Повышение эффективности процесса алкилирования бензола высшими олефинами с использованием метода математического моделирования

• Автор: Фетисова, Вероника Александровна
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 143 с. : ил.

Содержание
Список сокращений
Введение
Глава 1. Анализ современного состояния процессов алкилирования
1.1 Производство ЛАБС как одна из важнейших технологий получения полуфабрикатов СМС
1.1.1 СМС на основе алкилсульфатов
1.1.2 СМС на основе алкилсульфонатов
1.1.3 СМС на основе алкилбензосульфонатов
1.1.4 Производство и потребление ЛАБС в России и за рубежом
1.2 Обзор промышленных процессов алкилирования
1.2.1 Алкилирование изобутана бутеном
1.2.2 Алкилирование бензола этиленом
1.2.3 Алкилирование бензола пропиленом
1.2.4 Алкилирование бензола высшими олефинами
1.2.4.1 Алкилирование бензола высшими олефинами на цеолитных катализаторах
1.2.4.2 Алкилирование бензола высшими олефинами на нецеолитных катализаторах
1.2.4.3 Фтористоводородное алкилирование бензола высшими олефинами
1.3 Показатели качества продуктов процесса алкилирования
1.4 Основные технологические параметры и их влияние на процесс алкилирования
1.5 Обзор существующих математических моделей процессов алкилирования
1.5.1 Алкилирование бензола этиленом
1.5.2 Алкилирование бензола пропиленом
1.5.3 Алкилирование изобутана бутеном
1.5.4 Алкилирование бензола додеценом-1 в реакторе с суспендированным слоем катализатора
1.5.5 Алкилирование бензола додеценом-1 в реакторе со стационарным слоем катализатора
1.6 Постановка задачи исследования
Глава 2. Разработка математической модели реактора алкилирования
2.1 Анализ химических превращений в процессе алкилирования бензола высшими олефинами
2.2 Составление схемы превращений
2.2.1 Применение квантово-химических методов для расчета термодинамических характеристик веществ
2.2.2 Обоснование уровня формализации схемы превращений
2.3 Создание модели реактора алкилирования
2.3.1 Кинетическая модель реактора алкилирования
2.3.2 Создание гидродинамической модели реактора
2.4 Идентификация кинетических параметров модели реактора
2.4.1 Применение теории переходного состояния к оценке кинетических

параметров модели
2.4.2 Описание алгоритма поиска кинетических параметров модели
2.4.3 Определение макрокинетической области протекания процесса
2.4.4 Проверка разработанной модели на адекватность
Глава 3. Программная реализация математической модели реактора алкилирования
3.1 Структура компьютерной моделирующей системы
3.2 Разработка компьютерной моделирующей системы: принципы и инструменты
3.2.1 Принципы программной реализации математической модели реактора
алкилирования
3.2.2 Средства программной реализации математической модели реактора
алкилирования
3.2.2.1 Средства обработки (процессоры)
3.2.2.2 Компоненты блока моделирования
3.2.2.3 Трансляция уравнений химических реакций
3.3 Функциональные возможности моделирующей системы
Глава 4. Практические результаты и внедрение моделирующей системы
4.1 Исследование влияния режимов работы реактора алкилирования на эффективность процесса при различном составе сырья
4.2 Оптимизация режима работы системы «реактор-регенератор»
4.3 Оценка экономической целесообразности внедрения моделирующей системы на предприятии
Выводы
Приложение А Использованные экспериментальные данные
Приложение Б Текст процедуры по идентификации кинетических параметров
модели
Приложение В Проверка модели на адекватность
Приложение Г Акт о внедрении компьютерной моделирующей системы на
предприятии
Приложение Д Свидетельство о государственной регистрации программы для

Приложение Е Методика расчета реактора алкилирования
Приложение Ж Результаты оптимизации режима эксплуатации реактора
алкилирования
Литература

Список сокращений
В данной работе используются следующие сокращения: ЛАБ — линейный алкилбензол;
ТА — тяжелый алкилат;
ТАР — кислоторастворимые масла;
СМС — синтетические моющие средства;
ЛАБС — линейные алкилбензосульфонаты;
ООО «КИНЕФ» — ООО «ПО «Киришинефтеоргсинтез»; КМС — компьютерная моделирующая система.
математического моделирования для прогнозирования работы установки и оптимизации технологического режима в условиях изменяющегося состава сырья. Для достижения поставленной цели решался ряд задач, таких как:
1. термодинамический анализ реакций, протекающих в процессе алкилирования;
2. составление схемы превращений процесса алкилирования и ее формализация;
3. разработка кинетической и гидродинамической модели реактора алкилирования, оценка области протекания процесса;
4. идентификация кинетических параметров модели, проверка модели на адекватность;
5. разработка технологической моделирующей системы для обеспечения возможности проведения мониторинга процесса алкилирования, выполнения прогнозных расчетов и оптимизации режимов эксплуатации установки алкилирования;
6. определение критерия эффективности проведения процесса; выдача рекомендаций по оптимальным режимам работы реактора алкилирования; оценка технологического и потенциального экономического эффекта от внедрения разработанной моделирующей системы на предприятии.
По результатам выполненной работы на защиту выносятся:
1. уровень детализации механизма превращений углеводородов С10—С]4 в процессе алкилирования бензола высшими олефинами;
2. константы скоростей реакций образования алкилбензолов, диалкилбензолов, димеризации, протекающих в промышленном реакторе алкилирования бензола высшими олефинами в присутствии фтористоводородного катализатора;
3. способ оптимизации управления технологическими параметрами процесса алкилирования, позволяющий повысить его эффективность;
4. гидродинамический режим идеального вытеснения, принятый для реактора алкилирования при моделировании, и кинетическая область протекания процесса;
5. критерий эффективности для процесса алкилирования бензола олефинами Сю—С]4, включающий значения выхода линейного алкилбензола и тяжелого ал-килата с учетом их стоимости, а также затраты тепловой энергии на подогрев и испарение обращающихся веществ;