Моделирование нестационарных процессов на поверхности платиносодержащих катализаторов в промышленных реакторах установок риформинга бензинов

• Автор: Галушин, Сергей Анатольевич
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 191 с.

ВВЕДЕНИЕ.
1 АНАЛИЗ ДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ НА ПОВЕРХНОСТИ РГКАТАЛИЗАТОРОВ ПРИ МОДЕЛИРОВАНИИ КАТАЛИТИЧЕСКОГО РИФОРМИНГА БЕНЗИНОВ
1.1 Развитие метода математического моделирования как основы системного анализа процесса.
1.1.1 Математическое моделирование процессов на поверхности платиносодержащих катализаторов.

1.1.2 Методы агрегирования многокомпонентных смесей сложного состава.

1.1.3 Интеллектуальные компьютерные моделирующие системы

1.2 Свойства поверхности платиносодержащих катализаторов риформинга

1.2.1 Связь между атомами в катализаторах.

1.2.2 Значение структурных нарушений

1.2.3 Удельная каталитическая активность

1.2.4 Возможности прогнозирования каталитического действия

1.2.5 Каталитическая активность и энергия промежуточного взаимодействия с катализатором
1.2.6 Динамические процессы на поверхности катализаторов риформинга
1.2.7 Коксообразование на поверхности платиносодержащих катализаторов.
1.2.8 Поверхностные свойства катализатора РУАОз
1.2.9 Факторы, вносящие вклад в изменение активной поверхности. 1.2.Влияние пористой структуры на активность
платиносодержащих катализаторов риформинга.
1.2. Влияние промоторов на свойства поверхности биметаллического
катализатора.
1.2.Влияние астехиометрических компонентов на поверхностные
свойства Рикатализаторов.
1.3 Постановка задачи исследования.
2 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ФОРМИРОВАНИЯ АКТИВНОЙ ПОВЕРХНОСТИ РКАТАЛИЗАТОРА РИФОРМИНГА.
2.1 Окислительная регенерация поверхности катализатора путем выжига углеродистых отложений
2.2 Формирование микроструктуры катализатора методом оксихлорирования.
2.3 Стабилизация активных центров методом осернения.
3 УЧЕТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ПРОЦЕССОВ НА УСТАНОВКАХ РИФОРМИНГА ПРИ РАЗРАБОТКЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ РЕАКТОРНОГО БЛОКА
3.1 Системный анализ каталитических реакторов.
3.1.1 Типы и классификация каталитических реакторов.
3.2 Общая стратегия разработки математического описания каталитических реакторов.
3.2.1 Процессы в слоях катализатора.
3.2.2 Реактор контактный аппарат и технологическая схема
3.2.3 Кинетическая модель
3.3 Математическая модель реактора с неподвижным зернистым слоем катализатора при радиальном движении газосырьевого потока
3.4 Сравнительная оценка эффективности катализаторов риформинга при различных радиальных направлениях газосырьевого потока в реакторах
4 РАЗРАБОТКА КОМПЬЮТЕРНЫХ ПРОГРАММ ДЛЯ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА ПРОМЫШЛЕННОГО ПРОЦЕССА КАТАЛИТИЧЕСКОГО РИФОРМИНГА НА
КАТАЛ ИЗАТОР АХ
4.1 Формирование базы данных для компьютерного анализа работы промышленных установок производства бензинов.
4.2 Разработка программных модулей для реализации системного анализа .
4.2.1 Программа Регенерация.
4.2.2 Программы Активность и Прогноз
5 ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРОЦЕССОВ РИФОРМИНГА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАЗРАБОТАННОЙ КОМПЬЮТЕРНОЙ СИСТЕМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ.
5.1 Оптимизации процесса формирования активной поверхности катализатора риформинга и регулирование начальной активности контакта в промышленных условиях с использованием разработанной компьютерной системы
5.2 Повышение эффективности промышленных установок риформинга регулированием динамики процессов на контактах.
ВЫВОДЫ .
ЛИТЕРАТУРА


Таким образом, типовой схемой комплексной переработки бензиновой фракции для Российских НПЗ является сочетание процесса каталитического риформинга либо с селективным гидрокрекингом, либо с изомеризацией. Это связано с тем, что Россия, в отличие от стран Америки и Европы, которые шли по пути углубления переработки нефти и развития энергосберегающих технологий, долгие годы наращивала объемы добычи и развивала технологии неглубокой переработки нефти. Выбор конкретного варианта технологии, как и выбор катализатора, определяется спецификой действующей схемы НПЗ и составом углеводородного сырья. Решение задачи моделирования химикотехнологических процессов затруднительно с использованием метода физического моделирования изза больших материальных и временных затрат. Физическое моделирование и теория подобия нашли широкое применение в химической технологии при расчете простых типовых объектов. Теория подобия позволяет переносить результаты экспериментов, получаемых на установках небольшого масштаба моделях, на реальные объекты большего масштаба. Основой таких исследований является физическое моделирование, при котором природа модели и исследуемого объекта одна и та же. Однако применение теории подобия для химических процессов и реакторов весьма ограничено изза несовместимости условий подобия для химических и физических составляющих процесса в реакторах разного масштаба. Трудности масштабного перехода для реакционных процессов удается преодолеть, используя математическое моделирование, в котором модель и объект имеют разную физическую природу, но одинаковые свойства. Таким образом, на современном уровне повысить эффективность производства можно с использованием метода математического моделирования на физикохимической основе, который заключается в последовательном выполнении этапов формирование механизма процесса, оценка кинетических параметров, создание математической модели, расчет и прогнозирование производства. Однако метод математического моделирования значительно усложняется в случае реакторных процессов переработки широких фракций углеводородного сырья. С одной стороны учет в модели детального механизма позволяет решать задачи расчета конкретных аппаратов, прогнозирования работы установки на длительный период. С другой стороны приводит к сложности математического описания, затрудняет практическое использование вследствие неточности определения параметров модели. Как известно, в е годы XX века началось интенсивное внедрение математических моделей в практику проектных расчетов химикотехнологических процессов. В связи с чем на нашей кафедре был разработан подход к описанию кинетики многокомпонентных реакций, и, совместно с ВНИИНефтехимом, разработана математическая модель процесса каталитического риформинга бензинов с непрерывной регенерацией катализатора для проектирования этого процесса. На базе этих исследований стало возможным, совместно с объединением КИНЕФ, создание нестационарной модели риформинга с учетом дезактивации и старения катализатора, что позволило проводить прогнозирующие расчеты на промышленных установках для повышения уровня их эксплуатации. Вместе с тем, проведенный физикохимический анализ протекания реакций на поверхности катализаторов и правильный выбор уровня детализации основных и дезактивирующих реакций обеспечили возможность обосновать общность формализованного механизма, что явилось определяющим фактором при моделировании комплексных технологий, тестировании катализаторов и прогнозирования их работы. Таким образом, возникла необходимость в решении крупной народнохозяйственной задачи повышения эффективности нефтехимического производства. С этой целью в работе использована стратегия системного анализа и создана методология построения физикохимической модели, которая позволяет не только анализировать технологию производства, но и прогнозировать эффективные и безаварийные режимы ее эксплуатации. Системный анализ в этом случае есть результат применения к исследованию опыта изучения, создания и эксплуатации химической производственной системы 4. Это проводится в три этапа. Выделяются параметры и элементы, которые определяют необходимые свойства производственной системы.