Введение к работе
Актуальность проблемы. Технический интерес представляет рост производительности установки каталитического крекинга с получением максимального количества бензина при переработке сырья,различающегося химическим фракционным составом.
Варьирование режимов работы установки и состава сырья приводит к изменению массы и химического состава коксоотдо-жений на катализаторе и,тем самым,режимов в регенераторе.
На установке каталитического крекинга НПЗ Шведт применяется высокоактивный цеолитсодержащий катализатор. Регенератор установки работает в транспортном режиме ыикросферичзского катализатора при скоростях газового потока выше 1,5 м/с.
^Представленные в литературе работы Дэвидсона И.Р.,Житомирского Б.М. и соавторов,Де Лаза и соавторов,Кришна А.С. и соавторов описывают промышленные регенераторы с явно выраженными кипящими слоями,при скоростях газового потока ниже I м/с.
Применение представлений и подходов описания двухфазного кипящего слоя к регенераторам с высокой скоростью псевдоожи-женного агента (o^Xft*) приведет к большим погрешностям при определении профилей концентраций Oj,00^,00,НА0,закоксован-ности катализатора и температур по высоте промышленного регенератора.
На это указывают в своих работах Кузнецов А.Н.,Басов Б.А., Мелик-Ахназаров Т.Х. и Гусев В.К..
Поэтому возникла необходимость разработать модель промышленного регенератора НПЗ Швадт,учитывая при этом совершенно конкретно условия установки каталитического крекинга в целом. В регенераторе установки каталитического крекинга есть три секции по высоте с плотностью катализатора 190 кг/м5,30 кг/м* 15 кг/м5соответственно.Наблюдаемые градиенты температур по высоте секций составляют 30 - 40 К.Нужно также учесть при создании математической модели,что в верхней секции регенератора наблюдается газофазное некаталитическое окисление СО в СО^.
- с -
Это требует применения неформальной модели окисления кокса,в которой учитываются скорости образования С0,С0г,Нг,0.
Для большой адекватности модели регенератора с работой установки была исследована кинетика окислительной регенерации закоксованного микрисфер'ического катализатора в лабораторном реакторе с кипящем слоем б безградиентных условиях.
Необходимость исследования окислительной регенерации закоксованного цеолитсодержащего катализатора установки каталитического крекинга НПЗ ^едт возникла по следующим причинам: в литература не приводятся данные об окислительной регенерации цеолитсодержащих катализаторов при невысоких степенях за-коксования ( yt о.?Яи«),применение кинетических уравнений,в которых диаметр коксовых частиц является параметром,затруднительно в промышленной практике,исследования окислительной регенерации зерен катализатора диаметром больше I мм,проведенные Жоровом Ю.М.,Рамашандраном П.А. и др.,мало пригодны для микросферических катализаторов со средним диаметром 60 - 70/^м полученные по литературным данным скорости выжига кокса в среднем на 50 - 100% отклоняются от наших экспериментальных.
Применение безградиентного реактора с кипящим слоем позволяет проводить исследования при скоростях газового по тока, превышающих скорости начала псевдоодижения микросферических частиц катализатора,что,в свою очередь,исключает возможность внешнедиффузионного торможения.
При эксплуатации регенератора мы наблюдали повышение за-коксованности катализатора на выходе из регенератора с 0,02 до 0,03 % мае,что отрицательно влияет на выход бензина.
Прикладная актуальность темы исследования заключается в нахождений эффективных технологических решений для понижения теперешней остаточной закоксованности катализатора до прежнего
уровня (^0,02 '/оное) при неизменной температуре регенерированного катализатора на выходе из регенератора и нахождении массы кокса,которую надо сжечь в регенераторе.
Теоретические и прикладные исследования в области регенерации требуют дальнейшего развития экспериментальных лабораторных методов,основанных на применении безградиентных реакторов, установления вида кинетических уравнений регенерации для новых микросферических катализаторов крекинга и развития неформальных моделей.
Цель работы. Целью работы является определение кинетических характеристик регенерации микросферического катализатора в безградиентных условиях и создание математической модели промышленного регенератора установки каталитического крекинга НПЗ Шведт.
С этой целью решили следующие задачи: I. создание автоматизированной установки для проведения окислительной регенерации микросферических катализаторов в кипящем слое безградиентного реактора
'I. изучение кинетики окислительной регенерации современных цеолитсодержащих катализаторов при закоксованности до 0,7 % и линейных скоростях газового потока,превышающих скорости начала псевдоожинения катализатора в iQ раз,
-
создание формальной (расходования кокса) и неформальной (образования C0,C0j,Hj.0) кинетических моделей окисления кокса
-
создание математической модели промышленного регенератора установки каталитического крекинга с учетом различий процессов в разных зонах регенератора,
-
моделирование работы промышленного регенератора на основе созданной математической модели регенератора установки каталитического крекинга НПЗ Шведт,
- n -б. получение рекомендации по интенсификации работы регенератора установки каталитического крекинга НПЗ Шведг.
Научная новизна. Применен реакторный узел для проведения окислительной регенерации ыикросфзрических катализаторов в кипящем слое в безградиентных по концентрациям и температуре условиях,кипящий слои создается прохождением газового потока снизу через слой ыикросферического катализатора при линейных скоростях газового потока 2,0 -2,5 см/с,что превышает скорость начала псевдоожижения в 20 раз.Создана автоматизированная установка для исследования кинетики окислительной регенерации в безградиентном кипящем слое и низкой закоксованности катализатора (=0,7 % мае).
Разработана неформальная кинетическая модель образования С0,С02и На0 при окислении кокса на основе представлений о промежуточных стадиях регенерации.Определена энергия активации образования кокс-кислородного комплекса молекулярного кислорода и энергия активации каталитического окисления СО в СО^. на катализаторе, которые составляют 121 кДж/моль и 25 кДж/моль соответственно.
Практическая ценность. Разработана математическая модель промышленного регенератора установки каталитического крекинга НПЗ іііведт,учитывающая протекание процесса в трёх секциях.
Математическое моделирование использовано для определения режимов работы регенератора,обеспечивающих остаточное содержание кокса не вьшз 0,02 % мае.
Для исключения нежелательного повышения температуры катализатора на выходе из регенератора при повышенной закоксованности отработанного катализатора.съём тепла в регенераторе составляет 20,- 25.-І0 кДж/ч,для чего установлен холодильник.
Модель,разработанные алгоритмы и программы для ЭВМ включаются в систему управления процессом каталитического крекинга НПЗ Шведт.
Объем работы. Диссертационная работа изложена на 191 странице машинописного текста,включая 31 рисунок, 19 таблиц,«2 приложения, и состоит из введения,четырех глав,общих выводов и списка литературы из 122 наименований.
