ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Технологические основы ведения процесса каталитического риформинга из "Каталитический риформинг бензинов" Влияние всех этих осложнений и рабочих режимов нетрудно учесть и оценить при помощи коэффициентов технологической эффективности или к. п. д. реакторов, представляющих собой отношения средних скоростей реагирования в осложненных условиях к средним скоростям процесса в условиях, принимаемых за эталон [15]. [c.33] Характерные для крупнотоннажных процессов нефтепереработки значительные колебания температур, концентраций, эффективностей контактирования сред, активностей катализаторов, а также состава и чистоты сырья вызывают необходимость исследования физико-химических особенностей процесса (химико-термодинамических, кинетических, термохимических, тепловых и др.) во воем диапазоне изменения основных технологических параметров установок. Начало таких исследований было положено А. В. Фростом [16-19]. [c.33] Аналитические выражения прикладной макрокинетики, нужные для оптимизации химико-технологических процессов, некоторые авторы называют математическими описаниями работы реакторов и процессов [12, 27] или математическими моделями процессов [49, 50]. Большие перспективы применения макрокинетических моделей открываются в связи с применением электронно-вычислительных машин (ЭВМ). Однако расчетно-теоретические исследования на ЭВМ должны сочетаться с экспериментальной проверкой их результатов в критических точках на физических моделях— пилотных установках [51, 52]. [c.34] Наметилось несколько путей разработки математических моделей для определения на их основе оптимальных условий ведения химико-технологических процессов [53]. Первый путь составления математической модели основан на законах физической химии и физики и опирается яа экспериментальное изучение прикладной макрокинетики процесса с помощью физических моделей— опытных установок разных типов (макрокинетическая теоретическая модель). [c.34] Разработка макрокинетической модели позволяет путем математической обработки итогов эксперимента в меньшем масштабе (лабораторном и пилотном) предсказать результаты процесса при его осуществлении в более крупном масштабе (полузаводском или промышленном) [51, 52]. [c.35] На основе макрокинетических математических моделей путем проведения технологических и экономических расчетов на ЭВМ можно определить оптимальные условия проведения технологического процесса. [c.35] Третий путь составления математических моделей с целью оптимизации процесса основывается на применении современных методов математической статистики с получением математических зависимостей, необходимых для вычисления экстремальных значений технологических критериев. Математико-статистические модели формулируются в виде алгебраических уравнений (регрессий) и снимаются непосредственно с эксплуатируемых установок [56]. Для снятия этих математических моделей необходимо варьировать отдельные технологические параметры, что на заводских установках не всегда безопасно. [c.35] Перечисленные основные методы составления математических моделей нельзя противопоставить друг другу. По-видимому, наилучшие результаты могут быть достигнуты при разумном сочетании всех трех методов установления математических моделей, нужных для оптимизации процессов нефтепереработки. [c.35] Для создания экономически наиболее эффективных промышленных установок каталитического риформинга и выбора для них рациональных технологических схем и оптимальных реакторных устройств необходимо иметь подробные сведения о прикладной макрокинетике и математических (.макрокинетических) моделях процесса риформинга, о тепловых эффектах процесса, способах подвода тепла и теплового регулирования заводских реакторов. [c.35] Математическое описание процесса. Результаты экспериментальных работ по превращению углеводородов, изложенные в предыдущих главах, показывают, что каталитический риформинг мож-ло рассматривать как систему параллельных и последовательнопараллельных химических реакций дегидрирования шестичленных нафтенов, дегидроциклизации парафинов, изомеризации пятичленных нафтенов в шестичленные и нормальных парафинов в изопарафины, а также гидрокрекинга преимущественно парафиновых и лишь частично других углеводородов. Большая часть этих реакций сопровождается значительным выделением тепла. [c.36] Основные превращения, протекающие при каталитическом риформинге, являются типичными реакциями первого порядка, а сопутствующий гидрокрекинг при достаточном избытке циркулирующего водорода — псевдомономолекулярным процессом. Из этого следует, что все параллельно идущие превращения при каталитическом риформинге должны описываться кинетическими уравнениями реакций первого порядка. Селективность процесса определяется соответствующими соотношениями констант скоростей параллельных реакций. Общее математическое описание процесса риформинга на разных катализаторах должно быть практически одним и тем же, но с различными численными значениями по-Ьтояняых, входящих в кинетические уравнения, присущими каждому данному катализатору. [c.36] Остальным реакциям (дегидрирование парафинов и гидрирование непредельных углеводородов, гидрогенолиз сернистых соединений, отложение кокса) подвергается лишь незначительная доля сырья поэтому в общем материальном и тепловом балансе для кинетических расчетов эти реакции могут не учитываться. [c.36] Теория кинетики мономолекулярных гетерогенных каталитических реакций для проточных условий впервые была разработана в СССР [57]. В дальнейшем кинетика каталитических реакций первого порядка, соответствующая этой теории, была развита в удобной для макрокинетических расчетов форме [19]. [c.36] В литературе приведено математическое описание процесса риформинга на основе кинетических данных [12, 26, 58—62] и на основе статистических методов [63, 64]. При хорошо изученной кинетике процесса в большинстве случаев можно получить более точную модель, чем при использовании статистических методов. [c.36] В первом приближении процесс каталитического риформинга можно рассматривать как совокупность двух параллельно направленных превращений сырья — ароматизации и газообразования (гидрокрекинга). Эти превращения достаточно удовлетворительно формально описываются уравнениями Фроста. [c.36] По уравнениям (1) и (2) были обработаны данные, представленные на рис. 11 и 12. [c.38] Рассмотренная простейшая кинетическая модель, основанная на методике Фроста, дала возможность выявить, что вследствие различия между кажущимися энергиями активации собственно ароматизации и газообразования можно регулировать содержание ароматических углеводородов в катализатах. Например, можно подобрать такой температурный режим риформинга, который позволит изменить в нужную сторону удельные соотношения параллельных процессов ароматизации и газообразования. [c.38] Однако такой гибкий и простой прием технологического регулирования качеств бензинов риформинга может повлечь за собой расходование водорода при чрезмерном повышении рабочих тем-nepiaiyp на реакцию гидрокрекинга, что в итоге ухудшит состав газа и снизит выход водорода— второго целевого продукта каталитического риформинга. [c.38] Вернуться к основной статье