Прогнозирование работы промышленного реактора дегидрирования высших алканов с использованием нестационарной кинетической модели

• Автор: Францина, Евгения Владимировна
• Шифр специальности: 05.17.08, 02.00.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 155 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ НЕФТЕХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

1.1 Процессы дегидрирования углеводородов.

1.1.1 Процесс дегидрирования парафинов в стационарном слое катализатора процессы Са1асйепе и Саи1ш.
1.1.2 Процесс дегидрирования парафинов в псевдоожиженном слое катализатора процесс РВО

1.1.3 Процесс дегидрирования парафинов с движущимся слоем катализатора процесс сПсх.

1.1.4 Процесс дегидрирования парафинов в среде водяного пара процесс БТАЯеатАсЙУсКеК1тт
1.1.5 Одностадийное дегидрирование изопентана в изопрен при атмосферном давлении в. срсдс водяного пара.

1.1.6 Процесс дегидрирования высших парафинов парафинов СуСи процесс Расо1

1.2 Пути совершенствования катализаторов дегидрирования углеводородов.

1.3 Совершенствование конструкционных особенностей реакторных устройств для осуществления процессов дегидрирования углеводородов.
1.4 Моделирование процессов нефтепереработки и нефтехимии как способ повышения их рссурсоэффсктивности
1.4.1 Развитие подхода математического моделирования многокомпонентных каталитических процессов нефтепереработки и нефтехимии
1.4.2 Моделирование процессов дегидрирования высших алкаиов.
1.5 Постановка задачи исследования
ГЛАВА 2 ПОСТРОЕНИЕ НЕСТАЦИОНАРНОЙ КИНЕТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА ДЕГИДРИРОВАНИЯ ВЫСШИХ АЛКАНОВ СуСи.
2.1 Выбор и обоснование уровня формализации схемы превращений углеводородов в процессе дегидрирования высших алканов
2.1.1 Оценка реакционной способности различных групп углеводородов
2.1.2 Квантовохимическое определение термодинамических параметров реакций
2.2 Определение кинетических параметров модели
2.3 Расчет i и выбор гидродинамической модели.
2.4 Оценка пнутридиффузионных осложнений
2.5 Учет факторов нестационарности, обусловленных закоксованисм и другими возмущающими явлениями
2.5.1 Дезактивация катализаторов при закоксовании.
2.6 Оценка адекватности нестационарной кинетической модели процесса.
ГЛАВА 3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕХАНИЗМА ДЕЙСТВИЯ ВОДЫ НА ПРОЦЕСС ДЕГИДРИРОВАНИЯ ВЫСШИХ АЛКАНОВ.
3.1 Исследование влияния воды как инертного разбавителя.
3.2 Исследование влияния воды как реагента в реакции гидрирования аморфного кокса
3.3 Методика расчета оптимальной подачи воды в реактор дегидрирования высших алканов .
ГЛАВА 4 ПОВЫШЕНИЕ РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССА ДЕГИДРИРОВАНИЯ ВЫСШИХ АЛКАНОВ ПУТЕМ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РАБОТЫ ПРОМЫШЛЕННОГО РЕАКТОРА.
4.1 Мониторинг работы реактора дегидрирования высших алканов.
4.2 Прогнозный расчет работы реактора дегидрирования высших алканов
4.3 Повышение ресурсозффсктивности процесса дегидрирования высших алканов путем определения оптимальной динамики подачи воды в реактор.
4.3.1 Прогнозный расчет работы реактора при подаче воды постоянными порциями
4.3.2 Прогнозный расчет работы реактора при подаче воды увеличивающимися порциями
4.3.3 Прогнозный расчет работы реактора в зависимости от типа загруженного катализатора при различных режимах подачи воды
4.4 Сравнительный анализ показателей процесса дегидрирования при различных режимах подачи воды в реактор
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


