авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 6 | 7 || 9 | 10 |   ...   | 43 |

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ...»

-- [ Страница 8 ] --

Высокие смачивающие, пептизирующие и дефлокулирующие свойства состава обеспечивают качественную очи стку подземного оборудования и насосно-компрессорных труб от АСПО. Недостатком данной технологии явля ется увеличение продолжительности ремонта скважины, вызванное необходимостью ее остановки на время реа гирования.

Применение ингибитора парафиногидратоотложений СНПХ-ИПГ-11А. Поскольку удаление АСПО требует гораздо больших затрат, чем предупреждение их образования, в настоящее время рассматривается во прос об использовании на месторождениях ООО «РН-Краснодарнефтегаз» ингибиторов отложений, например, СНПХ-ИПГ-11А. К достоинствам применения ингибитора СНПХ-ИПГ-11А следует отнести экономичный рас ход (при непрерывной, либо периодической подаче не превышает 200 г на тонну нефти), что обеспечивает увели чение межочистного периода в 2 – 4 раза и сохранение технологических свойств при температуре окружающей среды от – 40 С до + 40 С.

Однако нельзя забывать, что применение данной технологии требует наличия специальных технических средств. Для приготовления раствора ингибитора и его последующей закачки в затрубное пространство скважи ны и в трубопровод системы сбора нефти необходимо использовать агрегат ЦА-320, автоцистерну АЦ-5, устье каждой скважины должно быть оборудовано установкой УДР-01.00, предназначенной для дозированной подачи раствора ингибитора и требующей постоянного обслуживания.

ПРОБЛЕМЫ ГЕОЛОГИИ И ОСВОЕНИЯ НЕДР Метод тепловой обработки скважин. Метод тепловой обработки скважин основан на искусственном увеличении температуры в стволе и призабойной зоне, что приводит к разжижению нефти, расплавлению пара фина, смолистых веществ, осевших в процессе эксплуатации в НКТ и подземном оборудовании. Применяется в основном при добыче высоковязких парафинистых и смолистых нефтей.

Прокачка горячей нефтью (ПГН). ПГН проводится в соответствии с графиком прокачки, который для каждой конкретной скважины составляется отдельно. Технология прокачки горячей нефтью на скважинах, ос нащнных глубинно-насосным оборудованием, заключается в следующем. Нефть в автоцистернах привозится непосредственно на скважину, где сливается в специальные мкости, которыми оснащены бригады подземного ремонта, и нагревается передвижными паровыми установками (ППУ) до температуры 80 °С.

Из емкостей нагретая нефть поступает на прим насоса и податся в затрубное пространство скважины.

Проходя через подземное оборудование и НКТ, она расплавляет АСПО и выносит их через выкидной коллектор.

Технология ПГН на фонтанных скважинах отличается тем, что вместо ППУ применяется агрегат депарафиниза ции нефти (АДПН). Это обусловлено тем, что при нагреве нефти с использованием ППУ происходит конденсация пара, вода вместе с нефтью попадает в скважину и отрицательно влияет на е работу, т.к. сконденсированная вода «задавливает» фонтанную скважину.

К существенным недостаткам данного метода следует отнести его высокую стоимость, обусловленную использованием товарной нефти и значительными затратами сил и средств на е подготовку.

Тепловая обработка передвижной паровой установкой. Для проведения данной обработки на устье скважины монтируется нагнетательная линия и с помощью ППУ производится прогрев скважины паром, нагре тым до 80 С. Затем скважину закрывают на период ожидания, необходимый для передачи тепла вглубь пласта.

Следует отметить, что при стационарном прогреве вокруг скважины в пласте создатся кольцевая зона с радиу сом до 1 м с постоянно сохраняющейся, достаточно высокой температурой, что определяет значительное сниже ние вязкости нефти и предотвращает выделение парафина в виде кристаллов из растворнного состояния. Однако производительность каждой паровой установки, применяемой ООО «РН-Краснодарнефтегаз» (ППУА-1200/100), составляет 1 тонну пара/ч, потому приходится использовать параллельно до 6 ППУ при давлении до 10 МПа. Хотя это и дат технологический эффект, но, в конечном счте, экономически не всегда оправдывается.

Применение электрокабельной установки «Фонтан». В настоящее время в ООО «РН-Краснодарнефтегаз»

рассматривается вопрос о применении для борьбы с АСПО электрокабельной установки «Фонтан». Она предназна чена для депарафинизации и предотвращения возникновения парафиновых отложений в нефтедобывающих сква жинах независимо от способа их эксплуатации. В зависимости от дебита нефти и процентного содержания парафи на, установка «Фонтан» работает от 3 до 24 часов в сутки, обеспечивая поддержание температуры в интервале па рафиновых отложений в скважине и трубопроводе на 5 – 50°С выше температуры плавления парафина, в результате чего стенки нефтяных труб круглосуточно остаются чистыми. Эксплуатация электрокабельной установки (ЭКУ) допускается в скважинах с диаметром НКТ до 73 мм и требуемой глубиной спуска электронагревательного кабеля не более 1000 метров. Питание ЭКУ осуществляется от сети трхфазного переменного тока напряжением 380 В и силой тока не менее 120 А.

Преимуществами ЭКУ «Фонтан» являются: увеличение дебита скважины и пропускной способности трубо провода не менее чем в 1,5 раза;

исключение остановки работы скважины;

экологическая чистота. Серьезным недос татком установки «Фонтан» являются повышенные требования к е электропитанию. На отдельно стоящих, уда лнных от линий электропередач (ЛЭП) скважинах, монтаж ЭКУ может оказаться экономически невыгодным из-за высокой стоимости строительства ЛЭП.

Метод магнитной обработки. Практика показывает, что омагничивание нефтей и водонефтяных эмуль сий существенно уменьшает скорость образования отложений на внутренней поверхности НКТ и трубопроводов, вследствие активной объмной кристаллизации компонентов АСПО. При воздействии магнитного поля происхо дит коагуляция парамагнитных и ферромагнитных частиц, находящихся в нефти, которые являются зародышами «кристаллизации» растворнных АСПО. Таким образом, при дальнейшем движении нефти по НКТ происходит активная «кристаллизация» асфальтенов, смол, парафинов и солей в объме потока, сводя к минимуму их осаж дение на трубах.

В результате значительно увеличивается межочистной и межремонтный периоды, повышается эффек тивность работы скважины в целом. В настоящее время для магнитной обработки водонефтяных эмульсий при меняются следующие методы магнитного воздействия: магнитный активатор (устройство магнитное скважинное УМС – ОМ-60) и магнитный индуктор (МИОН-ТР). Первый из них предназначен для предотвращения АСПО в НКТ, а второй – в промысловых трубопроводах. Принципиальные схемы устройств включают системы постоян ных магнитов, установленных таким образом, что в зоне магнитной обработки скважинной жидкости реализуют ся разнонаправленные магнитные поля.

Достоинствами применения метода магнитной обработки продукции скважин являются: уменьшение отложений асфальтенов, смол, парафинов, солей и гидратов на стенках насосно-компрессорных труб на 60 – 80%;

значительное увеличение межочистного периода;

уменьшение скорости коррозии до 50%;

отсутствие затрат на функционирование и обслуживание (срок безремонтной службы – 8 – 10 лет).

Пожалуй, единственным, но существенным недостатком является довольно высокая стоимость магнит ных устройств. Однако оценка экономических показателей всех вышеописанных методов борьбы с АСПО пока зала, что наименьшим дисконтированным сроком окупаемости обладают именно магнитные устройства (не бо лее 2 лет).

Проведенный анализ методов борьбы с АСПО, применяемых на месторождениях «РН-Краснодарнефтегаз», показал, что наряду с неоспоримыми преимуществами, практически все применяемые технологии имеют серьез Секция 10. РАЗРАБОТКА НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ные недостатки. Механические методы эффективны лишь для непосредственной, зачастую крайне частой, очистки от отложений, тепловые и химические методы весьма затратны, кроме того, технологии химической обработки требуют адаптации к конкретным условиям не только месторождения, но и часто каждой отдельной скважины.

Наибольший интерес с нашей точки зрения представляет магнитный метод предотвращения АСПО. Не значительная распространенность метода, отсутствие положительного эффекта в отдельных регионах можно объяснить недостаточной изученностью, а часто и непониманием конструкторами магнитных устройств меха низма воздействия магнитного поля на сложнодисперсные системы. Поэтому необходимо проведение комплекс ных теоретических и опытно-исследовательских изысканий в данной области.

С е к ц и я ПЕРЕРАБОТКА УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ Подсекция АНАЛИЗ УСТОЙЧИВОСТИ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ И СОВМЕЩЕННЫХ ПРОЦЕССОВ НА ОСНОВЕ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ М.А. Самборская, доцент Национальный исследовательский Томский политехнический университет, Томск, Россия Устойчивая работа потенциально опасных химических производств – основное условие, которое долж но соблюдаться для того, чтобы эксплуатация была надежной, экологически безопасной и безаварийной.

Практически все крупнотоннажные производства работают в стационарном режиме, устойчивость ко торого означает, что система возвращается к этому режиму при небольших случайных или неслучайных возму щениях параметров.

Массообменные процессы и массообменные процессы, совмещенные с химическими превращениями потенциально опасны в силу их широкого распространения в крупнотоннажных производствах, наличия легко воспламеняемых потоков, работы под давлением или вакуумом, большой разницы в температурах кипения ком понентов и т.п.

Именно поэтому анализ устойчивости должен проводиться как на этапе проектирования производства, так и в процессе эксплуатации, т.е устойчивость – одна из основных концепций инженерного расчета.

Важнейшим шагом в исследовании устойчивости является анализ количества и типа стационарных со стояний системы.

Наличие множественных стационарных состояний (МСС) в ректификационных и реакционно ректификационных процессах является признанным явлением, теоретические и экспериментальные исследова ния которого активно ведутся множеством исследователей во всем мире [1–3].

