Назарова_19_06 (1)

1. Разработка научных основ моделирования каталитического крекинга и регенерации катализатора в едином циркуляционном контуре для

РАЗРАБОТКА НАУЧНЫХ ОСНОВ
МОДЕЛИРОВАНИЯ КАТАЛИТИЧЕСКОГО
КРЕКИНГА И РЕГЕНЕРАЦИИ
КАТАЛИЗАТОРА В ЕДИНОМ
ЦИРКУЛЯЦИОННОМ КОНТУРЕ ДЛЯ
РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ОПТИМИЗАЦИИ
ПРОМЫШЛЕННОЙ ТЕХНОЛОГИИ И
ТЕСТИРОВАНИЯ КАТАЛИЗАТОРОВ
к.т.н. доцент ОХИ ИШПР НИ ТПУ:
01 апреля 2025
Назарова Галина Юрьевна
8-923-436-46-54
70-17-77(вн. 1476)
silko@tpu.ru

2.

МОДЕЛИРОВАНИЕ
КАТАЛИТИЧЕСКОГО КРЕКИНГА
РЕАЛИЗАЦИЯ МЕТОДОЛОГИЧЕСКОГО ПОДХОДА
Разработка двухфазной модели процессов
каталитического крекинга в трубчатом
реакторе непрерывного действия и
регенерации в псевдоожиженном слое
катализатора (gas-to-solid)
Учитывает:
Тепло- и массоперенос
Гидродинамику
псевдоожиженного
слоя
и
пневмотранспорта в реакторе и регенераторе
Кинетику гетерогенной каталитической реакции
Характеристики катализатора
Тип сырья
Взаимосвязь параметров режима реактора и
регенератора
Расчет основных зон аппаратов
Рецикл и его тип
Дезактивация коксом, тяжелыми металлами и
азотом
2

3.

ВЗАИМОСВЯЗЬ РЕАКТОРА И
РЕГЕНЕРАТОРА
Расход, давление,
температура,
свойства потока (ММ, ФС,
ρ, ʋ и др.)
Управляющие
параметры:
Параметры сырья
Параметры воздуха
Параметры водяного пара
Температура крекинга
Температура
регенерации/состав
дымовых газов
РЕАЛИЗАЦИЯ МЕТОДОЛОГИЧЕСКОГО ПОДХОДА
Зависимые параметры:
• Параметры продуктов
реактора
• Параметры продуктов
регенератора
• Кратность циркуляции
катализатора
• Параметры отработанного
катализатора
• Состав дымовых
газов/Температура
регенерации
Модуль нефтяной
пакет
Состав подсхемы
(6 шт)
Конфигурация РРБ
Характеристики катализатора
3

4.

СОСТАВ ПОДСХЕМ МОДУЛЯ КАТАЛИТИЧЕСКОГО КРЕКИНГА В
СИСТЕМЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ PROGRESS
ПОДСХЕМА РРБ С ВНЕШНИМ
РЕЦИКЛОМ (БАЗОВАЯ)
Дымовые
газы
Продукты
реактора
Подсхема
Основная
схема
4
Сырье
Рециркулирующий
поток
Модуль нефтяной
пакет
Ректификационная
колонна
не
указан
(по
умолчанию),
гидроочищенный
вакуумный
газойль
(ГОВГО),
негидроочищенный
вакуумный
газойль
(НГВГ),
деасфальтизат
(ДА),
экстракт(ЭСОМ), гач дистиллятный (ГД), гач остаточный
(ГО), остаток гидрокрекинга (ОГК), лёгкий газойль
коксования
(ЛГК),
тяжелый
газойль
коксования(ТГК), дистиллят масляный маловязкий
(ДМ-МВ), дистиллят масляный средневязкий (ДМ-СВ),
дистиллят масляный вязкий (ДМ-В).
Модуль расчета
группового и лампкомпонентного состава
сырья по регулярным
заводским данным
Входные параметры
Параметры сырья:
Тип сырья
Групповой состав (опционально)
Дополнительная характеризация
Характеристики
Не указан ГОВГО
Псевдокомпонентный
состав, свойства
Групповой состав
Парафины
Нафтены
Олефины
Моноароматика
Би- и полиароматика
Смолы
Лампкомпонентный
состав
Содержание серы
Содержание азота
общий азот
основный азот
Содержание металлов
никель
ванадий
железо
медь
натрий
Бромное число
Анилиновая точка
Коксуемость
Показатель преломления
при 50 ℃
К-фактор UOP
НГВГ
ДА
ЭСОМ
ГД
тип сырья
ГО
ОГК
результаты модуля "нефтяной пакет"
опционально
ЛГК
ТГК
ДМ-МВ
ДМ-СВ
ДМ-В

5.

