Введение к работе
Актуальності, проблемы.
Задачи, стоящие перед нефтеперерабатывающими предприятиями, постоянно усложняются. Исходное сырье становится все более тяжелым, а спрос на более летне продукты вынуждает нефтеперерабатывающие предприятия углублять конверсию тяжелых нефтяных фракций. Активно развиваются исследования в области каталитического крекинга тяжелых нефтяных фракций.
В нефтеперерабатывающей прошппленности прогрессивное развитие получили установки каталитического крекинга с применением мнкросферического цеолнталюмосяпикатного катализатора с редкоземельными элементами (РЗЭ). Основной целью процесса каталитического крекинга является увеличение выхода светлых н олефинов, улучшение качества бензина и топлнв для дизельных двигателей. Как правило, в промышленности крекинг нефтяных фракций проводят в реакторе с кипящим слоем катализатора и райзер-реакторе.
Каталитический крекинг нефтяных фракций в реакторе с псевдоожкжекным слоем сатализзтора и сырья и в реакторе ляфтного типа(ранзер) в присутствии мнкросферического цеолиталюмосюшкатного катализатора является сложным процессом с тачки зрения химизма, кинетики н гидродинамики. Кинетическое и термодинамическое моделирование процессов, протекающих при каталитическом крекинге нефтяных фракций, является одним из научных направлений, которое может прояснить сущность слоясных процессов кзтатнлитнческого превращения нефтяных фракций на установке каталитического крекинга со сложной гидродинамикой. Это позволяет создать теоретическую основу для управлення промышленной установкой с помощью ЭВМ и математических моделей. Цель работы.
Создание кинетикс-термоднн'амической модели каталитического крекинга вакуумного газойля н ее адаптация к действующим установкам каталитического крекинга с целью разработки алгоритма управления работой промышленной установки в оптимальном режиме. На модели осуществляется расчет термодинамических и кинетических параметров процесса с применением методов, оптимизирующих обработку опытных лабораторных или промышленных " данных н их применения в математической модели. Исследование с помощью модели позволяет детально выяснить влияние различных параметоро» режима процесса крекинга и конструкции реакторного блока на выход продуктов реакции и их качество Математическая модель включает физико-химические параметры процесса, характеристики катализаторов, качество н плотность исходного сырья и определяет нх влияние на состав реакционной смеси и выход целевых продуктов.
Научная новизна. В литературе предложено значительное число кинетических схем процесса каталитического крекинга нефтяных фракций. Эти схемы отражают различные особенности процесса крекинга: кинетическую и диффузионную области протекания процесса, простые или последовательные кинетические схемы, стационарные или нестационарные условия, режим идеального вытеснения или перемешивания реавдионой смеси. Для создания математической модели для стацио&арннх условий работы реаккзрно- регенераторного блока установки каталитического' крекинга исследователи подбирают, как правило, эмпирические функции, в которые входят разные параметры процесса крекинга нефтяных фракций.
В данной работе разработана математическая модель процесса каталитического крекинга ваккумного дистиллята на основе 5-й стадийной кинетической схемы для промышленного совмещенного реактора с режимом идеального вытеснения н перемешивания. В уравнениях хинегики и термодинамики модели учитываются качество сырья, катализатора н тип режима (идеального вытеснения, идеального перемешивания ) в совмещенном реакторе.
В уравнениях кинетики учыгывают процессы превращения нефтяных фракций в разных направлениях и поведение катализаторов в реакторе. Уравнения кинетики включают коцентрациокные и температурные зависимости, уравнения материального баланса, отражают гидродинамику потоков сырья и катализаторов. Модель создана на основе объединения дафференциальнмх уравнений процесса каталитического крекинга в режиме идеального вытеснения и алгебралических уравнений для процесса крекинга, работающего в режиме идеального перемешивания сырья и катализатора.
Прастическая ценность. Разработанная кннетико-термодинамическая модель каталитического крекинга вакуумного дистилята была адаптирована для действующих установок каталитического крекинга Московского к Нигерийского НПЗ. С помощью математической модели решены следующие задачи:
-
Определено число основных стадии процесса
-
Определены кинетические, стехиометрические и термодинамические параметры процесса.
-
Рассчитаны составы продуктов каталитического крекинга и определены оптимальные параметры режима.
-
Рассчитывается количество кокса, отложившегося на катализаторе.
-
Предусмотрено управление процессом установки каталитического крекинга в стационарном режиме, в режиме "советчика".
Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конферанцях: "12th International Congress of Chemical and Process Engineering CHISA-95", ( г. Прага, 1996 ), "IV Международная конференция Наукоемкие химические технологии ", (г. Волгопіад, 1996), Международная конференция Американского Общество Химии "Internatior.a! Symposium on Advances in Catalysis and Processes for Heavv
Oil Conversion" ( San Francisco, 1997 ), и опубликованы в сборниках этих
конференции.
Публикации. По материалам диссертант опубликовано 4 печатные
работы.
Объем и структуры работы. Диссертационная работа изложена на 157
страницах- машинописного текста, состоит из введения, четырех глав,
включающих 17 таблиц н-1б рисунков, выводов, заключение, списка
литературы 114 наименований н 2 приложений.