Различают множественность выхода – ситуацию, когда одному набору входных параметров соответст вует множество наборов выходных, и множественность входа – наличие нескольких наборов входных парамет ров, которым соответствует один набор выходных. Отмечается, что для оптимального управления более крити чен второй тип множественности, как показали наши исследования для проектирования тоже.

Для исследования МСС нами выбраны сложные объекты, позволяющие охватить все возможные при чины существования МСС:

- колонны разделения многокомпонентных смесей;

- многоколонные схемы с боковыми отборами и промежуточными орошениями;

- совмещенные процессы (на примере реакционно-ректификационного процесса синтеза МТБЭ).

Традиционные подходы к выявлению областей существования МСС основаны на итерационных расче тах уравнений материального и теплового баланса процессов для стационарного режима во всей области измене ния технологических параметров. Различия состоят в схемах и методах итерационных расчетов. Однако при та ком подходе можно либо пропустить какие-то стационарные состояния, либо неправильно определить области для исследования, и, в любом случае, не получим полного набора решений и ясного представления о поведении исследуемой функции.

Для преодоления указанных ограничений в литературе предлагаются различные методы: описание с помощью нелинейных волн, использование метода гомотопии и т.п. [1–3]. Все эти методы требуют достаточно сложных вычислений, кроме того не гарантируют нахождения всех решений.

Основная цель подхода, предложенного автором – разработать математические модели, позволяющие находить МСС входа–выхода, порожденные различными причинами и рассчитывать реакцию системы на воз мущения. При этом, получение полной качественной и количественной информации о поведении системы воз можно без значительных вычислительных затрат.

Для достижения цели использованы фундаментальные модели ректификационных и реакционно ректификационных процессов, содержащие уравнения балансов, фазового равновесия, гидродинамики потоков.

Уравнения материального и теплового баланса реакционно-ректификационного процесса дополняются членом, учитывающим кинетику и тепловой эффект химической реакции. После ряда преобразований мольная доля ком понента на любой тарелке выражена через проектные и управляющие переменные:

n n n 1 R R x ji x jD x jD (1) k ji ( R 1) k ji ( R 1) k ji ( R 1) i Здесь R – флегмовое число, n – число тарелок в колонне, k ji, x jD – константа фазового равновесия j-го компо нента на i-й тарелке и его концентрация в дистилляте, соответственно.

В данном случае исследовалась возможность МСС входа, обусловленная многокомпонентностью раз деляемой смеси. Выполнен анализ уравнений вида (1) для всех компонентов смеси с целью выявления возмож Секция 11. ПЕРЕРАБОТКА УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ ных множественных состояний входа и выхода, обусловленных технологическими и конструктивными фактора ми. С этой целью найдены аналитические выражения производных (1) по R, и n и определены области сущест вования множественных стационарных состояний. График (рис.1) показывает области параметров, где возможны одинаковые концентрации компонентов при разном числе тарелок.

Рис. Область существования множественных стационарных состояний Множественность таит потенциальную опасность получения далеких от оптимальности проектных ре шений, если для проектных расчетов используется распространенная концепция ключевых компонентов, в соот ветствии с которой, задаются их концентрации в продуктах разделения.

Предложенный метод позволяет определить область, в которой возможна МСС, и, в дальнейшем, раз работчик процесса может либо вести расчеты за пределами этой области, либо выбрать наилучшее из решений, лежащих в ее границах.

Основные преимущества разработанного метода анализа устойчивости:

- Предложенный подход к анализу устойчивости процессов позволяет выявлять области МСС входа и выхода, обусловленные различными причинами без модификации уравнений модели;

- Метод реализуется без серьезных вычислительных затрат;

- Метод позволяет сократить время на проектирование и избежать неоптимальных решений;

- Метод позволяет рекомендовать интервалы параметров, в которых гарантирована единственность СС;

- Метод позволяет исследовать поведение системы при различных возмущениях параметров;

- Метод может быть использован для разработки оптимальных алгоритмов управления.

Литература 1. Jacobseb E. W., Skogestad S., Multiple steady states in ideal two-product distillation // A.I.Ch.E. J., 1991b 37, 499– 511.

Kienle A., Groebel M., Gilles E. D., Multiple steady states in binary distillation – theoretical and experimental results // 1.

Chem. Eng. Sci., 1995 50 (17). – 2691–2703.

2. Rafael Chavez C., Seader J. D., Wayburd Thomas L., Multiple steady-state solutions for interlinked separation systems // Ind. Eng. Chem. Fundam., 1986 25. – 566–576.

АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ ПРОМЫСЛОВОЙ ПОДГОТОВКИ НЕФТИ С ПРИМЕНЕНИЕМ МОДЕЛИРУЮЩЕЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ Д.А. Балясина Научный руководитель доцент Н.В. Ушева Национальный исследовательский Томский политехнический университет, г. Томск, Россия Нефть, извлекаемая из скважин, содержит в составе попутный газ, механические примеси, пластовую воду, в которой растворены соли (хлориды, карбонаты, сульфаты). В начале разработки месторождения нефть безводная или малообводненная. По мере разработки месторождения обводненность возрастает и в конечном итоге достигает 90-95%. В нефти также содержатся газообразные компоненты: метан, этан, пропан, бутаны, ди оксид углерода, азот, сероводород.

Наличие в нефти пластовой воды существенно удорожает ее транспортировку и дальнейшую перера ботку. Возрастание транспортных расходов происходит не только из-за перекачки балластовой воды, но и из-за ПРОБЛЕМЫ ГЕОЛОГИИ И ОСВОЕНИЯ НЕДР увеличения вязкости эмульсии. При увеличении содержания воды от 5 до 20 % наблюдается увеличение вязкости от 17 до 33 сантистоксов (сСт).

Механические примеси (песок, глина, известняк, взвешенные мелкодисперсные частицы), адсорбируясь на поверхности глобул воды, способствуют стабилизации нефтяных эмульсий. А образование устойчивых эмульсий приводит к увеличению затрат на обезвоживание и обессоливание нефти. Также при этом возникают экологические проблемы: при отделении пластовой воды в отстойниках и резервуарах часть нефти в виде эмуль сии может загрязнять сточные воды.

При большом содержании механических примесей усиливается износ трубопроводов, образуются от ложения на стенках оборудования, снижается коэффициента теплопередачи, снижаются производительности установок [2].

Значительное воздействие на работу установок по подготовке и переработке нефти оказывают хлори стые соли, содержащиеся в воде, которые гидролизируются с образованием НСl и приводят к коррозии оборудо вания (особенно ректификационных колонн).

Подготовка нефти и попутных нефтяных газов состоит из ряда процессов: сепарация, предварительное и окончательное обезвоживание, обессоливание, стабилизация нефти, очистка и осушка газов, переработка обра зующихся жидких углеводородных фракций.

В связи с постоянным развитием нефтегазодобывающей отрасли, увеличением числа вновь разрабаты ваемых месторождений, ужесточением требований к экологической безопасности возникает необходимость оп тимизации систем сбора, транспорта и подготовки нефти, газа и воды [3].

Внедряются новые технологические решения по аппаратному оформлению объектов предварительной и полной подготовки нефти до товарных кондиций.

Существенное значение в нефтяной отрасли имеет повышение товарных кондиций добываемой нефти в соответствии с требованиями ГОСТ. Этому должны способствовать новые технические решения, направленные на снижение себестоимости процесса подготовки нефти и увеличение технологической надежности установки подготовки нефти, такие как применение гидростатических отстойников типа БУОН, обеспечивающих эффек тивное разделение эмульсии в промежуточном слое;

устройств подачи деэмульгатора для его эффективного вво да;

контакторов для качественной подготовки обрабатываемой продукции к технологическим операциям, пред назначенных для интенсификации обезвоживания и обессоливания путем обеспечения максимального контакта эмульсии с деэмульгатором;

аппаратов глубокой очистки сточной воды, предназначенных для глубокой очистки промывной сточной воды от нефти и механических примесей. Для глубокого обезвоживания продукции скважин с большим газосодержанием или после ее нагрева разработан трехфазный сепаратор ТФСК-Г, который сочетает систему гидростатического распределения потока и высокоэффективный сепарационный отсек [1].

Внедрение таких разработок обеспечивает повышение эффективности процессов сбора и подготовки нефти.

При этом остается один из основных вопросов – выбор наиболее эффективного типа технологического оборудования для подготовки нефти и определение необходимого числа аппаратов.

Поэтому целью данной работы является анализ вариантов технологических схем проведения процессов подготовки нефти. Расчеты были проведены с применением технологической моделирующей системы (ТМС), разработанной на кафедре химической технологии топлива и химической кибернетики.

Основными блоками данной ТМС технологии установок первичной подготовки нефти являются модули расчета процесса сепарации, каплеобразования, обезвоживания и обессоливания. При этом, математические мо дели данных процессов основаны на их детальных физико-химических закономерностях.

При моделировании процесса сепарации учитывалось, что между разделяемыми веществами происхо дит тепло- и массоперенос, конечным результатом которых является достижение термодинамического равнове сия. Разработанный модуль расчета процесса сепарации сложной многокомпонентной системы при первичной подготовке нефти позволяет определить материальные потоки нефти и газа, газовый фактор, физико-химические параметры потоков, давление насыщенных паров, составы газовой и жидкой фаз и учесть влияние основных тех нологических параметров процесса: температуры, давления, состава пластовой нефти, количества ступеней сепа рации на ход процесса.

При разработке математического описания процесса каплеобразования рассматривались два этапа: мас сообмен и коалесценция. На первом этапе завершаются массообменные процессы и разрушение бронирующих оболочек, на втором – укрупнение капель до заданных размеров с последующим расслоением потоков.

