатора, природы катализатора, химического состава сырья (по плотности) на выходы продуктов реакции, их соотношения в реакционной смеси и октановое число.
-
Создание кинетической схемы и математической модели для процесса выжига кокса в регенераторе с поверхности закоксованного катализатора,
-
Установление работоспособности математической модели каталитического крекинга вакуумного газойля применительно
к промышленной установке типа Г43-107. Научная новизна работы. На основе изучения закономерностей протекания процесса каталитического крекинга создана 5-стадийная кинетическая схема, учитывающая реальные выходы фракций жидких и газообразных углеводородов.
Закономерности определяют зависимость выхода продуктов от массовой скорости подачи сырья, кратности циркуляции катализатора, распределение продуктов реакции по длине лифт-реактора и по высоте реактора с кипящим слоем катализатора.
В предложенной кинетической схеме определяется содержание вакуумного газойля Аь лёгкого газойля А2, бензина А3, бутан-бутиленовой фракции Ад, пропан-пропиленовой фракции А5, «сухого» газа Аб и кокса - А7.
На базе основного постулата химической кинетики, понятия о скорости реакций в стационарных условиях для режимов идеального вытеснения и перемешивания, а также теории Хиншельвуда-Лэнгмгора-Хоугена составлены уравнения кинетики в дифференциальной и алгебраической форме. Для режима идеального вытеснения реакционной смеси получены интегральные уравнения для расчёта выхода промежуточных и конечных продуктов процесса крекинга в зависимости от превращения вакуумного газойля.
Достоверность кинетической (теоретической) математической модели доказана установлением адекватности опытных и рассчитанных по матмодели кинетических закономерностей.
На основе промышленных кинетических данных рассчитаны кинетические константы каткрекинга, включающие энергии активации, константы скорости и предэкспоненциальные множители в уравнении Аррениуса. Эти константы являлись основой для создания конкретных матмоделей процесса крекинга. Созданные на научной основе матмодели крекинга имеют универсальный характер и могут применяться для всех трёх типов установок крекинга - с неподвижным, движущимся и кипящим слоем катализатора, после некоторого преобразования к конкретной установке. Создана новая кинетическая схема и уравнения кинетики для выжига кокса с поверхности катализатора.
Практическая ценность и реализация результатов работы. Практическая ценность проведенной работы заключается в том, что проведен сбор и анализ массива технологических данных с реально работающей промышленной установки типа Г43-107. Эти данные подвергнуты обработке по методу наименьших квадратов, что позволило получить реальные закономерности изменения качества и свойств реакционной смеси, производимой при крекинге вакуумного газойля.
Результаты анализа промышленных данных позволили создать математико-кинетическую модель, в которой учитывается гидродинамика лифт-реактора и реактора с кипящим слоем катализатора. Полученная модель использована для создания рабочей программы, которая с успехом может быть реализована на установках Г43-107 для выработки рекомендаций по ведению технологического режима в форме «Советчика» обслуживающему персоналу установки.
Эти советы могут формироваться с помощью программы как для
комбинированного реактора, так и для регенератора.
Практические результаты. Определены кинетические параметры
крекинга вакуумного газойля, которые могут быть применены в
составе матмодели для установок класса Г43-107.
Апробация работы. Результаты теоретических и экспериментальных
исследований в рамках данной работы докладывались на
конференциях:
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в .... статьях в научных журналах и ... тезисах конференций. Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка литературы, включающего 97 наименований, и приложений. Общий объём диссертации составляет 139 страниц, в том числе 18 рисунков и 23 таблицы.
Обобщенное уравнение потока массы веществ
Процессы в лабораторных или промышленных условиях могут проводиться в реакторах с постоянным объёмом, в полупроточных реакторах, когда через жидкость пропускается газообразное вещество. Наиболее широко для высокопроизводительных химико-технологических. установок используют проведение процессов в потоке, в режимах идеального вытеснения, идеального перемешивания илипромежуточныхрежимах.
Дроцессы в реакторах проточного ;или непроточного типа могут нроводаться в стационарных или нестационарных режимах. Для проточных нроцессов обобщенное уравнение потока массы веществ может быть представлено в дифферендиально-алгебраической форме. Такое уравнение математически включает следующие составляющие потока: конвекционный поток, диффузионный поток веществ, массоиеренос и химическое Бревращение веществ в потоке. Завершается совокупность локальных потоков изменением концентрации веществ в потоках во времени.
