Разработка модели процесса переработки продуктов синтеза Фишера-Тропша, получаемых на кобальтовом катализаторе

• Автор: Топильников, Владимир Иванович
• Шифр специальности: 02.00.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 95 с. : ил.

Оглавление
Введение.

Глава 1. Синтез ФишераТропша и методы переработки его продуктов

1.1. Характеристика синтеза ФишераТропша.

1.1.1. История процесса

1.1.2. Химизм процесса.

1.1.3. Молекулярномассовое распределение продуктов

1.1.4. Свойства продуктов, получаемых на установках ФТ

1.1.5. Сравнение продуктов ФТ и нефти.

1.2. Методы переработки продуктов синтеза ФишераТропша в моторные

топлива
1.2.1. Риформинг
1.2.2. Каталитический крекинг.
1.2.3. Гидрокрекинг и гидроизомеризация.
1.3. Процесс гидрокрекинга парафинов.
1.3.1. Катализаторы.
1.3.2. Химизм гидрокрекинга.
1.3.3. Химизм реакций на кислотных центрах
1.4. Обзор математических моделей процесса гидрокрекинга.
1.4.1. Модель 1
1.4.2. Модель 2
1.4.3. Модель 3
1.4.4. Модель 4
Глава 2. Методы, использованные при создании модели
2.1. Механизм и химизм процесса гидрокрекинга парафинов
2.1.1. Реакции изомеризации.
2.1.2. Реакции крекинга.
2.2. Групповые объединения.
2.3. Теория активированного комплекса
2.4. Единичное событие
2.5. Вывод уравнения скорости реакции.
2.6. Константы и коэффициенты.
2.6.1. Адсорбция.
2.6.2. Константы скорости реакции
2.7. Преимущества и недостатки рассматриваемой модели.
Глава 3. Устранение недостатков модели
3.1. Расчт парожидкостного равновесия
3.1.1. Конденсация из многокомпонентного газового потока
3.1.2. Расчт парциальных давлений компонентов.
3.2. Составление системы уравнений процесса гидрокрекинга.
3.3. Распределение продуктов гидрокрекинга
3.3.1. Нормальное распределение
3.3.2. Распределение Коши
3.3.3. Распределение Лапласа.
3.3.4. Логистическое распределение.
Сравнение распределений с экспериментальными данными
3.4. Математический аппарат.
Глава 4. Результаты работы
4.1. Подтверждение адекватности модели
4.2. Исследование зависимости работы модели процесса гидрокрекинга от кислотности катализатора
4.3. Изменение параметра кислотности катализатора во времени
4.5. Протекание процесса гидрокрекинга на зерне катализатора
4.6. Расчт реактора гидрокрекинга
Список литературы


Смешение продуктов синтеза ФТ с сырой нефтью с целью их совместной переработки на нефтеперерабатывающих предприятиях, вопервых, может негативно сказаться на протекании нефтехимических процессов , вовторых, синтетическая нефть является более ценным сырьм, поэтому смешение е с сырой нефтью приведт к снижению качества продуктов ФТ. По этим причинам при создании крупнотоннажных производств, сырьм для которых являются углеводороды, получаемые по методу ФТ, необходима разработка процессов, обеспечивающих рациональное использование сырья . Нефтеперерабатывающая промышленность располагает несколькими процессами, применение которых может позволить получить топлива с высокими эксплуатационными характеристиками из продуктов ФТ. С одной стороны, это могут быть процессы, преобразующие структуру нормальных парафинов и олефинов. Изомеризация преобразование линейных структур в разветвлнные ,, которые являются востребованными компонентами бензинов, поскольку имеют высокие октановые числа. С другой стороны это могут быть процессы, направленные на преобразование нормальных парафинов и олефинов в циклические углеводороды, которые имеют более высокие эксплуатационные характеристики. Из сказанного следует, что для обеспечения качества моторных топлив, получаемых из продуктов синтеза ФТ, необходимо провести изменение их группового состава апгрейд. В качестве процессов, изменяющих групповой состав продуктов синтеза ФТ, могут применяться риформинг, каталитический крекинг или гидрокрекинг. При создании современных процессов невозможно обойтись без применения математического моделирования . Применение математических моделей позволяет прорабатывать конструкцию аппаратов и технологическую схему ещ до создания пилотной установки. Существующие в литературе математические модели имеют существенные упрощения. Упрощения, с одной стороны, облегчают процесс создания модели, но с другой не позволяют в полной мере использовать возможности моделирования. В диссертации показана специфика продуктов, получаемых по методу ФТ, описаны способы их переработки в моторные топлива, процесс гидрокрекинга выбран в качестве основы для моделирования, сделан обзор математических моделей процесса гидрокрекинга парафинов и перечислены их преимущества и недостатки. На основе одной из моделей создана улучшенная модель, учитывающая недостатки исходной. С е помощью рассчитаны варианты реактора гидрокрекинга парафинов. Глава 1. Синтез ФишераТропша и методы переработки его продуктов 1. Впервые синтез углеводородов из СО и Н2 был осуществлен в начале XX века Сабатье и Сандеренсом был синтезирован метан, Е. И. Орловым этилен. В г. Фишером и Тропшем, сотрудниками фирмы Рурхеми, была разработана технология прямого синтеза углеводородов из СО и Н2, который впоследствии был назван их именами синтез ФишераТропша. Синтез углеводородов из СО и Н2 является сложным каталитическим процессом, включающим большое число последовательных и параллельных превращений. Его осуществляют при нормальном и повышенном давлениях. С можно селективно синтезировать линейные алканы. Рутениевые катализаторы активны при высоких давлениях 0 атм и температуре 00 С. Основным продуктом синтеза на них является полиметилен с молекулярной массой до . В настоящее врет в промышленности наибольшее применение нашли железные и кобальтовые катализаторы. Кобальтовые системы являются селективными в отношении образования линейных парафинов. Практически отсутствуют циклоалканы и ароматические углеводороды. В промышленном масштабе получение углеводородов из синтезгаза было впервые реализовано в Германии в е годы прошлого столетия. К г. ФТ в Германии, США, Китае и Японии общей мощностью около 1,5 млн. Они выпускали в основном моторные топлива и смазочные масла. После войны промышленное производство бензина и дизельного топлива из синтезгаза было практически полностью прекращено. Причиной этого явилось, прежде всего, открытие и быстрое освоение нефтяных месторождений в Сибири и на Ближнем Востоке. Однако в связи с нефтяным кризисом х годов интерес к синтезу ФТ вновь возрос. При полном превращении синтезгаза максимальный выход жидких углеводородов составляет 8,5 г из 1 м смеси СО 2Н2, приведнного к нормальным условиям 1,.