Максимальные размеры устойчивых капель, которые могут существовать в турбулентном потоке при движении по трубопроводам, зависят от многих факторов, в том числе от скорости потока, поверхностного на тяжения на границе раздела фаз нефть – вода, вязкости нефти и воды, режима движения, и определяются выра жением:

1. 0.7 в u 0.7 0., d max 43.3 2. u Re0.1 см н н 0.1 0, где dmax – максимальный размер устойчивых капель;

– поверхностное натяжение;

в, н – динамиче ская вязкость воды и нефти соответственно;

и – средняя объемная скорость потока;

см – кинематическая вяз кость смеси;

н – плотность нефти.

Из выражения видно, что диаметр капель, взвешенных в потоке, с увеличением поверхностного натя жения возрастает и уменьшается с увеличением скорости и турбулентности потока, вязкости нефти и эмульсии нефти, плотности нефти. При движении по трубопроводам эмульсий, капли которых имеют диаметр меньший, Секция 11. ПЕРЕРАБОТКА УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ чем dmax, последние испытывают тенденцию к укрупнению, если же при заданных параметрах не могут сущест вовать капли таких размеров – к дроблению.

Выходные характеристики расчета процесса каплеобразования, основным из которых является макси мальный диаметр капель, являются исходными данными для расчета процесса отстаивания.

Математическое описание процесса отстаивания основывается на законах осаждения капель воды под действием силы тяжести, с учетом скорости стесненного осаждения, а также эмпирических и полуэмпирических уравнениях, описывающих физико-химические свойства материальных потоков как функции технологических параметров процесса обезвоживания нефти.

Одновременно с процессом обезвоживания происходят процессы обессоливания. Для обеспечения тре буемого качества подготовки нефти по содержанию солей необходимо при высокой минерализации пластовых вод добавление пресной промывной воды. Разработанный модуль процесса отстаивания позволяет рассчитывать необходимое количество добавляемой промывной воды, количество солей и обводненность нефти на выходе из отстойника.

С применением ТМС были проведены расчеты вариантов технологических схем. Первая включала в се бя последовательно установленные печь для подогрева нефтяной эмульсии, трехфазный сепаратор (ТФС), гори зонтальный отстойник (ОГ) и концевую сепарационную установку (КСУ) (рис. 1). Во второй схеме были после довательно установлены печь, два горизонтальных отстойника (ОГ1 и ОГ2) и КСУ (рис.2). Исследования прово дились на примере нефти со следующими физико-химическими свойствами: н=818,8 кг/м3, н=3,09710-4 Пас.

При проведении исследований обводненность нефти варьировалась от 10 до 30% масс.. Результаты расчетов представлены в таблице.

Рис. 1. Расчетная схема подготовки нефти № 1 Рис. 2. Расчетная схема подготовки нефти № Таблица Результаты расчетов технологических схем УПН Показатели процесса Схема № 1 Схема № Обводненность на входе, % масс. 10 20 30 10 20 Содержание солей в нефти после ТФС/ОГ1, мг/л 351,3 677,8 1037,2 420,2 817,4 1263, Обводненность на выходе из ТФС/ОГ, % масс. 0,78 1,49 2,29 0,93 1,81 2, Содержание солей в нефти после ОГ/ОГ2, мг/л 26,2 46,2 63,9 31,4 55,8 77, Обводненность на выходе из ОГ/ОГ2, % масс. 0,17 0,29 0,41 0,20 0,36 0, Таким образом, можно сделать вывод, что технологическая схема № 1 с использованием трехфазного сепаратора более эффективна, т.к. содержание солей и воды в подготовленной нефти соответствуют требованиям ГОСТ.

Литература Аграфенин С.И., Горячев А.А., Туманов А.П. Внедрение новых разработок в области транспорта и подготовки 1.

нефти // Нефтяное хозяйство. – 2007. – № 7. – С. 135 – 137.

Амиров В.Р., Нургаянов, Кардапольцева Л.Л. Оптимизация технологии подготовки нефти и воды на примере 2.

УПН Ельниковского месторождения ОАО «Удмуртнефть» // Нефтяное хозяйство. – 2005. – № 3. – С. 90 – 92.

Тарасов М.Ю., Панов В.Е., Зырянов А.Б., Бакланов А.А. Промысловые исследования глубокого обезвоживания 3.

нефти в трехфазных аппаратах // Нефтяное хозяйство. – 2006. – № 11. – С. 96 – 98.

ИДЕНТИФИКАЦИЯ КИНЕТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ РЕАКЦИЙ, ПРОТЕКАЮЩИХ В ПРОЦЕССЕ АЛКИЛИРОВАНИЯ БЕНЗОЛА МОНООЛЕФИНАМИ Н.С. Белинская, В.А. Фетисова Научный руководитель профессор Э. Д. Иванчина Национальный исследовательский Томский политехнический университет, г. Томск, Россия Одним из перспективных направлений развития нефтеперерабатывающей промышленности является производство синтетических моющих средств, и, следовательно, линейных алкилбензолов (ЛАБ) как сырья для их производства [1].

В решении задач оптимизации химико-технологических процессов хорошо себя зарекомендовали мето ды математического моделирования и разработанные на их основе компьютерные моделирующие системы. В основе таких систем лежат физико-химические закономерности протекающих реакций.

ПРОБЛЕМЫ ГЕОЛОГИИ И ОСВОЕНИЯ НЕДР Объединение разрабатываемых на кафедре химической технологии топлива и химической кибернетики математических моделей основных процессов производства моющих средств (стадий дегидрирования парафинов С9–С14, селективного гидрирования диолефинов, алкилирования бензола моноолефинами) в технологическую моделирующую систему позволяет провести комплексное исследование, касающееся влияния взаимосвязанных параметров всех стадий производства на выход и качество продуктов.

Математическое моделирование процесса алкилирования бензола представляется наиболее актуальным, так как именно строение ЛАБ влияет как на биологическую разлагаемость получаемых СМС, так и на их раство римость, моющие характеристики.

В связи с этим актуальной задачей является повышение адекватности математической модели и по строение математической модели, учитывающей кинетические закономерности протекания основных реакций.

В основе используемой для расчетов математической модели процесса алкилирования лежат следую щие реакции:

1. Бензол+олефин-1=ЛАБ-2;

2. ПсевдоЛАБ+псевдоОлефин=ДАБ;

3. ПсевдоЛАБ+диолефин=ДАБнепр;

4. Бензол+Диолефин=ЛАБнепр;

5. Бензол+ЛАБнепр=ДФА.

где олефин-1 – олефины С10–С14 нормального строения с двойной связью после первого атома углерода;

ЛАБ-2 – линейные алкилбензолы с углеродной цепью, присоединенной к бензолу вторым атомом углерода;

псевдоЛАБ – линейные алкилбензолы с предельной боковой цепью вне зависимости от ее разветвленности и положения бен зольного кольца;

псевдоОлефин – олефины вне зависимости от разветвленности углеродного скелета и положе ния двойной связи;

ДАБ – диалкилбензолы с насыщенными связями вне зависимости от строения боковых цепей и положения бензольного кольца;

диолефин – сумма диолефинов нормального и изо-строения;

ДАБнепр – диал килбензолы с непредельной боковой цепью;

ЛАБнепр – линейные алкибензолы с непредельной боковой цепью вне зависимости от ее разветвленности и положения бензольного кольца;

ДФА – дифенилалканы.

Для всех вышеприведнных реакций имеются экспериментальные данные по составу и количеству сы рья и продуктов.

Согласно закону действующих масс, выражения для скоростей протекающих реакций запишутся в сле дующем виде Таблица Выражения для скоростей реакций процесса алкилирования Выражение для скорости:

Тип реакции прямой реакции обратной реакции Образование ЛАБ W1=k1CолефинСбензол W-1=k-1CЛАБ Образование ЛАБнепр W2=k2CбензолСдиолефин W-2=k-2CЛАБнепр Образование ДАБ W3=k3CЛАБСолефин W-3=k-3CДАБ Образование ДАБнепр W4=k4CЛАБСдиолефин W-4=k-4CДАБнепр Образование ДФА W5=k5CбензолСЛАБнепр W-5=k-5CДФА Здесь ki – константы скоростей прямых реакций, k-i – константы скоростей обратных реакций, i – номер реакции.

Для того чтобы модель стадии HF-алкилирования позволяла рассчитывать количественные и качест венные характеристики выходных потоков, предсказывать материальный баланс установки в целом, необходимо знать значения основных кинетических параметров: энергий активаций, предэкспоненциальных множителей уравнения Аррениуса, констант скоростей реакций, входящих в формализованную схему превращений.

Для определения кинетических параметров были использованы следующие данные: температура потока сырья на входе в реактор, состав сырья, расходы веществ на входе в реактор, характеристики реакций (энергия активации, изменение энергии Гиббса), характеристики веществ (молекулярная масса), концентрации и расходы веществ на выходе из реактора, бромные индексы целевого продукта и бромные числа побочного продукта.

Для анализа использовались экспериментальные данные, полученные в режиме нормальной эксплуата ции установки алкилирования за период с 1 января 2010 г до 29 апреля 2010 г.

При подборе кинетических параметров минимизировали отклонения между расчтными и эксперимен тальными данными по каждому из параметров.

Проведя вычислительный эксперимент, нашли константы скорости для каждой из пяти реакций с раз личными исходными данными для каждой из дат. Для поиска общего набора использовали метод поиска по среднему арифметическому значению.

При этом получили следующие значения: k1=4,6010-2 c-1, k2=2,5710-4 c-1, k3=1,5110-2 c-1, k4=3,3110-1 c-1, k5=1,0010-1 c-1.

Для проверки модели на адекватность была определена погрешность расчета по отношению к экспери ментальным данным для выхода целевого продукта – линейного алкилбензола (ЛАБ) и побочного – диалкилбен зола (ДАБ), бромный индекс линейного алкилбензола и бромное число тяжелого алкилата (ТА).