Для нестационарных условий общее уравнение потока массы веществ, распространяющегося по трём осям координат, представится в таком виде: дх ду dz + ґь\ д2Сі д2с дх2 dv2 dz1 + /0+ =- (1:2) от где с, - концентрация вещества, v/t — линейная скорость, х, у, z — координаты мотока, D - коэффициент диффузии, с, и !с/" - концентрации веществ на входе и выходе из потока, ц — стехиометрический коэффициент, W — . скорость химической реакции, т- время [1].
Уравнение (1.2) является основой для определения типа выражения-для определения скорости химического или физического процесса. Наложением, граничений на состояние потока массы веществ можно получать более простые выражения скорости и уравнения кинетики для нестационарных и стационарных условий проведения процесса. Используя представления о химизме, механизме и кинетической схеме процесса, а также дополняя их основным постулатом химической кинетики, уравнениями Аррениуса, Дэнгмюра, Фрейндлих и учитывая другие параметры процесса, составляют уравнения кинетики, макрокинетики или смешанные уравнения кинетики и макрокинетики. При невозможности достаточно точно сформулировать, механизм химической (каталитической) реакции, уравнения кинетики создают с учётом разумных допущений и на основе формальных признаков протекания процессов. К таким признакам относят графические зависимости, адекватность математической модели ! опытным закономерностям, выдерживание критериев адекватности в заданных пределах- и т.д.
На основе обобщенного уравнения .потока массы веществ можно получить выражения скорости для различных процессов, протекающих в нестационарных и стационарных условиях для реакторов с постоянным объёмом и проточного типа. Для нестационарных условий уравнения скорости представятся в такой форме:. (1.3). ОТ ;: К(1-Х) = щ _ (L4) dv 17 V,r-W- (15) где x - превращение исходных веществ: х =" -" или ;; пА - число моль вещества в начальный: момент времени, V - объём; реакционной смеси, г-время. Для гетерогенного каталитического процесса уравнение скорости представится в такой форме: І =- = W4, : (1-.6) Sdt s где S - площадь поверхности катализатора. : Для нестационарно протекающих физических процессов получаем следующие уравнения скорости: - - = №-с,") (1-7) от ее дгс, or 01 где / - длина слоя потока. Для гомогенных потоков в режиме идеального вытеснения уравнения запишутся в форме (1.11), представленной ниже.
Для стационарных условий, когда поток осложнен только конвекционным перемешиванием веществ по одной ося х-1, и химичєсїшм превращением веществ, уравнение скорости представится в такой форме:
Сбор и обработка опытных данных
Полностью весь массив собранных данных приведен в Приложении!.
Обработка полученных экспериментальных данных и расчёт кинетических констант осуществлялись на основе кинетической модели процесса каталитического крекинга, разработанной и приведенной нами в Главе 3. Эта модель было реализована в виде программы для персональных ЭВМ. Методика работы с программой подробно описана в Приложении 2.
Данные Приложения 1 вначале по: соответствующей программе обрабатывались с выделением наиболее достоверных из них и по ним строились таблицы и графики, которые будут приведены в следующих главах диссертации. На основе анализа полученных закономерностей с технологической, промышленной установки была разработана кинетическая схема с использованием опыта работы отраслевой лаборатории Промышленная кинетика и катализ». На основании этой кинетической схемы был получен набор кинетичесішх уравнений, включающих уравнения для вылсига кокса и описывающих объединенный реактор, состоящий из дифт-реактора и реактора с кипящим слоем.
В лифт-реакторе и реакторе с кшіящим слоем катализатора проходят одни и те же реакции, только при разном соотношении в реакционной смеси исходного сырья и продуктов реакции.; Каталитическому крекингу в промышленном масштабе на микросферйческих катализаторах в двух последовательно соединенных реакторах подвергают вакуумные газойли, мазуты и смеси вакуумных газойлей с мазутами. При крекинге тяжелых-газойлей и мазутов или их смесей получается широкий спектр смесей углеводородов, из которых для целевых назначений выделяют следующие фракции: исходное сырьё, бензин, лёгкий газойль, бутан-бутиленовую фракцию, пропан-пропиленовую фракцию, сухой газ и кокс, как представлено в табл.3.1. где 4/ - нефтяная фракция, (тяжелый) вакуумный газойль, А2 -. легкий газойль, легкая фракция,, Аз - бензин, Aj - бутан-бутиленовая фракция, А$ -иропан-пропиленовая фракция, А$ - сухой газ (без олефинов), А7 - кокс, у/ -стехиометрические коэффициенты, к] - константы . скорости соответствующей стадии.