В первую очередь это было связано повышенным интересом к получению синтетического каучука на основе 1,3бутадиена для военностратегических целей. Бутан и особенно изобутаноказались наиболее благоприятным сырьем для производства синтетических каучуков с термодинамической точки зрения 6. В настоящее время на мировом рынке технологий по получению нефтехимической продукции существует несколько вариантов проведения процессов дегидрирования углеводородов в промышленном масштабе. К базовым технологиям можно отнести такие процессы, как i прототип процесса i, ii, x, , , которые давно и успешно внедрены 6. Ведущими лицензиарами этих разработок являются такие крупные нефтехимические компании, как США, АВВ США, ii Великобритания, ii США, Германия и др. Россию на рынке представляет компания i ОАО НИИ Ярсинтез, г. Ярославль, которая имеет опыт длительной эксплуатации в стране более установок по дегидрированию легких парафинов С4С5 в кипящем слое 6. Сравнение современных промышленных и опытнопромышленных технологий дегидрирования приведены в табл. Владелец лицензии разработчик ипйсс Саау. Получение пропилена Конверсия пропана, Селективность СзНб, мол. Получение изобутилена Конверсия изобутана, Селективность С4Н8, мол. Получение изопрена Конверсия изопентана, Селективность С5НоС5Н8, Выход изопрена, масс. Процесс Са1асИеп был разработан фирмой Ноипбгу США более лет назад и находился в числе самых передовых и совершенных процессов органического синтеза. Но в связи с ростом производства бутадиена1,3 из пиролизной фракции он потерял свою значимость. Только в России работают две установки на Тобольском и Нижнекамском нефтехимических комбинатах. Процесс СгйасНеп осуществляют в вакууме в адиабатических реакторах со стационарным слоем гранулированного алюмохромового катализатора при температурах С при давлении мм. Важной особенностью является автотермичность процесса количество тепла, выделяемого от выгорания коксовых отложений, равно количеству тепла, поглощаемого при дегидрировании. К основным достоинствам процесса одностадийного дегидрирования нбутана относят , простую схему производства, низкий расходный коэффициент по сырью, малые энергетические затраты. Недостатки заключаются в коротких периодах контактирования, что требует сложной автоматики, в низком выходе бутадиена за проход и применении сложного вакуумного оборудования. Модернизируя процесс СаНеп с целью оптимизации его для получения моноолефинов, фирма АцРгобизНоипбгуВмяюп создала процесс СаШЙп. Процесс осуществляется в регенеративных параллельно действующих реакторахтеплообменниках при температуре С и абсолютном давлении 0,5 атм. Основными преимуществами процесса СаКйп являются , низкий расход сырья, высокая однократная конверсия за проход , отсутствие потерь недорогого катализатора, снижение энергозатрат изза отсутствия разбавления паром, высокая степень отработанности технологии. Процесс дегидрирования ибутана, изобутаиа и пентаиа в кипящем слое катализатора был разработан ОАО Ярсинтез г. Ярославль, Россия в начале х годов . В этом процессе катализатор циркулирует между реактором и регенератором, тепло выжигания кокса используется для проведения эндотермической реакции дегидрирования. Потери катализатора восполняются путем добавки его в регенератор в процессе нормальной работы установки. И. Роль хладагента играет бутановая фракция, поглощающая дополнительное количество тепла перед поступлением в печь. Для дегидрирования нбутана и изопентана на заводах Российской Федерации используется катализатор марки ИММ, который характеризуется низкой прочностью на истирание. Для дегидрирования изобутана в аналогичном варианте процесса, именуемого ii. СПС, обладающий более высокой механической прочностью и термической1 стабильностью , . Данный катализатор в настоящее время применяется на установке получения изобутилена. ЗАО Экоойл г. Омск, а с года экспортный вариант катализатора под марками 3 или 4 на установках в Саудовской Аравии . С г. ОАО Нижнекамскнефтехим, на установках дегидрирования изопентана данного объединения успешно эксплуатируется микросферический алюмохромовый катализатор АОК, разработанный ОАО Катализатор г. Новосибирск .