Секция 11. ПЕРЕРАБОТКА УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ 0, 7600, 7500, 0, 7400, Выход ДАБ, кг/ч Выход ЛАБ, кг/ч 7300, 0, 7200, 7100,00 0, 7000, 0, 6900, 05.01. 10.01. 15.01. 20.01. 25.01. 30.01. 04.02. 09.02. 14.02. 19.02. 24.02. 01.03. 06.03. 11.03. 16.03. 21.03. 26.03. 31.03. 05.04. 10.04. 15.04. 20.04. 25.04. 30.04. 05.01. 10.01. 15.01. 20.01. 25.01. 30.01. 04.02. 09.02. 14.02. 19.02. 24.02. 01.03. 06.03. 11.03. 16.03. 21.03. 26.03. 31.03. 05.04. 10.04. 15.04. 20.04. 25.04. 30.04. Дата Дата Gр ДАБ, кг/ч Gэ ДАБ, кг/ч Gр ЛАБ, кг/ч Gэ ЛАБ, кг/ч Рис. 1. Расчетные и экспериментальные значения Рис. 2. Расчетные и экспериментальные значения вы выхода ЛАБ хода ДАБ 6,00 3, 5,50 3, Бромный индекс ЛАБ 5, Бромное число ТА 2, 4, 2, 4, 1, 3, 1, 3, 0, 2, 2,00 0, 05.02. 15.02. 25.02. 07.03. 17.03. 27.03. 06.04. 16.04. 26.04. 25.01. 30.01. 04.02. 09.02. 14.02. 19.02. 24.02. 01.03. 06.03. 11.03. 16.03. 21.03. 26.03. 31.03. 05.04. 10.04. 15.04. 20.04. 25.04. Дата Дата Бромный индекс ЛАБ, расч Бромный индекс ЛАБ, эксп Бромное число ТА, расч Бромное число ТА, эксп Рис. 3. Расчетные и экспериментальные значения Рис. 4. Расчетные и экспериментальные значения бромного индекса ЛАБ бромного числа ТА Погрешность по расчету выхода ЛАБ составляет 1%. Погрешность по расчету выхода ДАБ составляет 2%. Погрешность по расчету бромного индекса ЛАБ и бромного числа ТА составляет 12%.

Отличие расчетных и экспериментальных значений бромного индекса и бромного числа объясняется двумя факторами:

1. При составлении формализованной схемы превращений не учитывался ряд побочных реакций и та ким образом, схема оказалась несколько упрощенной.

2. Не была учтена динамика состояния катализатора – фтористоводородной кислоты, а именно посте пенная частичная утрата каталитических свойств с течением времени.

Для обеспечения функциональности модели – ее адекватности и прогнозирующей способности – было необходимо подобрать набор кинетических параметров, обеспечивающий правильность расчетов при различном составе сырья.

Таким образом, результаты расчета показали, что модель обеспечивает достаточно хорошую сходи мость расчтных и экспериментальных данных, что позволит использовать е для определения оптимальных условий проведения процесса и проводить прогнозные расчты.

Литература Шнидорова И.О., Фетисова В.А., Ивашкина Е.Н., Иванчина Э.Д., Функ А.А. Разработка кинетической модели 1.

процесса алкилирования бензола олефинами – Известия Томского политехнического университета. – 2009. – Т. 314. – № 3. – С. 89–93.

ПРОБЛЕМЫ ГЕОЛОГИИ И ОСВОЕНИЯ НЕДР ВЛИЯНИЕ ХЛОРИРУЮЩЕГО АГЕНТА НА АКТИВНОСТЬ КАТАЛИТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ НА ОСНОВЕ НЕОДИМА В ПРОЦЕССЕ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ ИЗОПРЕНА 1 Т.А. Быкова, А.И. Кочнев 1 Научные руководители доцент О.Е.Мойзес, ведущий научный сотрудник И.Н.Тихомирова Национальный исследовательский Томский политехнический университет, Томск, Россия Научно-исследовательская организация «Сибур-Томскнефтехим», г. Томск, Россия Изопрен – один из важнейших мономеров промышленности синтетического каучука, используется для получения стереорегулярных изопреновых каучуков [2]. Синтез изопрена в промышленности проводится мето дом каталитического дегидрирования изопентана из тех или иных фракций нефти и другими методами [3].

Известно, что катализаторы Циглера-Натта являются эффективными каталитическими системами для получения высокостереорегулярных полимеров при полимеризации сопряженных диенов (содержание цис звеньев для титановых систем – 93%, для кобальтовых – 95%, для неодимовых – 97%). Каталитический комплекс в катализаторах Циглера-Натта представляет собой смесь из галогенида переходного металла и алюминийорга нического соединения (АОС).

В настоящее время для получения полиизопренового каучука используется система, представляющая собой смесь из четыреххлористого титана и триизобутилалюминия (ТИБА) [1]. Однако известно, что каучук, получаемый на титановой системе, обладает рядом недостатков, поэтому в настоящее время большое внимание уделяется каталитическим системам на основе лантаноидов. В работах Ю. Б. Монакова и сотрудников [3] было установлено, что лантаноидные катализаторы обладают рядом преимуществ по сравнению с титановыми систе мами. В процессе полимеризации синтезируется высоко стереорегулярный 1,4-цис-полимер и не образуются олигомеры диенов и гель фракция полимеров. А также лантаноидные каталитические системы позволяют полу чать вулканизаты, более устойчивые к старению. [5]. В Российской Федерации происходит процесс перехода промышленности синтетического каучука с титановых катализаторов полимеризации сопряженных диенов на неодимовые.

Каталитический комплекс на основе лантаноидов обычно представляет собой четырехкомпонентную систему, в которой первый компонент – соединение лантаноида, второй – диен, третий – алюминийорганическое соединение и четвертый – хлорирующий агент [4]. Наибольшую активность в ряду лантаноидов проявили не одимовые катализаторы. Самые распространенными соединениями неодима, которые используются в качестве компонента каталитической системы, являются: хлориды неодима со спиртами, алкоголяты неодима, карбокси латы неодима, фосфат и фосфонат неодима и др. [5]. Широко исследуемыми и применяемыми для промышлен ного производства, являются каталитические системы на основе фосфата и карбоксилатов неодима.

В научном центре СИБУРа по химическим технологиям ООО «НИОСТ», в лаборатории синтеза каучу ков, проводятся исследования процесса синтеза полидиенов на основе различных соединений неодима. В данной работе представлена разработанная нами каталитическая система на основе версатата неодима в процессе поли меризации изопрена.

Реакцию полимеризации проводили в реакторе Buchi Glas Uster типа Polyclave с объемом чаши 2 литра.

Данный реактор является реактором идеального смешения периодического действия адиабатического типа.

Было изучено влияние типа хлорирующего агента на активность каталитической системы на основе версатата неодима и свойства полиизопрена. В качестве хлорирующих агентов использовали диэтилалюминий хлорид (ДЭАХ), этилалюминийсесквихлорид (ЭАСХ), тетрахлорид кремния (SiCl4) и диизобутилалюминийхло рид (ДИБАХ). Результаты исследований приведены в таблице.

Таблица Влияние типа хлорирующего агента на выход полиизопрена. Условия полимеризации: Концентрация изо прена 13% мас;

температура полимеризации 40°С;

время полимеризации – 4 ч Мn10- Mw10 Mw/Mn Концен- Соот- Соот- Применяе- Конвер- Содержание 3 - трация Nd, ние ние мый хлорид сия изо- звеньев, % ммоль/ кг прена, Alобщ/Nd H/Nd, 1,4-цис 3, изопрена, мол. мол. % мас.

ЭАСХ 1,6 19,1 3,3 35 525 2306 4,39 95,8 4, 1,6 19,1 3,3 SiCl4 11 98 430 4,36 94,4 5, ДЭАХ 1,6 19,1 3,3 98 604 1846 3,05 97,1 2, ДЭАХ 1,5 16,8 3,6 62 467 1513 3,24 97,3 2, ДИБАХ 1,5 16,8 3,6 71 432 1261 2,92 96,9 3, Из полученных данных следует, что наиболее активная каталитическая система образуется при исполь зовании в качестве хлорирующего агента ДЭАХ. В данных условиях образуется также полимер с узким молеку лярно-массовым распределением (ММР, Мw/Mn) и наиболее высоким содержанием 1,4-цис-звеньев. Наименее активная система получается с применением SiCl4, полимер характеризуется достаточно широким ММР и низ ким содержанием 1,4-цис-звеньев. С использованием в качестве хлорирующего агента ЭАСХ образуется также малоактивная система, полимер имеет широкое ММР и низкое содержание 1,4-цис-звеньев. Применение ДИБАХ позволяет получать в данных условиях формирования комплекса и проведения полимеризации активную катали тическую систему, полимер имеет узкое ММР, содержание 1,4-цис-звеньев меньше, чем с применением ДЭАХ.

Секция 11. ПЕРЕРАБОТКА УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ На рисунке представлено влияние типа хлорирующего агента на кинетику полимеризации с использо ванием каталитической системы на основе версатата неодима.

Рис. Влияние типа хлорирующего агента на скорость полимеризации (оп. 1 с ДЭАХ, оп. 2 с ЭАСХ).

Условия полимеризации: соотношение Alобщ/Nd=23, соотношение ДИБАГ/Nd=1, концентрация неодима 1,6 ммоль/кг, температура полимеризации 60°С, время полимеризации 4 ч, концентрация изопрена 13,8% масс Таким образом, установлено, что наиболее эффективным агентом для хлорирования в процессе полиме ризации изопрена на версатате неодима является ДЭАХ. В качестве альтернативного агента можно использовать ДИБАХ.

Полученные экспериментальные данные в дальнейшем могут служить основой для разработки матема тического описания процесса полимеризации изопрена на неодимовой каталитической системе.

Литература Химия и технология синтетического каучука:учебное пособие для ВУЗов/ Под ред. Л.А.Аверко-Антонович. – М.:

1.

КолосС: Химия, 2008. – 357 с.