Логически эта схема определяет і возможную последовательность превращения нефтяных фракций от утяжеленного сырья до более легких нродуктов и кокса. Более легкие углеводородные продукты и кокс образуются как: по последовательным, так и по параллельным стадиям. Кинетическая схема завершается на стадии образования из олефинов сухого газа и кокса. Схема (3.1) определяет, что тяжелое сырье (вакуумный газойль) на первой стадии превращается в легкий газойль, бензин, С4 иС3- фракции, сухой газ и кокс. Затем легкий газойль превращается в бензин, ояефины, сухой газ и кокс; бензин превращается во фракции С , Сз, сухой газ и кокс; бутан-бутиленовая фракция превращается в пропаи-ирошгленовую фракцию, еухой газ и кокс, и пропан-пропиленовая фракция превращается в сухой газ и кокс. В этой схеме сухой газ включает соединения типа; С2Н4, С2Не, Нз и СНф На основе этой кинетической схемы составляются уравнения кинетики раздельно для лифт-реактора и реактора с ішпящим слоем катализатора.
В сквозно-проточном реакторе поток реакционной смеси, начиная от узла смешения сырья с катализатором, в промышленной установке и до входа їеакционной смеси в реактор идеального перемешивания, перемещается по длине реактора в режиме идеального вытеснения. В этом слое смесь газообразных углеводородов и катализатора движется снизу вверх в поршневом режиме, когда предыдущий слой вытесняет последующий слой [38]. Степень превращения сырья и количество образовавшихся продуктов реакции являются фушщией длины реакционной зоны /. Процесс крекинга сырья в присутствии цеолиталюмосиликатных катализаторов протекает в адсорбированном слое реагентов на поверхности катализатора. Можно допустить, что адсорбция всех веществ на поверхности катализатора при повышенных температурах (выше 753К) слабая. Изотерма адсорбции в этом случае имеет линейный характер:
Кинетическая модель для псевдоожиженного реактора
В промышленном реакторе с кипящим слоем катализатора и реакционной смеси режим идеального перемешивания может нарушаться возникновением в объеме кипящего слоя паровых пузырей, а также в реакторе могут создаваться застойные зоны, происходить проскок реагентов через слой катализатора, свежий или регенерированный катализатор перемешивается с закоксованным катализатором, на поверхности катализатора откладываются оксиды никеля и ванадия (при крекинге мазута). На этом основании скорость процесса каталитического креішнга нефтяных фракций , будет иметь пониженное значение для реальных условий, по сравнению с идеальными условиями идеального перемешивания. ;
По данным работы [24] активность катализатора при продолжительности его работы в условиях крекинга 8-10 мин. снижается на 2-4 масс % по превращению вакуумного газойля.
