ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Моделирование гидрокрекинга дистиллятных фракций из "Моделирование физико-химических процессов нефтепереработки и нефтехимии" Увеличение числа установок гидрокрекинга и их суммарной мощности привлекли внимание исследователей к изучению физико-химических закономерностей процесса. Действительно, большинство реакционных устройств для проведения гидрокрекинга в одну или две ступени представляет собой многосекционные адиабатические аппараты с промежуточными вводами водород-содержащего газа. Определение оптимального распределения объемов катализатора по секциям, потоков сырья и водородсодержащего газа не может быть выполнено обычными методами физического моделирования и требует проведения точных количественных расчетов на основе изучения химизма процесса, его кинетических закономерностей, термодинамических параметров. [c.353] Термодинамика химических превращений индивидуальных соединений при гидрокрекинге обстоятельно рассмотрена в ряде работ, из которых можно отметить работы но гидрокрекингу парафинов [22], изомеризации, гидрированию [23]. Обзор ряда работ по термодинамике химических превращений дан в работе [24]. [c.353] Анализ выполненных работ показывает, что в условиях технического гидрокрекинга при относительно невысоких температурах и значительном разбавлении реакционной смеси одним из реагентов — водородом глубина гидрокрекинга парафинов и нафтенов, гидродеалкилирования ароматических углеводородов и гидрогенолиза гетероорганических соединений определяется преимущественно кинетическими, а не термодинамическкми закономерностями. [c.354] С высокими степенями превращения могут протекать и реакции гидрирования ароматических углеводородов, но лишь в жестких условиях [25, 26]. [c.354] В исследованиях по термическому гидродеалкилированию значение колебалось от 1 до 1,5, значение г , — от 0,5 до 1 [28—30]. При изучении гидрокрекинга парафинов удавалось описать процесс уравнением (Х.13), причем Г1 для различных катализаторов было близко к 1, а 7-2 колебалось от О до 1 [31—33]. [c.354] При формальной обработке данных по гидрокрекингу индивидуальных углеводородов и газойлевых фракций использовано уравнение (Х.13) [34—36], по-видимому, в предположении о нулевом порядке по водороду. [c.354] Основной недостаток ранее выполненных работ — отсутствие анализа одновременного влияния на результаты процесса кинетических параметров и теплового режима. Отсутствовали также данные о кинетической схеме и теплотах стадий процесса. [c.355] Теплота реакции не зависит от молекулярной массы сырья и для обычных соотношений н- и изопарафинов в продуктах при 400 °С ее можно принять АН = —63,3 кДж/моль (табл. Х-8). [c.355] При гидрокрекинге одного моля углеводорода с разрывом б-связей С—С и образованием (б + 1) мойей продуктов теплота процесса д = бДЯ. [c.355] Результаты расчета теплот гидрокрекинга парафинового сырья по уравнению (Х.14) приведены в табл. Х-9. [c.356] Поскольку величина GjGp p близка к 0,24, то АГ д (в °С) численно близко к 0,24д р (в кДж/моль). Понятно, что возможны разогревы реагирующей смеси в несколько десятков градусов. [c.357] Аналогичный аналитический метод расчета может быть распространен на сырье любого состава, если известны групповые составы сырья и продуктов и следовательно, может быть, в отличие от других методов, использован при математическом моделировании. Так, если гидрокрекингу подвергается смесь нафтенов и парафинов, то можно рассчитать теплоту процесса, предполагая предварительный переход нафтенов в парафины N +Н - -Р. Убыль нафтенов для определения затрат тепла нужно, очевидно, умножить на теплоту гидрогенолиза нафтенов (АНк .р) и далее провести расчет по соотношению (Х.14), предполагая превращение только парафинового сырья. [c.357] Для гидрокрекинга бензиновых фракций с получением изопарафинов, когда групповой химический анализ сырья является достаточно точным, удобно использовать химическую группировку. Если среднее число углеродных атомов в сырье п, то сырье можно рассматривать как смесь парафинового Р , нафтенового N и ароматического А углеводородов, содержание которых то же, что и содержание соответствующих групп в бензине. При гидрокрекинге бензинов нафтены гидрокрекируются до парафинов, н-парафины изомеризуются и гидрокрекируются, возможен и непосредственный гидрокрекинг к-парафинов. В рекомендованной для промышленного использования области рабочих условий ароматические углеводороды не претерпевают существенных изменений, и скоростью всех обратных реакций можно пренебречь по кинетическим и термодинамическим соображениям. Экспериментальные данные указывают на ощутимое различие продуктов гидрокрекинга н- и изопарафинов, однако существенным являются строение и молекулярная масса сырья. [c.357] Здесь П и П — продукты гидрокрекинга изопарафинов и к-парафинов. [c.357] Для гидрокрекинга прямогонного бензина, содержавшего 8% углеводородов Се, 30% углеводородов С , 40% углеводородов Сд, 22% углеводородов Сд и С д, как и следовало ожидать, значения коэффициентов несколько отличались от приведенных выше коэффициент V2l составил 0,50, Vзl — 0,40, 2 — 0,85, Vз2 — 0,1. Не анализируя физического смысла полученных величин, укажем, что они обеспечивают хорошее совпадение расчетых и экспериментальных данных (табл. Х-10), что обосновывает использование схемы (Х.15) для описания гидрокрекинга бензинов. [c.358] При гидрокрекинге газойлей, осуществляемом при давлениях от 60 до 150 атм, применение химической группировки вызывает затруднения из-за отсутствия данных о групповом составе сырья. Более естественной является технологическая группировка, при которой за индивидуальные компоненты реагирующей смеси принимаются газ, бензин, газойль, остаток. Такая схема в предположении об одной стадии использована в работе [24]. Однако уже отмечалось (глава V), что одностадийные схемы не применимы для моделирования химических процессов нефтепереработки. Выбор схемы должен основываться на постоянстве стехиометрических коэффициентов, чего не удается добиться для одностадийных схем. [c.358] Из таблицы видно, что стандартные отклонения коэффициентов невелики, и схема (Х.17) позволяет моделировать гидрокрекинг газойлей. [c.359] Уже отмечалось, что гидрокрекинг смесей удовлетворительно описывается уравнениями первого порядка. В настоящее время для обработки экспериментальных лабораторных данных по гидрокрекингу газойлей используют такие уравнения [37—401. Принимая, что режим в промышленном реакторе со стационарным слоем близок к идеальному вытеснению [19], можем получить математическое описание гидрокрекинга в виде системы уравнений материальных и теплового балансов для адиабатического peaI5 тopa (см. табл. Х-1). [c.359] При создании математического описания предполагается быстрое первичное превращение сырья по стадии 1 схемы (Х.17) выходы газа и бензина могут быть найдены из алгебраических соотношений, вытекающих из схемы (Х.17). [c.359] Вернуться к основной статье