Технология синтетических каучуков: Учебник для техникумов/Под ред. Т.В. Башкатов, Я.Л.Жигалин. – Л.:

2.

Химия, 1987. – 360 с.

Каталитическая полимеризация 1,3-диенов/Под ред. Ю.Б.Монаков, Г.А.Толстиков. - М.: Наука, 1990. - 211 с.

3.

Высокомолекулярный соединения/Под ред. А.М.Шур. – М.: Высшая школа, 1981. – 656 с.

4.

5. Neodymium Based Ziegler Catalysts-Fundamental Chemistry/ Volume Editor Nuyken O. - Springer, 2006. - 297 p.

АТМОСФЕРНАЯ ПЕРЕГОНКА НЕФТИ А.Е. Галуза Научный руководитель доцент Е.А. Кузьменко Национальный исследовательский Томский политехнический университет, г.Томск, Россия Технология первичной перегонки нефти имеет целый ряд принципиальных особенностей, обусловлен ных природой сырья, и требованиями к получаемым продуктам. Нефть как сырье для перегонки обладает сле дующими свойствами: имеет непрерывный характер выкипания, невысокую термическую стабильность тяжелых фракций и остатков, содержащих значительное количество сложных малолетучих и практически нелетучих смо листоасфальтеновых и серо-, азот- и металлоорганических соединений, резко ухудшающих эксплуатационные свойства нефтепродуктов и затрудняющих последующую их переработку [1].

Технологические схемы установок первичной перегонки нефти обычно выбираются для определенного варианта переработки нефти - топливного или топливно-масляного [2].

При неглубокой переработке нефти по топливному варианту перегонка ее осуществляется на установ ках AT (атмосферных трубчатках);

при глубокой переработке – на установках АВТ (атмосферно-вакуумных трубчатках) топливного варианта и при переработке по масляному варианту – на установках АВТ масляного варианта. Если установки AT имеют только атмосферный блок, то установки АВТ – блоки атмосферной и ваку умной перегонки нефти и мазута соответственно. Иногда строят установки ВТ (чаще как секции маслоблока или для получения остаточного битума).

Сырьем установок первичной перегонки служат нефть и газовый конденсат.

Физико-химические свойства нефтей и составляющих их фракций предопределяют выбор ассортимента и технологию получения нефтепродуктов. При определении направления переработки нефти и газового конден сата стремятся по возможности максимально полезно использовать индивидуальные особенности их химическо го состава.

ПРОБЛЕМЫ ГЕОЛОГИИ И ОСВОЕНИЯ НЕДР Выбор направления переработки нефти и ассортимента получаемых нефтепродуктов определяется фи зико-химическими свойствами нефти, уровнем технологии нефтеперерабатывающего завода и настоящей по требности хозяйств в товарных нефтепродуктах.

Выбор технологической установки переработки нефти зависит от фракционного состава нефти.

Для перегонки легких нефтей с высоким выходом фракций до 350 С (50–60 %), повышенным содержа нием растворенных газов (1,5 – 2,2 %) и бензиновых фракций (20–30 %) целесообразно применять установки АТ двукратного испарения. Для перегонки стабилизированных нефтей постоянного состава с небольшим количест вом растворенных газов (до 1,2 % по С4 включительно), относительно невысоким содержанием бензина (12– %) и выходом фракций до 350°С не более 45 % применяют установки АТ однократного испарения. Нефти со средним уровнем содержания растворенного газа (около 1 %) и бензина (18– 20 %) перегоняют на установках АТ с предварительным испарением [3].

В ходе работы были рассмотрены 11 вариантов нефти с различным составом. По содержанию отдель ных узких фракций можно определить количественное содержание бензиновой фракции (Б.Ф.) и дизельной фракции (Д.Ф.) во всех составах.

В ходе лабораторных исследований нефти были определены температуры выкипания узких фракций, плотность, показатель преломления, молекулярная масса и выход отдельных фракций.

Таблица Выход бензиновой и дизельной фракций в % масс.

Выход, % масс.

Фракция 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Б.Ф. (н.к.–180 С) 26,35 16,05 22,11 10,676 63,18 58,03 66,46 28,95 55,49 30,57 19, Д.Ф. (240–350 С) 20,55 24,25 22,05 33,27 10,93 14,48 10,29 23,4 14,28 19,48 23, Исследуя нефти относительно содержания бензиновой и дизельной фракций, можно сделать вывод, что оптимальной схемой для переработки нефтей № 5, 6, 7 и 9 является схема с установкой двукратного испарения нефти с целью получении бензина, т.к. более 50% состава этих нефтей приходится на фракцию с температурой кипения 60 – 180 С. Для переработки нефтей № 2, 4 и 8 оптимальной является схема с установкой однократного испарения нефти, т.к. в состав этих нефтей входит большое количество тяжелых углеводородов с температурой выкипания более 180 С.

Таблица Плотность бензиновой и дизельной фракций Плотность, кг/см Фракция 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Б.Ф. (н.к.–180 С) 0,698 0,726 0,701 0,726 0,68 0,698 0,613 0,697 0,691 0,713 0, Д.Ф. (240–350 С) 0,858 0,852 0,856 0,819 0,845 0,842 0,84 0,844 0,838 0,834 0, Из таблицы видно, что бензиновая фракция обладает меньшей плотностью, чем дизельная во всех вари антах составов нефтей. Температура выкипания фракции с меньшей плотностью ниже температуры выкипания тяжелых углеводородов, следовательно бензиновая фракция при разгонке будет отделятся быстрее дизельной.

Расчет колонны отбензинивания проводился для всех 11 вариантов нефтей при одинаковом расход пи тания равном 150000 кг/ч.

В ходе расчета были определены основные характеристики колонны отбензинивания, такие как флег мовое число, оптимальное количество тарелок, объемный расход пара, тарелка питания и др. Также были рас считаны основные размеры колонны – диаметр, высота.

Литература Суханов, Василий Павлович. Переработка нефти. — М.: Высшая школа, 1974. — 336 с.

1.

2. http://www.bestreferat.ru/referat-93452.html 3. http://www.osoboekb.ru/techno_npz.htm ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РЕЦИРКУЛЯЦИИ НОРМАЛЬНЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОЦЕССА ИЗОМЕРИЗАЦИИ Е.О. Горда Научный руководитель доцент Н.В. Чеканцев Национальный исследовательский Томский политехнический университет, г. Томск, Россия Основным направлением развития отечественной нефтепереработки должно стать ее углубление и по вышение качества нефтепродуктов. При этом необходимо снизить экспорт нефти и низкокачественных нефте продуктов. Главная задача, стоящая перед нефтеперерабатывающей промышленностью в свете планируемого в ближайшее время вступления России в ВТО, – переход на европейское качество российских нефтепродуктов путем введения в стране европейских требований к экологическим параметрам продукции нефтепереработки и нефтехимии. Требования к экологическим характеристикам топлив в настоящее время воспринимается как одно из условий присутствия на международном рынке нефтепродуктов[2, 4].

Секция 11. ПЕРЕРАБОТКА УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ С принятием новых стандартов автомобильного топлива «Евро-4» и «Евро-5» появилась проблема уменьшения ароматических углеводородов в товарных бензинах. Данная проблема усложняется тем, что основ ным процессом производства высокооктановых бензинов является каталитический риформинг, в процессе кото рого получается бензин с высоким октановым числом, но и с высоким содержанием ароматики. Основным усло вием производства бензинов с низким содержанием ароматических соединений и высоким октановым числом является производство неароматических высокооктановых компонентов.

К одному из наиболее перспективных способов улучшения эксплуатационных характеристик бензина относится процесс каталитической изомеризации н-парафинов в присутствии водорода с образованием смеси разветвленных насыщенных углеводородов с повышенным октановым числом [2, 3].

Нормальный пентан является одним из основных компонентов сырья процесса изомеризации, его со держание достигает 35 масс. % Однако в однопроходной схеме, использующейся на установке Л-35-11/300, глу бина превращения н-пентана невелика и не превышает 60–65 %. В связи с этим представляется логичным прово дить рецикл непрореагировавшего нормального пентана.

Также было показано, что высокое содержание изопентана в поступающем сырье (до 16 масс. %) для целого ряда месторождений нефти снижает степень превращения сырья продукт [1]. При этом более эффектив ной становится технологическая схема процесса, которая включает стадию деизопентанизации.

Из всего вышесказанного следует, что необходимым условием дальнейшего развития процесса изоме ризации является применение рециклов непрореагировавших нормальных углеводородов вместе и деизопентани зацией поступающего сырья.

В связи с этим, в работе проведены расчеты на модели технологической схемы процесса изомеризации с рециркуляцией непрореагировавшего н-пентана деизопентанизацией поступающего сырья.

Вместе с тем, развитие методов математического моделирования и их конкретное применение для ре шения научно-прикладных задач, открыло новые возможности для повышения эффективности процесса катали тической переработки прямогонных бензинов на Рt-контакте. Поэтому, для решения поставленной задачи наибо лее эффективно использовать метод математического моделирования.

На кафедре химической технологии топлива и химической кибернетики были созданы компьютерные моделирующие системы, позволяющие проводить расчеты процесса каталитической изомеризации. Основу та кой системы составляет математическая модель, которая базируется на физико-химической сущности процессов превращения углеводородов на Pt- катализаторах. Кроме того, система максимально учитывает фактические данные по эксплуатации различных платиновых катализаторов на различных НПЗ России.

Данные компьютерные моделирующие системы позволяют вести непрерывный мониторинг работы промышленных установок каталитического риформинга и изомеризации бензинов. Благодаря накопленной базе данных по различным катализаторам, программы позволяют прогнозировать изменение текущей активности катализатора и качество получаемой продукции, прогнозировать и оптимизировать процессы переработки угле водородного сырья.

В данной работе исследовалось влияние рециркуляции н-пентана на эффективность процесса изомери зации.