Без учета отклонений режима работы промышленного реактора от режима идеального перемешивания для стационарных условий скорость реакции.представится в алгебраической форме [1,3,39]: или Ж-= Г ; (3-18); ..=- (3-19) где S=Sol„ So - площадь поверхности единицы объема катализатора, S - общая поверхность катализатора. Уравнения кинетики для процесса крекинга нефтяных, фракций в режиме идеального перемешивания могут быть представлены в такой форме: и, =И1 Р5ДГ;Й]ЛГ). n2 Sl{v2k\b,N k 2b2N2) " Г п2 = l?S(v 3k lblNl + y 3k 2b2N2 - k J)3N%) п4 = VSIfakfiNt + v\k 2b2N2 і-УІк№г - 4 4) (3-2) . ns = VSl{y sk[b\N + v sk 2b2N2 + v lk N + v /k 4b4N4 -k 3bsN5) nG - VSl(v 6k[blNl + vlk 2b2N2 + v6k 3b3N3 + + vJ/Kb4N4+v c 5b5N5) n7-VSl(v 7k lb lNl+v1k2b2N2+v7k 3b3Ni + + v!7vk 4bJiN4+vv7k sb5N5) Поделив левую и правую часть уравнений на п, молаю переписать их в более простом виде: N l-BN, 1 2=в(у2 -к2М2) : Нъ=в(уъЫ Уък2Н2-къМъ) N4 =B(V4N: + v"4k2N2 + v"X Ni -k4N4) (3.21 N5 --= (vX + v"5k2N2 + vmsk3k3 + v ;KN4 - k5N5) N6 = B(V5N1 + v"6k2N2 + Vgk3N3 + vjkjf4 + vJk5Ns) N7 = B N-І + v7k2N2 + v"k3N3 + v7k4N4 + v7"k5N5) . Введение относительных констант скоростей В СООТБЄТСТВИИ с выражением (3.20) упрощает математическую модель, т.к. во-первых, в этом случае относительная константа kj всегда равна 1 и. во-вторых, что значительно важнее, выражения в скобках практическж не зависят от температуры, т.к. изменение температуры изменяет истинные константы скорости и адсорбционные коэффициенты в одинаковое число раз, а относительная константа скорости остается постоянной. Для практического использования полученную систему уравнений приведем к более удобному виду: . (і+Я/cJAT, =1 . Bv\_k,N, -(l+M2)N2=0 " Bv\klNl + Bv 4%N2 +Bv4k3N3 -(l +Bk4)N = 0 (3.22) Bv N, +Bv -k2N2 -ьЯіл ЛГд + Bv k4N4 (\+Вк5)М5 =0 Bv N, + Bv"6k2N2 -hBv N +Bv"k4N4 +Bvk,N5 -N6-Q Bv N, +Bv c2N2 +Bv jk3N3 + Bv k4h\ +Bv "k5N5 -N7 = 0 . В уравнения системы (3.22) для симметрии добавлена константа скорости к] в действительности всегда равная 1 и все уравнения константы записаны в порядке возрастания индексов при неизвестных iV;. Полученная таким образом система уравнений (3.22) является математическим описанием процесса каталитического крекинга нефтяного сырья в реакторе с кипящим слоем катализатора, рассматриваемым как изотермический поток идеального смешения. Эта система уравнений является системой из 7-ми линейных алгебраических уравнений с 7-ю неизвестными. Алгоритм решения подобной задачи общеизвестен. Совокупность уравнений (3.11)-(3.16) и (3.22) составляют математическую модель процесса крекинга нефтяной фракции в реакторном блоке, включающем две секции, для стационарного режима работы установки Ґ43 107, Можно отметить, что в нестационарном режиме установка может работать краткое время при отклонении его от регламентных параметров и не влияет значительно на протекание процесса и работу установки.
При изменении температурного режима проведения процесса крекинга, на установке при изменении крекинга природы сырья состава, целевых продуктов или при изменении стабильности катализатора из-за температурных и структурных изменении численные значения параметров, определяющих кинетику процесса, также будут изменяться. В рассматриваемой модели все параметры, зависящие от температуры, находятся в параметре В (см. выше): :. В = Щ-к\ъг .,, (3.23) «Г гдеР - общее давление реаішионной смеси Б реакторе, S - поверхность катализатора, н" - мольная скорость подачи сырья в реактор, к\ - истинная константа скорости крекинга сырья, Ъх - адсорбционный коэффициент сырья, / - реальная длина реактора.
Из всех этих переменных от температуры зависят истинная константа скорости А, первой стадии процесса і крекинга и адсорбционный коэффициент Ъх сырья на поверхности катализатора.
Известно, что адсорбционный коэффициент b представляет собой отношение констант скорости процессов адсорбции к и десорбции к : 3 = , " : (3.24) . жаждая из которых является функцией температуры. Константа скорости адсорбции к" слабо зависит от температуры в соответствие с уравнением: k? = C,Jr , (3.25) гдеС/ - константа, Т - абсолютная температура. Константа скорости десорбций к изменяется с температурой . до экспоненциальному закону: = .1,- (3.26) гдеС - константа, АН - теплота адсорбции, R - универсальная газовая постоянная.
