ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Математические модели первой группы из "Управление установками каталитического крекинга" Математические модели первой группы в общем случае представляют собой системы нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных, описывающие изменение по времени и координате (объему) таких переменных, как относительный выход каждого из реагирующих обобщенных веществ и температура (уравнения материального и теплового балансов). В модель входят также выражения для скоростей превращення отдельных обобщенных веществ, а также краевые и начальные условия. [c.87] Уравнения составляют для элементарного объема аппарата на основании законов сохранения вещества и энергии. Методические принципы составления уравнений материального и теплового баланса неоднократно обсуждались в литературе, см. например, монографию [651. Остановимся подробнее на схемах реакций каталитического крекинга и факторах, влияющих на скорость их протекания. [c.87] Схемы реакций каталитического крекинга. Для описания каталитического крекинга нефтяного сырья применяются, как правило, многостадийные модельные схемы реакций. При выборе схем реакций обычно используются закономерности, выявленные либо в процессе эксплуатации установок, либо в результате специального экспериментального изучения процесса на пилотных, полупромышленных и промышленных установках. [c.87] Известно большое число вариантов схем реакций каталитического крекинга. [c.87] В выражениях (ПМ) — (П1-4) приняты следующие обозначения — константы скорости реакций Vj—стехиометрические коэффициенты здесь индексы обозначают с — сырье г — газ б —бензин л.к.г — легкий каталитический газойль т.к.г —тяжелый каталитический газойль к — кокс. [c.88] Как же установить, какая схема реакций адекватна конкретному процессу каталитического крекинга Для решения этой задачи была предложена методика [68], к обсуждению которой мы и перейдем. [c.89] Далее из равенства (1П-7) выделяют т независимых уравнений и получают из них т выражений скоростей реакции через концентрации и весовые коэффициенты. Полученные выражения подставляют в оставшиеся к—т уравнений. Система из к—т уравнений содержит неизвестные параметры, которые являются функциями только неизвестных весовых коэффициентов. [c.89] Проверка адекватности конкретного механизма реакции производится следующим образом [74] сначала проводятся все перечисленные выше процедуры, далее по отдельным опытам определяются значения и, если разброс полученных оценок велик, рассматриваемый механизм отбрасывается. [c.89] Достоинством этой методики является возможность получить оценки стехиометрических коэффициентов без знания кинетических констант [751. [c.89] Кинетика реакций каталитического крекинга. Скорости конкретных стадий реакции каталитического крекинга, входящие в уравнения. материального баланса (П1-6), (Н1-7), зависят от многих факторов от температуры, концентрации реагентов, активности катализатора, свойств реагентов и т. д. [c.90] Каждая стадия крекинга определяется своим значением Ко и Е. [c.90] Важным фактором, характеризующим кинетику процесса, является порядок протекающих реакций. Большинство исследователей принимают скорость крекинга исходного сырья пропорциональной концентрации в первой степени [66—691. Первый порядок имеют также другие элементарные стадии, связанные с расщеплением получаемых продуктов. [c.90] Другой точки зрения о порядке реакций придерживаются авторы работы [77], где указано, что аппроксимация имевшихся в их распоряжении экспериментальных данных уравнением реакции второго порядка не только обеспечивает хорошее совпадение, но и дает возможность упростить модель, позволяя не учитывать уменьшение плотности углеводородных паров по объему. [c.90] Переходя к влиянию активности катализатора на скорости реакций крекинга, отметим, что многие исследователи считают эту связь линейной [791, т. е. предполагают, что по мере падения активности катализатора скорость реакции падает пропорционально. [c.91] Влияние физических свойств сырья и его углеводородного состава на результаты процесса в рамках моделей первой группы предлагается учитывать как за счет изменения констант скоростей реакций, так и за счет изменения стехиометрических коэффициентов реакцпи. [c.91] Изучение кинетики показало, что при крекировании различных видов сырья константы скоростей реакции и скорости дезактивации катализатора могут различаться в 2—4 раза. [c.91] Влияние качества сырья на результаты крекинга учитывают и с помощью стехиометрических коэффициентов. При этом предполагают [81], что каждый упомянутый коэффициент является линейной функцией плотности сырья, температуры начала его кипения, и таких показателей, как содержание в нем легких фракций и температурой 50%-ной точки его выкипания. Введение подобных зависимостей незначительно увеличивая точность, существенно усложняет и без того исключительно сложную процедуру идентификации математической модели. [c.91] Такой подход к построению математической модели весьма перспективен, поскольку дает возможность в явном виде наиболее полно учесть главное действующее на процесс крекинга возмущение— изменение состава сырья. Однако использование модели требует большого объема экспериментальных исследований и применения специальных методов измерений — разделения на силикагеле с последующим масс-спектрометрическим анализом, что не всегда доступно в промышленных условиях. [c.92] Вернуться к основной статье