В таблице 1 показан состав изомеризата Таблица Состав изомеризата (дата отбора 15.10 2010) Вещество Сырье, % масс. Изомеризат,% масс.

C1 0,00 0, C2 0,00 0, C3 0,00 1, n-C4 0,00 0, i-C4 0,00 0, n-C5 32,26 13, i-C5 13,98 39, n-C6 18,28 4, 2-метилпентан 13,98 11, 3-метилпентан 7,53 6, 2,2-диметилбутан 0,00 12, 2,3-диметилбутан 1,08 4, n-гептан 0,00 0, сумма C7 0,00 0, циклопентан 4,30 4, метилциклопентан 6,45 1, метилгексан 1,08 0, бензол 1,08 0, Как видно из таблицы 1, рецикл необходимо проводить для н-пентана, так как это вещество в большом количестве содержатся в продуктах процесса изомеризации. Также в сырье содержится большое количества изо пентана, из чего следует, что необходимо проводить предварительную деизопентанизацию сырья.

ПРОБЛЕМЫ ГЕОЛОГИИ И ОСВОЕНИЯ НЕДР Таблица Результаты схемы изомеризации с применением рецикла н-пентата О.Ч. изомеризата О.Ч. изомеризата с Прирост октанового Дата отбора без рецикла пентана рециклом пентана числа 01.10.2010 85,0 90,31 5, 05.10.2010 84,82 87,15 2, 23.09.2010 84,44 87,03 2, 25.09.2010 84,88 87,16 2, Как видно из таблицы 2, применение рецикла по н-пентану дает увеличение октанового числа на 2,2–5, пункта в зависимости от состава сырья. Это происходит за счет смещения равновесия реакции в сторону образо вания изопентана.


Также была проведена оценка эффективности функуионирования технологической схемы с деизопента низацией.

Таблица Исследование схемы с деизопентанизацией Октановое число по исследовательскому методу Дата Продукт (без деизопентаниза Продукт Прирост ции) 01.10.2010 85,0 89,2 4, 05.10.2010 84,8 86,9 2, 23.09.2010 84,4 86,8 2, 25.09.2010 84,8 87,0 2, Как видно из таблицы 3, при деизопентанизации сырья октановое число увеличивается в пределах 2,2– 4,2.

Таким образом, применение схем изомеризации с предварительной деизопентанизаций сырья и рецикла непрореагировавшего н-пентана позволяет повысить эффективность процесса изомеризации.

Применение метода математического моделирования позволяет выбирать наиболее оптимальную схему в зависимости от состава сырья, поступающего на установку. Кроме того, с помощью разработанной модели процесса изомеризации представляется возможным расчет оптимальной схемы не только для данной установки, но и для любых установок изомеризации.

Литература Горда Е.О., Чеканцев Н.В. Исследование возможности увеличения глубины переработки сырья в процессах 1.

каталитического риформинга и изомеризации // Химия и химическая технология в XXI веке: Материалы Х Юбилейной всероссийской конференции студентов и аспирантов. – Томск, ТПУ, 13–15 мая 2009. – Томск: Изд.

ТПУ, 2009. – С. 212–213.

Рабинович Г.Л., Парпуц О.И., Жарков Б.Б. Технология получения высокооктановых бензинов, соответствующих 2.

европейским стандартам, на базе риформатов // Мир нефтепродуктов. Вестник нефтяных компаний, №7.– 2007. – С. 26–30.

Рябов В.А. Углубление переработки нефти и повышение качества нефтепродуктов – основное направление 3.

развития отрасли мир нефтепродуктов // Вестник нефтяных компаний №7. – 2007 г.

Усакова Н.А., Емельянов В.Е., Демина Л.В. Тенденции в области производства автомобильных бензинов. // 4.

Нефтепереработка и нефтехимия. – 1999. – №1.– С.14–16.

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ ПРОМЫШЛЕННОЙ УСТАНОВКИ КАТАЛИТИЧЕСКОГО РИФОРМИНГА БЕНЗИНОВ КИНЕФ Л-35/11- К.А. Грибанова Научный руководитель доцент Н.В. Чеканцев Национальный исследовательский Томский политехнический университет, г. Томск, Россия Каталитический риформинг является важнейшим процессом современной нефтепереработки и нефте химии [1]. Он служит для одновременного получения высокооктанового базового компонента автомобильных бензинов, ароматических углеводородов – сырья для нефтехимического синтеза, водородосодержащего газа и технического водорода. Кроме того, это самый распространенный метод каталитического облагораживания пря могонных бензинов. Установки каталитического риформинга имеются практически на всех отечественных и зарубежных нефтеперерабатывающих заводах. В данной работе был произведен мониторинг установки катали тического риформинга бензинов КИНЕФ Л-35/11-600.

Для повышения эффективности любого процесса, поиска оптимальных технологических условий его проведения, повышения выхода и качества продукта при минимальных затратах используются методы матема тического моделирования и разработанные на их основе технологические моделирующие системы [2].

Адекватная компьютерная моделирующая система позволяет:

Секция 11. ПЕРЕРАБОТКА УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ проводить прогнозные расчеты параметров процесса с учетом специфики перерабатываемого сырья и технологических условий, типа загруженного катализатора;

исследовать влияние режимов работы установки на селективность процесса и коксонакопление;

тестировать катализаторы в условиях конкретной технологии и заданного углеводородного состава сы рья;

в режиме реального времени определять оптимальные технологические параметры проведения процес са на действующем производстве и тем самым увеличить объем основной товарной продукции (при требуемом качестве).

Ранее на кафедре ХТТ ТПУ была разработана компьютерная моделирующая система (рис. 1) «Актив ность», базирующаяся на физико-химической сущности протекающих процессов. Система учитывает реакцион ную способность углеводородов, дезактивацию катализатора, а так же влияние технологических параметров процесса.

Рис. 1. Диалоговое окно программы «Активность»

Важной характеристикой работы катализатора является изменение его активности в течение межреге нерационного периода, которая зависит от множества параметров (рис. 2). Согласно графику установка работает в режиме, в котором текущая активность катализатора отличается от оптимальной активности незначительно, что может быть объяснено проведением процесса на установке Л-35-11/600 в благоприятном для катализатора режиме. Активность катализатора падает с 06.09.2009 по 09.10.2009 (от 0,92 до 0,6) в связи со старением и отрав лением катализатора, а так же закоксованностью и различным составом сырья.

Рис. 2. Сравнение текущей и оптимальной активности Также в ходе работы было исследовано влияния температуры и давления на процесс каталитического риформинга в интервалах 455-595 С и от 18 до 25 атм. В качестве исследуемых параметров были выбраны зна чения октанового числа и содержания кокса на катализаторе.

ПРОБЛЕМЫ ГЕОЛОГИИ И ОСВОЕНИЯ НЕДР С повышением температуры в реакторах на 50 С, октановое число возрастает на 7 пунктов, достигая значения 89,7. Данный эффект объясняется тем, что ароматические углеводороды, содержание которых с ростом температуры возрастает, обладают способностью повышать октановое число продукта.

Одним из важнейших параметров, влияющих на длину межрегенерационный периода и на процесс ри форминга в целом, является содержание кокса.

Содержание кокса с повышением температуры на 50 С растет, его значение повышается на более чем на 1 %. Данное явление объясняется тем, что с повышением температуры увеличивается скорость всех химиче ских реакций риформинга, в том числе реакции поликонденсации ароматических углеводородов, в результате которой образуется кокс. Эти реакции являются эндотермическими, поэтому повышение температуры сдвинет равновесие в сторону образования кокса.

При увеличении давления в реакторе, степень ароматизации сначала увеличивается незначительно, а за тем уменьшается (на 2 пункта). Это связано с тем, что при увеличении общего давления в системе, которое по вышается за счет увеличения подачи ВСГ, парциальное давление водорода растет. Это термодинамически небла гоприятно для реакции дегидроциклизации, поскольку в результате нее образуется водород, и увеличение парци ального давления водорода приведет к сдвигу равновесия в сторону исходных веществ.

Содержание кокса с повышением давления на 10 атм сначала незначительно падает, затем растет. Его значение повышается на более чем на 1 %. Это связано с тем, что ароматика сильно конденсируется, вследствие чего происходит гидрирование кокса. В результате конкуренции этих двух процессов наблюдается экстремум на зависимости степени превращения ароматики от давления.

С повышением давления в реакторах на 10 атм, значение октанового числа сначала незначительно воз растает, на 1 пункт, достигая значения 90,3. А после уменьшается до значения 89,1. Данный эффект связан с уменьшением степени ароматизации сырья. В связи с этим выход риформата первоначально увеличивается на 0, %, после чего снижается на 1,4 %.

Таким образом, в ходе работы было получено, что оптимальным давлением по реакторам является атм. При этом степень ароматизации будет максимальна и достигает 17 %, количества накопленного на катализа торе кокса минимально и составляет 1,19 % от веса катализатора, октановое число максимально и равно 90, пунктам. При таких условиях достигается максимальный выход риформата, который составляет 86,91 %. При выборе оптимальной температуры следует исходить из экономических соображений: больший срок работы ката лизатора или большее октановое число продукта.

Из приведенных исследований процесса риформинга на установке Л-35-11/600 можно сделать вывод, что установка работает в достаточно благоприятном режиме. Компьютерный расчет с помощью интеллектуаль ной системы «Активность», выполняемый с использованием физико-химических моделей, позволяет качествен но и количественно оценить оптимальные режимы эксплуатации катализаторов.

Литература Овчаров, Сергей Николаевич. Риформинг индивидуальных углеводородов и бензинов с водородом и без 1.

водорода / С. Н. Овчаров, И. М. Колесников ;

Российский государственный университет нефти и газа им. И. М.

Губкина. — М. : Нефть и газ, 2006. — 420 с.

Кравцов, Анатолий Васильевич. Компьютерное прогнозирование и оптимизация производства бензинов :

2.