Влияние плотности сырья на выход продуктов крекинга
Для представленных данных была получена величина параметра В-0,03897. к " Важно отметить, что при обработке массива данных по компьютерной программе автоматически отбрасываются те данные, которые вызывают противоречия в опытных кинетических закономерностях. Это повышает надёжность при расчёте кинетических констант и і хорошую работоспособность модели в режиме «Советчика», а также обеспечивает проведение достоверного анализа по выявлению влияния : различных технологических параметров на распределение продуктов в реакционной смеси в результате крекинга вакуумного газойля.
Влияние плотности сырья на выходы продуктов крекинга
Плотность является технологическим параметром, отражающим химический состав вакуумного газойля,; - его фракционный состав и определяет связь с другими термодинамическими (теплоёмкостью, теплотами фазового перехода и другими) и физическими свойствами. Поэтому плотность косвенно отражает способность вакуумного газойля к превращению в присутствии катализаторов в целевые продукты (бензин, ЛГ, ГШФ, ББФ) и побочные продукты - сухой газ, тяжёлый газойль и кокс. Плотность связана с характеризующим фактором: РА где р4 - плотность нефтяной фракции, Т— среднемолекулярная температура кипения фракции [81].
При одинаковых температурах выкипания фракции наименьшей плотностью обладают парафинистые, а наибольшей - нафтеноароматические фракции.
Плотность вакуумного газойля как технологический параметр молено измерять непрерывно на потоке с помощью -автоматичесішх плотномеров на промышленной установке. Это позволяет по плотности, с использованием математической модели и ЭВМ определять эффективность работы установки при непрерывном расчёте состава реакционной смеси к в режиме «Советчика» изменять управляемые параметры в нужном направлении и на необходимую величину.
При необходимости во входные данные можно вводить изменяющееся, качество сырья, качество катализатора и другие необходимые данные, которые представлены как входные параметры в рабочем окне компьютера.
С целью иллюстрации возможностей компьютерной программы было изучено влияние плотности, химического и. фракционного состава вакуумного газойля на выход и соотношение продуктов крекинга из комбинированного реакторного блока.
Вакуумный газойль, перед его подачей в реактор, "на установке Г43-107 подвергают гидрообработке для удаления из него металлоорганнчёских и сернистых соединений.
Данные для расчёта выхода и соотношения продуктов крекинга в зависимости от плотности сырья представлены в табл.4.8.
Необходимо отметить повышенное содержание сернистых соединений в сырье с/ = 924 кг/м , что влияет [92] на выход бензиновой фракции, НПФ и ББФ, а также на повышенный! выход кокса. В утяжеленном вакуумном газойле содержатся высокомолекулярные парафиновые и нолициклические АрУВ [93-95], которые подвергаются более лёгкому превращению в коксовые отложения, Это отражается на качестве бензина и углеводородной газовой фазы.
В заключение можно отметить удовлетворительную адекватность рассчитанных данных опытным промышленным данным. Выходы бензинов, расчётные и опытные, различаются на +1,2%. Некоторый разброс данных объясняется необходимостью уточнения параметра В. Однако, для нашей задачи такое совпадение вполне удовлетворительно.
Со времени открытия Гудри в 1943 г. алюмосиликатных глин и синтетических алюмосиликатов было неоднократно показано, что активность алюмосиликатов зависит от их химического состава. Оптимизация состава шіюмосиликатньїх катализаторов была проведена теоретически [82] на-основе объединения теории катализа полиэдрами и закона действующих масс.
Согласно теории катализа полиэдрами в алюмосиликатных - аморфных и кристаллических - катализаторах в роли группы активных центров выступает ансамбль полиэдров {AKVSiO } островноготипа [5,56].
В процессе каталитического крекинга нефтяных фракций вначале нроисходит абсорбция, с последующей; хемосорбцией возбужденных молекул УВ на ансамбле полиэдров. При хемосорбции имеет место процесс электронного «дыхания» тетраэдров по схеме [82]: &. [Ar3O,]HSi+4O4l [Al,s 04]+[Si OJ, (4.6) где Кс - константа равновесия перераспределения электронов между тетраэдрами, S- заряд (или смещение плотности вероятности заряда). ;. Для реакции (4.6) можно составить уравнение закона действующих масс в такой форме:
