Уравнение материального баланса реактора с движущимся
advertisement
РАЗРАБОТКА И ПРИМЕНЕНИЕ КОМПЬЮТЕРНОЙ МОДЕЛИРУЮЩЕЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ГЛУБИНЫ ПЕРЕРАБОТКИ ПРЯМОГОННЫХ БЕНЗИНОВ В РЕФОРМУЛИРОВАННЫЙ ТОВАРНЫЙ ПРОДУКТ Для углеводородов С1- С7 Для С8-С12 Кокс НППУ Ар Схема превращения углеводородов в процессе каталитического риформинга бензинов фр. 62-1800С Н5 ЦГс МП С1-С5 ДМБ МГс ДМП н-Гп ТМБ МЦГс ДМЦП Т НППУ Кокс изо-П Г Б Кокс н-Гс Н6 НППУ Н5 н-П Б – бензол Т – толуол ЦГС – циклогексан МГс – метилгексан МЦГс, Н6 – метилциклогексаны ДМП – диметилпентаны ДМЦП – диметилциклопентаны ДМБ – диметилбутан ТМБ – триметилбутан Ар – ароматические С8+ Н5 – метилциклопентан н – П – нормальные парафины изо-П – изопарафины НППУ – непредельные промежуточные продукты уплотнения Г - газ Реакции процесса каталитического риформинга бензинов Гидрокрекинг парафинов н-Р2 + Н2 н-Р + н-Р’ изо-Р + Н2 изо-Р + изо-Р’ изо-Р + Н2 н-Р’ + изо-Р’ Изомеризация парафинов Циклизация парафинов н-Р изо-Р н-Р Н6 + Н2 изо-Р Н6 + Н2 н-Р Н5 + Н2 Гидрогенолиз пятичленных нафтенов Изомеризация нафтенов Н5 + Н2 изо-Р Н5 Н6 Дегидрирование шестичленных Гидрогенолиз нафтенов углеводородов ароматических Н6 Ар + 3 Н2 Ар Ар + н-Р’ Ар НППУ кокс + Н2 Н5 НППУ кокс + Н2 Здесь н-Р — нормальные парафины; изо-Р — изопарафины; Н5 — циклопентановые углеводороды; Н6 — циклогексановые углеводороды. Изменение концентрации i-го компонента в обратимой j-й реакции первого порядка может быть записано системой уравнений материального баланса: dCi l K j ( x)Ci ( x)C Hj v( x, x' ), 2 dt j где j = 1,... ,m — номер химической реакции; Сi(х) — распределение концентрации углеводородов по числу атомов углерода в молекуле х; v(x,x') — матрица вероятности разрыва связей в реакциях гидрокрекинга алканов; lj — порядок реакции по водороду; t — время контакта; Кj — константа скорости j-ой химической реакции. Сырье r r Катализатор dr Продукт Схема потоков через реактор риформинга Уравнение материального баланса реактора с движущимся слоем катализатора Изменение концентрации i-го углеводорода в реакторе идеального вытеснения по времени запишется уравнением: G Ci C C u i i W z r l при z=0 Ci=0; при l=0 Ci=C0 (на входе в реактор); при r=0 Ci=C0 где z – объем переработанного сырья, м3; u – линейная скорость потока, м/с; l – длина слоя катализатора в реакторе, м; - скорость движения катализатора, м/с; W – суммарная скорость протекания реакций, моль/(м3•ч). Уравнение теплового баланса реактора с движущимся слоем катализатора C p см G T T T u C p см C pk Q j W j z r l при t=0 T=0; при r=0 Т=Твх; при l=0 T=Tвх где Срсм, Срк – теплоемкости смеси и катализатора, Дж/(кг•К); Qj – тепловой эффект j-ой реакции, Дж/моль; Т – температура, К; Wj – скорость j-ой реакции, моль/(м3•ч). Окно программы «AKTIV+С» по выбору типа катализатора и вида процесса Окно программы «AKTIV+С» с представлением результатов расчета по процессу с непрерывной регенерацией катализатора дуалформинг Схема реакторного блока процесса каталитического риформинга бензинов с непрерывной регенерацией катализатора - процесса дуалформинг PГ-1 P-5 P-4 P-3 P-2 ВСГ C-2 Нестабильный бензин П/4,3,2,1 X-1 T-1 Стабильный гидрогенизат H-1 НЦ-1 Р-2, Р-3, Р-4 -действующие реакторы; П/4,3,2,1 - четырехсекционная печь, Р-5 - новый реактор; РГ-1 - регенератор; Н-1 - сырьевой насос; Т-1 - новый теплообменник сырье/продукт; НЦ-1 - рециркуляционный компрессор; Х-1 - воздушный холодильник; С-2-сепаратор. ОЧИ 98,5 98,0 Зависимость октанового числа катализата от объема переработанного сырья для разных температурных режимов 97,5 97,0 96,5 96,0 95,5 95,0 94,5 100000 150000 200000 250000 300000 350000 400000 450000 переработанное сырье, т дуалформинг Т=480 °С дуалформинг Т=470 °С дуалформинг Т=475 °С стационарный риформинг выход риформата, % 89,5 89,0 88,5 88,0 87,5 87,0 86,5 86,0 85,5 85,0 84,5 84,0 83,5 Зависимость выхода риформата от объема переработанного сырья для разных температурных режимов 0 100000 200000 300000 400000 переработанное сырье, т дуалформинг Т=480 °С дуалформинг Т=475 °С дуалформинг Т=470 °С стационарный риформинг Выводы по работе • На настоящий момент пройдены все этапы создания математической модели процесса каталитического риформинга бензинов с непрерывной регенерацией катализатора. • В модели учтен нестационарный характер протекания процесса, дезактивация катализатора вследствие старения и отравления коксом, а также степень циркуляции катализатора. • Ведется создание программного продукта – компьютерной моделирующей системы. После апробации системы, проверки модели на адекватность, проведения расчетов с использованием реальных промышленных данных по составу сырья, технологическим условиям, составу катализатора планируется осуществить регистрацию интеллектуальной собственности и внедрение компьютерной моделирующей системы на заводах России (Омский НПЗ, Уфимский НПЗ, Пермский НПЗ). • Компьютерная моделирующая система процесса каталитического риформинга бензинов позволит в условиях действующего производства успешно решать проблему повышения качества и количества выпускаемой продукции, улучшения технико-экономических показателей промышленного процесса, осуществлять непрерывный мониторинг установки. Спасибо за внимание!
