Разработка двухфазной пузырьковой математической модели процесса окислительной регенерации катализатора крекинга

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Рұқсат ақылы немесе тек жазылушылар үшін

Аннотация

Данное исследование направлено на разработку математической модели процесса окислительной регенерации катализатора крекинга с учетом закономерностей протекания реакций, диффузии реактантов и гидродинамики процесса, с целью повышения эффективности технологии на основе моделирования полного цикла движения катализатора. С применением модели выполнена оценка границ существования пузырькового режима, параметров стабилизации кипящего слоя и оптимальных условий проведения процесса. Так, увеличение расхода воздуха до 27.8 м3/с приводит к росту рабочей скорости до 0.386 м/с, в связи с чем наблюдается разрушение кипящего слоя в регенераторе для частиц катализатора размером 4×10–5–1.6×10–4 м. Установлено, что для стабилизации кипящего слоя в регенераторе частиц размером 8×10–5–1×10–4 м расход воздуха не должен превышать 16.7 и 25 м3/с.

Толық мәтін

Рұқсат жабық

Авторлар туралы

Г. Назарова

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: silko@tpu.ru
Ресей, Томск

Е. Ивашкина

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Email: silko@tpu.ru
Ресей, Томск

А. Антонов

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Email: silko@tpu.ru
Ресей, Томск

И. Самсонов

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Email: silko@tpu.ru
Ресей, Томск

Әдебиет тізімі

  1. Sildir H., Arkun Y., Canan U., Celebi S., Karani U., Er I. Dynamic modeling and optimization of an industrial fluid catalytic cracker // J. Process Control. 2015. V. 31. P. 30.
  2. Губайдуллин И.М., Дубинец О.В. Моделирование процесса окислительной регенерации с учетом влияния паров воды // Доклады Башкирского университета. 2020. Т. 5. № 5. С. 311.
  3. Сайфуллина Л.В., Еникеев М.Р., Губайдуллин И.М. Программное обеспечение для моделирования процесса окислительной регенерации на многопроцессорных вычислительных системах // Башкирский государственный университет. 2013. С. 10.
  4. Жоров Ю.М. Моделирование физико-химических процессов нефтепереработки и нефтехимии. М.: Химия, 1978. С. 376.
  5. Саитгалина А.Д., Юнусов А.А. Математическое моделирование процесса окислительной регенерации закоксованных катализаторов на кинетическом уровне с использованием GPGPU // Суперкомпьютерные центры и задачи: труды Международной суперкомпьютерной конференции, Новороссийск, 20–25 сентября 2010. Москва: МГУ им. М.В. Ломоносова. 2010. C. 149.
  6. Reshetnikov S.I., Petrov R.V., Zazhigalov S.V., Zagoruiko A.N. Mathematical modeling of regeneration of coked Cr-Mg catalyst in fixed bed reactors // Chem. Eng. J. 2019. V. 380. P. 220.
  7. Toomey R.D., Johnstone H.F. Gas Fluidization of Solid Particles // Chem. Eng. Prog. 1952. № 48. P. 220.
  8. Kunii D., Levenspiel O. Bubbling bed model: Model for the Flow of Gas through a Fluidized Bed // Ind. Eng. Chem. Fundam. 1968. V. 7. P. 446.
  9. Stephens, G.K., Sinclair, R.J., Potter, O.E. Gas exchange between bubbles and dense phase in a fluidized bed // Powder Technol. 1967. V. 1. P. 157.
  10. Kato K., Wen C.Y. Bubble assemblage model for fluidized bed catalytic reactors // Chem. Eng. Sci. 1969. V. 24. P. 1351.
  11. Han I.S., Chung C.B. Dynamic modeling and simulation of a fluidized catalytic cracking process. Part II: Property estimation and simulation // Chem. Eng. Sci. 2001. V. 56. P. 1973.
  12. Ali H., Rohani S., Corriou J.P. Modelling and control of a riser type fluid catalytic cracking (FCC) unit // Chem. Eng. Res. Des. 1997. V. 75. P. 401.
  13. Arbel A., Huang Z., Rinard I.H., Shinnar R., Sapre A.V. dynamic and control of fluidized catalytic crackers. 1. Modeling of the current generation of FCC’s // Ind. Eng. Chem. Res. 1995. V. 34. P. 1228.
  14. Arthur J.R. Reactions between Carbon and Oxygen. Trans. Faraday Soc. 1951. V. 47. P. 164.
  15. Weisz P.B., Goodwin I.D. Combustion of carbonaceous deposits within porous catalyst particles I. Diffusion-controlled kinetics // J. Catal. 1963. V. 2. P. 397.
  16. Tone S., Miura S.I., Otake T. Kinetics of oxidation of coke on silica-alumina catalysts // Bull. Jpn. Pet. Inst. 1972. V. 14. P. 76.
  17. Wang G.X., Lin S.X., Mo W.J., Peng C.L., Yang G.H. Kinetics of combustion of carbon and hydrogen in carbonaceous deposits on zeolite-type cracking catalysts // Ind. Eng. Chem. Process Des. Dev. 1986. V. 25. P. 626.
  18. Arandes J.M., Abajo I., Fernandez I., Lopez D., Bilbao J. Kinetics of gaseous product formation in the coke combustion of a fluidized catalytic cracking catalyst // Ind. Eng. Chem. Res. 1999. V. 38. P. 3255.
  19. Fluidization engineering, 2nd ed. // Kunii D., Levenspiel O. Butterworth.– Heinemann, London, 1991.
  20. Michel G.F., Ramoa R. Deactivation and Regeneration of Zeolite Catalysts // Catal. Sci. Ser. 2011. V. 9. P. 355.
  21. Доронин В.П., Бобкова Т.В., Сорокина Т.П., Потапенко О.В., Юртаева А.С., Леонтьева Н.Н., Гуляева Т.И. Структурные и каталитические свойства бинарных систем оксида алюминия – аморфный алюмосиликат. Физико-химические методы в катализе // Катализ в промышленности. 2023. Т. 23. № 1. С. 6.
  22. Трушин А.М., Носырев М.А., Равичев Л.В., Яшин В.Е. К вопросу о расчете скорости начала псевдоожижения // Теор. осн. хим. технол. 2021. Т. 55. № 2. С. 261.
  23. Holger M. Heat Transfer in Fluidized Beds // VDI Heat Atlas. 2010. P. 1301.
  24. Ali H., Rohani S., Corriou J.P. Modeling and control of a riser type fluid catalytic cracking (FCC) unit // Chem. Eng. Res. and Des. 1997. V. 75. P. 401.
  25. Kunii D., Levenspiel O. Fluidized Reactor Models. 1. For Bubbling beds of fine, intermediate, and large particles. 2. For the Lean phase: freeboard and fast fluidization // Ind. Eng. Chem. Res. 1990. V. 29. P. 1226.
  26. Ульянов Б.А., Бадеников, В.Я., Ликучев В.Г. Процессы и аппараты химической технологии. Изд-во: Ангарская государственная техническая академия, Ангарс. 2006. С. 743.
  27. Хаджиев С.Н. Крекинг нефтяных фракций на цеолитсодержащих катализаторах. М.: Химия, 1982.