Физико-химические и технологические основы / А. В. Кравцов, Э. Д. Иванчина. — Томск : STT, 2000. — 192 с.

ИССЛЕДОВАНИЕ МОДЕЛЕЙ МНОГОКОМПОНЕНТНОЙ РЕКТИФИКАЦИИ И.А. Грязнова, А.В. Вольф Научный руководитель доцент М.А. Самборская Национальный исследовательский Томский политехнический университет, г. Томск, Россия Процессы разделения многокомпонентных смесей очень широко распространены в химической про мышленности, особенно в нефтехимической ее отрасли. Разделение нефти на фракции является необходимым процессом после промышленной подготовки углеводородного сырья к переработке, так как ректификация обес печивает эффективный, удобный и экономически выгодный способ переработки отдельных фракций нефти в топлива и смазочные материалы. Эффективный контроль ректификационных систем, основанный на использо вании достижений математического моделирования, способствует повышению выхода продукции, улучшению ее качества, уменьшению энергопотребления, увеличению мощности установки, повышению безопасности про цесса и т.д. [2].


Разработку ресурсоэффективных технологий и управление сложными технологическими системами не возможно представить без использования метода математического моделирования, который позволяет проводить исследования сложных процессов на математических моделях без значительных вложений средств. Кроме того, применение моделирования в химической технологии обеспечивает возможность быстрого расчета параметров на стадии проектирования и во время эксплуатации установки, как в стационарном режиме ее работы, так и во время внештатных ситуаций [1].

Процессы разделения в ректификационных колоннах нелинейны, более того, высокие требования к ка честву продукции и производительности, жесткие природоохранные ограничения и экономические соображения требуют работы установок вблизи границы допустимой области параметров. В таких случаях линейные модели, построение которых существенно проще, по своей сути неспособны описать большое количество важных физи Секция 11. ПЕРЕРАБОТКА УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ ко-химических явлений, протекающих в приграничной области. Поэтому качественный контроль ректификаци онных колонн требует развития стратегий управления, основанных на нелинейных моделях.

Принципиально все виды математического моделирования можно разделить на фундаментальные, ста тистические/эмпирические и гибридные, которые различаются, прежде всего, количеством информации о про цессе и тем, как можно эту информацию связать для построения математической модели, адекватно описываю щей интересующие нас особенности этого процесса.

Фундаментальное моделирование, являющееся предпочтительным, используется в тех случаях, когда информации о процессе достаточно, чтобы составить материальные и тепловые балансы и уравнения равновесия.

Применение фундаментальных моделей ограничено из-за сложности их структуры и большого числа параметров.

Эти модели, известные также как модели «первого принципа», обычно содержат порядка 10 2 – 103 нелинейных дифференциальных уравнений и примерно столько же уравнений алгебраических.

Эмпирические модели могут быть получены в отсутствие априорных физических данных, для их по строения наиболее значимой является информация входа–выхода процесса, полученная при эксплуатации (изме рения технологических параметров), модели построены по принципу «черного ящика» и не требуют понимания сущности протекающих процессов.

Сочетание фундаментальных и статистических моделей в рамках гибридного моделирования использу ют для преодоления слабых сторон обоих типов моделирования, создания наиболее точных моделей, адекватно описывающих процесс.

Инженерам часто приходится сталкиваться с понятием степеней свободы системы, которые должны быть заданы при проектировании и которые необходимо контролировать при эксплуатации. Для расчета степе ней свободы исследуемой модели ректификационной колонны фракционирования нефти был применен подход [3], основанный на разбиении химико-технологической системы сложной структуры на стандартные процессные единицы, соединенные технологическими связями. Рассчитывается число степеней свободы каждой процессной единицы и каждой связи и общее число степеней свободы химико-технологической системы определяется путем суммирования степеней свободы отдельных элементов [3].

Разработана математическая модель ректификационной колонны, для которой выполнен расчет степе ней свободы по методу, изложенному выше. Колонна представляет собой односторонний возврат с преобразова телем фазового состояния (отпарная или конденсационная колонна), число степеней свободы: ЧСС=k+3 (где k – число компонентов питания). Поскольку заданы параметры питания – температура, давление мольные расходы компонентов, остается единственная степень свободы.

Исследование этой модели проводилось с помощью программного продукта, разработанного американ ской фирмой Simulation Sciences Inc., PRO II. В этой программе была построена фундаментальная модель колон ны фракционирования нефти, изучены способы заполнения единственной степени свободы. Для заполнения сте пени свободы использованы различные варианты задания спецификаций (некоторых математических зависимо стей между специфицируемой и переменной величиной).

По результатам моделирования и расчетов можно сделать следующие выводы:

1) При задании в спецификации постоянного флегмового числа, как функции теплоты, забираемой в конденсаторе, получаем единственное решение системы уравнений модели, т.е. единственное стационарное со стояние. Можно задавать не только мольное флегмовое соотношение, но и массовое, и объмное соотношения, хотя они связаны между собой по-разному. Например, мольная и массовая величины связаны между собой через молярную массу, которая не является функцией температуры, массовое же флегмовое число и объмное связаны через плотность, которая является нелинейной функцией температуры. Тем не менее, в результатах расчета мож но увидеть, что решение при таком варианте замыкания системы единственное.

2) Если степень свободы определить, задав мольный расход одного из компонентов, как функцию теп лоты, отбираемой в конденсаторе – для многокомпонентной смеси возможно существование нескольких реше ний, т.е. множественность стационарных состояний, с различными флегмовыми числами и нагрузками на кон денсатор, т.е. с различными эксплуатационными затратами. Аналогичные результаты получаются и для энталь пии, и давлений потоков, заданных в качестве спецификаций.

3) Интересно, что при одних и тех же расходах компонентов в продуктовых потоках мольное флегмовое число можно регулировать в широких пределах, т.е. могут быть осуществлены разные технологические режимы работы данной ректификационной колонны, при задании различных спецификаций, согласно нижеприведенной таблице 1. Меняется мощность конденсатора и мольное флегмовое соотношение, а расходы компонентов выход ных потоков не меняются при замыкании систем уравнений по-разному.

Таблица Результаты осуществления различных технологических режимов – влияние на расход компонентов на выходе Мольн.

Мощность конденса- Расходы компонентов NBP 16/ NBP 57/ NBP 73 в Спецификация флегмовое потоке дистиллята, кмоль/сек,10- тора,Мккал/ час соотнош.

–0, Rмол = f(Q) 0,71 7,65/ 1,99/ 1, H(потока) = f(Q) –0,35 6,02 7,65/ 1,98/ 1, G(компонента) = f(Q) –0,37 7,51 7,65/ 1,98/ 1, P(потока) = f(Q) –0,38 8,9 7,65/ 1,97/ 1, ПРОБЛЕМЫ ГЕОЛОГИИ И ОСВОЕНИЯ НЕДР Обозначения: Rмол – мольное флегмовое соотношение, Н – энтальпия, G – расход, Р – давление, NBP – normal boiling point – нормальная температура кипения компонента сырья, Q – теплота Исходя из фактов, представленных выше, можно заключить, что в качестве заполнения степени свобо ды данной ректификационной колонны лучше выбирать постоянное флегмовое число, поскольку наблюдается единственность получаемого решения системы уравнений. В случае с выбором фиксированного мольного расхо да одного из компонентов, а также энтальпий или давлений потоков, как функции теплоты, отбираемой в кон денсаторе, заданных в качестве спецификаций, наблюдается множественность решений, следовательно, труднее найти оптимальные значения параметров ректификации, что снижает эффективность проектирования и управле ния процессом.

Литература 1. William L. Luyben// Industrial and Engineering Chemistry Research. 1996. Ind. Eng. Chem. Res. 35, 2204–2214.

2. Zalizawati Abdullah, Norashid Aziz, and Zainal Ahmad // Chemical Product and Process Modeling.– 2007. Volume 2.– Issue 3. – Article 12.– The Berkeley Electronic Press.

Бенедек П., Ласло А. Научные основы химической технологии. – Изд. Химия. – 1970, 3376 с.

3.

МОДЕРНИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ГИДРИРОВАНИЯ ВЫСШИХ АЛКАДИЕНОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА М.А. Гущина, Р.В.Романовский Научный руководитель доцент Е.Н. Ивашкина Национальный исследовательский Томский политехнический университет, г. Томск, Россия На сегодняшний день мировая нефтяная промышленность тесно связана с промышленностью нефтехи мии и органического синтеза. Активное взаимодействие нефтеперерабатывающих и нефтехимических произ водств повышает эффективность использования нефтяного сырья, а также значительно увеличивает доходы предприятий.

Сырьевой базой для производства синтетических моющих средств (СМС) являются линейные алкил бензолы (ЛАБ) и линейные алкилбензолсульфонаты (ЛАБС). Масштабное использование ЛАБ обусловлено тем, что он абсолютно безопасен для окружающей среды. Преимуществами ЛАБ являются также его высокая эффек тивность при использовании в качестве моющего средства и сравнительно низкая себестоимость.

Комплекс для производства ЛАБ, ЛАБС, включает в себя ряд технологически связанных блоков: пред варительного фракционирования смеси н-парафинов с числом углеродных томов в ней от 10 до 20;

дегидрирова ния фракции С10–С13;

фтористоводородного алкилирования бензола монооефинами.

Для гидрирования диолефинов до моноолефинов при производстве ЛАБ-ЛАБС применяется никелевый катализатор. Электронная конфигурация никеля – 3d8 4s2 – делает его сильным активатором водорода благодаря незаполненной внешней d-оболочке. Таким образом, согласно химической теории катализа, водород из молеку лярной формы переходит на поверхности катализатора в атомарную:

При этом никель настолько активен, что помимо диолефинов гидрируются также и моноолефины до н парафинов, что нежелательно в данном процессе. Для повышения селективности процесса и предотвращения гидрирования моноолефинов применяют отравление катализатора соединениями серы – диметилдисульфидом (ДМДС), с образованием NiS. При этом необходимо точно рассчитать оптимальное количество подаваемого ДМДС, при котором гидрироваться будут только диолефины. В конечном итоге следует достигнуть такого со стояния катализатора, при котором он отравлен достаточно сильно, чтобы не активировать превращение моно олефинов, но активировать превращение диолефинов.

