Моделирование работы промышленной установки каталитического крекинга. Диссертация тема работы Моделирование работы промышленной установки
 Скачать 1.1 Mb.
|
Химизм процесса каталитического крекингаВ температурных условиях процесса термодинамически обусловлено протекания большого числа химических реакций. К числу важнейших из них можно отнести следующие реакции [23]: крекинг высокомолекулярных парафинов с образованием парафинов и олефинов меньшей молекулярной массы; крекинг нафтеновых углеводородов с образованием нафтенов меньшей молекулярной массы и олефинов; деалкилирование алкилароматических углеводородов; крекинг олефиновых соединений с уменьшением их молекулярной массы. изомеризация парафинов и олефинов; перераспределение алкильных заместителей в ароматических компонентах; перераспределение водорода в ненасыщенных структурах; полимеризация ненасыщенных углеводородов; поликонденсация и коксообразование; Реакции процесса каталитического крекинга можно разделить на два основных типа: Первичный крекинг молекул газойля. Вторичное перераспределение и повторный крекинг крекированных продуктов. Химические превращения в процессе каталитического крекинга проходят по карбений – ионному механизму через стадию образования промежуточного соединения – нестабильного карбений-иона. Данная реакционная единица расщепляется по β-связи по отношению к положительно заряженному атому углерода, изомеризуется, соединяется с исходными соединениями и другими ионами. Реакциикрекинга. Парафиновые углеводороды крекируются на поверхности катализатора с образованием парафинов меньшей молекулярной массы с последующей изомеризацией и олефиновых углеводородов. C6H14→C2H6 + C4H8 С20Н42→С10Н22+С10Н20 Углеводороды с короткой цепью менее реакционноспособны, чем углеводороды с длинной цепью. При коротких цепях невозможно образование стабильных карбениевых ионов. Начальными продуктами -расщепления являются олефин и новый карбениевый ион. Новообразовавшийся карбениевый ион продолжит последовательность реакций в цепи. Реакцииизомеризации При каталитическом крекинге отмечается тенденция перегруппировки карбкатионов с образованием третичных ионов — более стабильных, чем вторичные и первичные ионы; они перегруппировываются и расщепляются, создавая разветвленные молекулы.   Реакции изомеризации обеспечивают: высокое октановое число бензиновой фракции; ценное химическое и оксигенатное сырье — фракции С3-С4. более низкую температуру помутнения дизельного топлива. Реакциипереносаводорода Перенос водорода — это бимолекулярная реакция, при которой одним из реагентов является олефин. В качестве примеров такой реакции можно назвать реакцию двух молекул олефинов и реакцию молекул олефина и нафтена. При реакции двух молекул олефина оба олефина должны поглощаться на смежных активных центрах. При перемещении водорода от одной молекулы к другой один из этих олефинов становится парафином, а другой — циклоолефином.     Водородный перенос олефинов преобразует их в парафины и ароматические углеводороды: При реакции нафтенов с олефинами нафтеновые соединения выступают в качестве доноров водорода. Они могут вступать в реакцию с олефинами с образованием парафинов и ароматических углеводородов:          Деаликированиеароматическихуглеводородовпротекаетс образованием ароматических углеводородов и нафтенов и соответствующего олефина       Крекингнафтеновыхуглеводородов.При крекинге нефтенов может одновременно происходить отщепление боковых цепей. На начальной стадии нафтеновые углеводороды с длинными алкильными цепями превращаются в алкилнафтеновые или алкилароматические углеводороды со сравнительно короткими боковыми цепями.       Деалкилирование циклоалканов протекает с перераспределением водорода. В результате в продуктах крекинга накапливаются арены и алканы, например: Бициклические циклоалканы в результате дециклизации, дегидрирование, деалкилирования и изомеризации дают начало образованию моноциклических аренов, циклогексанов, циклопентанов и алканов. Поликонденсацияикоксообразование       В основном коксообразование происходит в результате реакций получения ненасыщенных и полициклических ароматических углеводородов. Ненасыщенные углеводороды, такие как олефины, диолефины и полициклические олефины, являются очень реакционноспособными и при полимеризации образуют кокс: При каталитическом крекинге имеет место ряд одновременно протекающих реакций. Некоторые из них по своему характеру эндотермические, а другие — экзотермические. Суммарная теплота реакции обозначает полную (полезную) или суммарную теплоту реакции. В таблице 2.4 представлены результаты расчёта термодинамических параметров реакций процесса каталитического крекинга, определенные с применением квантово-химических методов расчета (Gaussian). Таблица 2.4 – Усредненные результаты реакций термодинамических параметров каталитического крекинга (T=503,85°С, Давление=1.08 МПа)
Регенерированный катализатор дает достаточное количество энергии для подогрева до температуры на выходе из райзера, для подогрева воздуха горения до температуры дымового газа, для возмещения эндотермической теплоты реакции и для компенсации любой потери тепла в атмосферу. Эта энергия образуется при сжигании кокса, получаемого в результате реакции крекинга. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||