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу
2. Fig. 1. Simplified scheme of coke formation from hydrocarbons.

Жүктеу (185KB)
Метадеректер
3. 2. The reaction scheme of the coke oxidation process.

Жүктеу (20KB)
Метадеректер
4. Fig. 3. a – the results of the study of the coked catalyst by the thermogravimetric method: 1 – TG; 2 – DSC; b – the results of the study of the regenerated catalyst by the thermogravimetric method: 1 – TG; 2 – DSC.

Жүктеу (181KB)
Метадеректер
5. Fig. 4. Dependence of the height of the fluidized bed on the total air flow rate for particles of different sizes (calculated according to the model): 1 – 2.1×10-4 m; 2 – 8.8×10-5 m; 3 – 4×10-5 m.

Жүктеу (97KB)
Метадеректер
6. Fig. 5. Dependence of the rates of entrainment and the beginning of fluidization on the particle size (model calculation): 1 is the rate of soaring; 2 is the rate at which fluidization begins.

Жүктеу (104KB)
Метадеректер
7. Fig. 6. Dependence of fluidized bed height and porosity on the total air flow rate for particles of the same size (calculated according to the model): 1 – the height of the fluidized bed; 2 – porosity.

Жүктеу (88KB)
Метадеректер
8. Fig. 7. Dependence of the regeneration gas content on the total air flow (calculated according to the model): 1 is the concentration of carbon dioxide; 2 is the concentration of carbon monoxide.

Жүктеу (123KB)
Метадеректер
9. Figure 8. Dependence of the residual coke and oxygen content after regeneration on the total air flow (calculated according to the model): 1 – oxygen; 2 – residual coke.

Жүктеу (133KB)
Метадеректер
10. Fig. 9. The effect of the amount of air on the degree of regeneration at different coke contents at the inlet to the device (calculated according to the model): 1 is the mass fraction of coke at the inlet of 0.4 wt. %; 2 is the mass fraction of coke at the inlet of 0.6 wt. %; 3 – the mass fraction of coke at the inlet is 0.8 wt. %; 4 is the mass fraction of coke at the inlet of 1 wt. %.

Жүктеу (150KB)
Метадеректер
11. Fig. 10. The dependence of the regeneration temperature on the air flow (calculated according to the model).

Жүктеу (110KB)
Метадеректер
12. 11. The dependence of the regeneration temperature on the volume fraction of oxygen (calculated according to the model).

Жүктеу (104KB)
Метадеректер

© Russian Academy of Sciences, 2024