ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Особенности математических описаний процессов переработки нефтяных фракций из "Моделирование физико-химических процессов нефтепереработки и нефтехимии" Наиболее естественным для процессов нефтепереработки является использование так называемых технологических группировок. Можно, например, считать индивидуальными реагирующими веществами бензиновую фракцию, газ, мазут и т. п. Такой прием впервые был использован при кинетической обработке процессов термического и каталитического крекинга и оказался весьма плодотворным (см. гл. X). [c.76] К недостаткам такого метода следует отнести то, что обычно за непревращенное сырье принимается фракция продукта реакции, похожая по температурам начала и конца кипения на сырье. На самом деле эта фракция может значительно отличаться от сырья по ряду показателей вследствие химических превращений, приводящих к появлению новых веществ, выкипающих в тех же пределах температур, что и сырье. [c.76] Для использования технологической группировки удобен следующий прием [1]. Так как уже на начальных стадиях реакции часть углеводородов сырья подвергается химическим превращениям, то даже при небольшой длительности контанта химический состав сырья меняется. Следовательно, даже при самых мягких условиях состав исходного сырья в продуктах реакции меняется, и естественно принять, что на первой стадии сырье А полностью превращается в первичный продукт Л с теми же температурами начала и конца кипения. [c.76] Продукт А участвует далее в процессах более глубокого превращения, приводящих к образованию других продуктов процесса. При этом фракция продуктов реакции, выкипающая в тех жо пределах, что и сырье, считается продуктом реакции А , а не превращенным сырьем (сырье превращается полностью). [c.76] При таком подходе допускается некоторая неточность, связанная с тем, что процессы изменения химического состава сырья протекают не только на начальных стадиях, но и при более глубоком превращении, т. е. качество продукта АI меняется с изменением условий процесса. Однако этот подход позволяет получать весьма точные описания и учитывать воздействие рециркуляции на результаты реальных процессов, так как для сравнительно узкого интервала, в котором колеблется качество продукта А , фиксирование его свойств на некотором среднем уровне допустимо. [c.76] Упомянутый метод был применен [11 при описании промышленных процессов термоконтактного крекинга (ТКК), осуществляемого за счет разложения тяжелого нефтяного сырья в кипящем слое теплоносителя (кокса), и каталитического крекинга газойлей в движущемся слое шарикового катализатора. Особенно удобен этот метод для описания процессов глубокого разложения. [c.76] Следует отметить, что выбор метода объединения компонентов реагирующей смеси определяется еще и тем, как сильно влияют на результаты процесса изменения качественных показателей сырья — таких, как температура начала кипения, температура десятипроцентного отгона, плотность, коксуемость, содержание смол и воды, химический состав и т. д. Учет всех перечисленных факторов обычно чрезвычайно сложен, поэтому полезно иметь в виду следующее. [c.77] Если разрабатываемое описание предназначено для решения задач оптимального управления, то целесообразнее, создав структуру модели, уточнять ее коэффициенты при изменении качества сырья по результатам процесса. Это даст возможность точного описания процесса для различных типов сырья. Таким образом, нет необходимости заранее и точно создавать жесткое описание, учитывающее влияние всех перечисленных качественных показателей. Если разрабатываемое описание предназначено для решения задач оптимального проектирования, то можно определить его коэффициенты для трех-четырех видов сырья и затем вести проектирование для каждого вида раздельно. [c.77] Выбор групповых компонентов определяет дальнейшее изучение их взаимных превращений для создания математического описания. При этом исследователю должны быть известны ошибки измерения количеств групповых компонентов и характер перемешивания в аппарате. [c.77] При создании математических описаний процессов нефтепереработки необходимо учесть в математическом описании (обычно в величинах кинетических коэффициентов) информацию о влиянии на скорость процесса микропримесей в сырье (влаги, сернистых, азотистых, элементоорганических соединений). [c.77] Поскольку реальное число реакций очень велико, выбор химической схемы и определение коэффициентов химических уравнений для групповых компонентов сводятся к установлению такого минимального числа стадий, при котором все стехиометрические коэффициенты, найденные по экспериментальным данным, остаются практически (статистически) неизменными. [c.78] Минимальное число реакций при формальном описании процесса совпадает с числом независимых реакций. Независимой является такая реакция в сложной схеме, которая не может быть получена линейной комбинацией остальных реакций. [c.78] В противном случае по крайней мере для одной реакции ее коэффициенты можно получить линейной комбинацией коэффициентов других реакций. [c.78] Если проверка показала, что для имеющихся данных дисперсии величин v / или, что то же самое, величин а и Ь невелики, эта схема может быть использована для последующих расчетов. В противном случае следует рассмотреть более сложные схемы процесса. [c.80] Преимущество рассмотренного подхода состоит в том, что не требуется проведения сложной вычислительной работы, необходимой при расчетах по дифференциальным уравнениям необходимы лишь довольно простые вычисления по линейным алгебраическим соотношениям, что позволяет проверить применимость нескольких схем. [c.80] Оценка величин ц для разных типов сырья позволяет выбрать из них коэффициенты, зависящие от состава сырья (нестабильные), и коэффициенты, не меняющиеся для различного сырья (стабильные). В дальнейшем при переходе к новому типу сырья нужно уточнять значения только нестабильных коэффициентов. [c.80] Общее рассмотрение такого подхода [1] развито авторами работы [171 применительно к системам линейных дифференциальных уравнений. Ими получены условия определения числа независимых реакций и вид матрицы коэффициентов v y. Эта теория полезна для сложных ситуаций, когда выполненный ранее эксперимент не используется при формулировании стехиометрических уравнений. [c.80] Вернуться к основной статье