Для решения этой задачи разработана программа расчета параметров процесса гидрирования, позво ляющая рассчитывать выход целевых продуктов и оптимальную подачу ДМДС в условиях нестационарности процесса. Входными данными являются состав и расход сырьевого потока, термобарические условия, состав и расход ВСГ, расход ДМДС.

Расчет оптимальной подачи ДМДС в реактор гидрирования проводится следующим образом. Проведем термодинамический анализ реакций в системе, состоящей из следующих элементов: Ni, NiS, H2, H2S, C2H6S2, CH4.

NiS + H2 = H2S + Ni (1) Ni + S = NiS (2) H2S = H2 + S (3) C2H6S2 + H2 + 2Ni = 2NiS + 2CH4 (4) C2H6S2 + 2H2 + Ni = NiS + 2CH4 + H2S (5) Секция 11. ПЕРЕРАБОТКА УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ Чтобы определить возможность протекания этих реакций, рассчитаем их константы равновесия при температуре 180 °C (температура начала процесса гидрирования). Термодинамическая константа равновесия определяется по уравнению:

Go RT ln K o где G° – энергия Гиббса [Дж/моль], R – универсальная газовая постоянная [Дж/(мольК)], K° – термо динамическая константа равновесия.

При расчете энергии Гиббса учитывается зависимость термодинамических функций от температуры:

rS f (T );

r H f (T );

c p f (T ) Тепловой эффект химической реакции определяется по теплотам образования веществ, входящих в ре акцию, в соответствии с законом Гесса:

N M H ni Hj nj H j.

r f f i1 j Зависимость энтальпии от температуры определяется из интегрального вида уравнения Кирхгоффа:

T rH T d H c (T )dt ;

r rp 298 rH rb H 298 (T 2 2982 ) H (T ) a (T 298) r r r rc 1 (T 3 2983 ) r c '( ) 3 T где rс – изменение теплоемкости реакционной смеси в ходе протекания химической реакции [Дж/(мольK)].

Реакции (4) и (5) можно исключить из рассмотрения, так как они протекают мгновенно и необратимо.

Это означает, что весь вводимый в реактор диметилдисульфид превращается в метан и соединения серы S -2.

Также из системы уравнений следует исключить реакции с участием элементарной серы, так как она моменталь но превращается в сероводород по реакции (3) или в сульфид никеля по реакции (2). Таким образом, первона чальная система уравнений упростилась до реакции (1).

В этой реакции изменение объма газообразных веществ не происходит, следовательно, K o = Kp = Kc = Kn. Это позволяет выражать константу сразу в мольных долях или количестве веществ водорода и сероводорода.

Go RT ln K,следовательно, K o o o RT e G Поставим перед собой задачу: найти равновесную концентрацию ДМДС по отношению к углеводород ному сырью в зависимости от мольного соотношения водород:диолефины и температуры. Будем считать, что зависимость константы равновесия от температуры и начальные концентрации газов в смеси известны. На рис.

представлена зависимость константы равновесия в системе {Ni, NiS, H2, H2S}.

Тогда в соответствии с уравнением равновесия:

n( H 2 S ) K (T ) ;

n( H 2 ) Выражая количество водорода через мольное соотношение l, получим:

n( H 2 ) l;

n( DO) Количество сероводорода в 2 раза больше вводимого количества диметилдисульфида:

n(H2S ) 2 n( ДМДС);

Сделав допущение, что ( DO) n(УВ);

n( DO) Получим количество диметилдисульфида, выраженное в ppm, по уравнению:

x( ДМДС ) l ( DO) K (T ) 106 ;

Mr ( ДМДС ) ( ДМДС ) l ( DO) K (T ) 106 ;

Mr (УВ) Учитывая адсорбцию, получим окончательное уравнение:

Mr ( ДМДС ) ( ДМДС ) A l ( DO) K (T ) 106 B;

Mr (УВ) На рис.1 показано, как зависит количество подаваемого диметилсульфида, соответствующее реальному технологическому режиму и рекомендуемое в качестве оптимального.

ПРОБЛЕМЫ ГЕОЛОГИИ И ОСВОЕНИЯ НЕДР Количество ДМДС, ppm 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 19.03.2 21.03.2 23.03.2 25.03.2 27.03.2 29.03.2 31.03.2 02.04. 010 010 010 010 010 010 010 Дата Оптим. кол-в о ДМДС Эксп. данные Рис. Зависимость изменения количества ДМДС от даты Данный график показывает, что данные, полученные с установки, имеют близкие значения с рассчитан ным оптимальным количеством ДМДС.

Литература Кравцов А.В., Иванчина Э.Д., Ивашкина Е.Н., Костенко А.В., Юрьев Е.М., Бесков В.С. Математическое 1.

моделирование каталитических процессов переработки углеводородного сырья // Катализ в промышленности.

– 2008. – №6. – С. 41 – Дуплякин В.К. Современные проблемы российской нефтепереработки и отдельные задачи ее развития // 2.

Российский химический журнал (Журнал Российского химического общества им. Д.И. Менделеева). – 2007. – т.

LI. – С. 11 – 12.

Кравцов А.В., Зуев В.А., Козлов М.А., Ивашкина Е.Н. и т.д. повышение эффективности производства линейных 3.

алкилбензолов путем сочетания заводского и вычислительного экспериментов // Переработка нефти. – 2009. – №10. – С.24–30.

ПОВЫШЕНИЕ РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССА КАТАЛИТИЧЕСКОГО РИФОРМИНГА БЕНЗИНОВ МЕТОДОМ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ В.В. Дериглазов Научный руководитель профессор Э.Д. Иванчина Национальный исследовательский Томский политехнический университет, г. Томск, Россия Современное положение России как поставщика сырых углеводородов и неконденсированных нефте продуктов, что требует интенсификации темпов и объемов добычи нефти, привело к накоплению целого ряда проблем в области недропользования.

Прежде всего, такой хищнический подход, как к недрам, так и к добытым ресурсам приводит к прямой зависимости экономики страны от изменчивого нефтяного рынка, когда периоды низких и высоких цен непред сказуемо меняются. В свете вышесказанного, является невозможным решить главную экономическую задачу – получить больше доходов с каждой единицы добытых углеводородных ресурсов. Иначе говоря, стоит проблема:

как наиболее эффективно использовать ресурсный потенциал для экономического роста страны.

Возможное решение данной проблемы заключается в следующем: нефти и газа нужно добывать не сколько возможно, а сколько необходимо для стабильного экономического развития страны. В этом случае ос новной долей экспорта будет являться не сырая нефть, а продукты нефтепереработки и нефтехимии с высокой добавленной стоимостью. Такой путь в отношении рационального использования нефтегазовых ресурсов бази руется на коренной модернизации нефтеперерабатывающего и нефтехимического комплексов страны: обновле ния оборудования, увеличения глубины переработки нефти, а также качества производимой продукции [1]. Учи тывая современные требования, предъявляемые к моторному топливу, а также потребность населения в нем, первоочередным этапом является совершенствование процесса каталитического риформинга. На территории Российской Федерации и стран СНГ он является базовым для производства высокооктановых бензинов.

Научные исследования в области катализа позволили улучшить катализаторы риформинга таким обра зом, что они обеспечивают выход продукта на уровне максимально бликом к термодинамически возможному.

Так, значение интегрального критерия – октанотонн в час, на 100 тонн переработанного сырья, для монометал лических катализаторов составлял 68 – 70;

для катализаторов серий КР, ПР, RG, R – 80 – 81. Поэтому дальней шее совершенствование технологии производства бензинов непосредственно связано с повышением уровня экс плуатации и правильным подбором катализатора [3].

Применение компьютерных моделирующих систем в этом случае является актуальным, ведь именно они позволяют проводить мониторинг работы установок каталитического риформинга с целью оптимизации технологического режима их работы. На кафедре химической технологии топлива и химической кибернетики Секция 11. ПЕРЕРАБОТКА УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ Томского политехнического университета разработана компьютерная моделирующая система «Активность»

основанная на нестационарной кинетической модели процесса каталитического риформинга, учитывающей как физико-химические основы превращения углеводородов на поверхности Pt – Re катализаторов, так и изменение состава перерабатываемого сырья. Такой подход к моделированию процесса каталитического риформинга по зволяет учесть практически все факторы, влияющие на дезактивацию катализатора в нестационарных условиях его работы [2].

С использованием программного комплекса «Активность» выполнен мониторинг работы промышлен ной установки ЛЧ-35-11/1000 ООО «КИНЕФ», на основании результатов которого была проведена оценка эко номической эффективности применения данной программы для совершенствования процесса каталитического риформинга.

Технико-экономическими показателями работы катализаторов установок риформинга являются октано вое число и выход стабильного катализата. Значение октанового числа стабильного катализата не может быть использовано как критерий технологического режима эксплуатации катализатора, так как этот показатель зави сит от требований выпуска той или иной марки автомобильного бензина. При оптимизации процесса и оценки его экономической эффективности объективным критерием служит степень использования потенциала катализа тора, которая численно равна отклонению рабочей активности от оптимальной. Минимальное отклонение соот ветствует максимальному увеличения выхода основной калькулируемой продукции – стабильного катализата процесса риформинга при заданном октановом числе за весь сырьевой цикл его работы. Подбор оптимальных технологических условий эксплуатации катализатора, обеспечивающих максимальную степень его использова ния, является многофакторной задачей и зависит, прежде всего, от реакционной способности углеводородов – компонентов сырья.



Pages:     | 1 |   ...   | 6 | 7 || 9 | 10 |   ...   | 43 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.