СОСТАВ ПОДСХЕМ МОДУЛЯ КАТАЛИТИЧЕСКОГО КРЕКИНГА В
СИСТЕМЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ PROGRESS
ПОДСХЕМА РРБ СО СМЕСИТЕЛЕМ И
ВНЕШНИМ РЕЦИКЛОМ (БАЗОВАЯ)
Входные параметры
Дымовые
газы
Подсхема
n-потоков
сырья
Модуль нефтяной
пакет
5
Продукты
реактора
Основная
схема
Параметры сырья для каждого
потока смесителя:
Тип сырья
Групповой состав (опционально)
Дополнительная характеризация
Рециркулирующий
поток
Ректификационная
колонна
Параметры рециркулирующего
потока:
Тип рецикла:
Бензин
Легкий газойль
Тяжелый газойль
Групповой состав (опционально)
Дополнительная характеризация
Характеристики
Псевдокомпонентный
состав, свойства
Групповой состав
Парафины
Нафтены
Изопарафины
Олефины
Моноароматика
Би- и полиароматика
Смолы
Лампкомпонентный
состав
Содержание серы
Содержание азота
общий азот
основный азот
Содержание металлов
никель
ванадий
железо
медь
натрий
Бромное число
Анилиновая точка
Коксуемость
Показатель
преломления при 50 ℃
тип рецикла
Легкий
Тяжелый
Бензин
газойль
газойль
результаты материального потока из
колонны
опционально

6.

СОСТАВ ПОДСХЕМ МОДУЛЯ КАТАЛИТИЧЕСКОГО КРЕКИНГА В
СИСТЕМЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ PROGRESS
ПОДСХЕМА РРБ С ФРАКЦИОНАТОРОМ
И ВНУТРЕННЕМ РЕЦИКЛОМ
РРБ с фракционатором
6
РРБ с фракционатором и смесителем
РРБ с рециклом+охладитель+делитель
РРБ с рециклом+смеситель+охладитель+делитель

7.

РЕАЛИЗАЦИЯ МЕТОДОЛОГИЧЕСКОГО ПОДХОДА
КОНФИГУРАЦИЯ РРБ
Входные параметры
Лифт-реактор
Зона десорбции
Отстойная зона
Катализаторопровод
Реактор
Пар
7
Расход пара
Высота
Параметры
Диаметр
реактора:
Высота ввода сырья
Высота ввода рецикла
Высота наклонного участка лифт-реактор
Диаметр наклонного участка лифт-реактора
Угол наклона
Высота
Диаметр
Высота
Диаметр
Количество циклонов
Количество ступеней циклонов
Высота входного отверстия циклона
Ширина входного отверстия циклона
Ширина выходного отверстия циклона
Длина
Диаметр
Температура в реакторе
Плотность кипящего слоя в десорбере
Температура
Давление
На распыл сырья
На захватное устройство
В верхний барботёр зоны десорбера
В средний барботёр зоны десорбера
В нижний барботёр зоны десорбера
Группа параметров
Зона кипящего слоя
Параметр
Параметры
Высота
Диаметр
регенератора
Высота
Диаметр
Количество циклонов
Отстойная зона
Количество ступеней циклонов
Высота входного отверстия циклона
Ширина входного отверстия циклона
Ширина выходного отверстия циклона
Длина
Катализаторопровод
Диаметр
Воздухораспределите Диаметр отверстий
льная решетка
Температура плотной фазы / Состав
дымового газа (O2, CO, CO2, N2)
Регенератор
Давление в регенераторе
Плотность кипящего слоя
Состав дымового газа
Расход
Температура
Давление
Воздух
Содержание азота
Содержание кислорода
Влагосодержание
Факельное масло
Расход
Температура

8.

РЕАЛИЗАЦИЯ МЕТОДОЛОГИЧЕСКОГО ПОДХОДА
ПАРАМЕТРЫ МОДЕЛИ
8

9.

РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА
9
Параметры кокса
и тепловые
характеристики
реактора
Параметры кокса
и тепловые
характеристики
регенератора
Выход кокса на сырье
Водород в коксе
Дельта кокс
Соотношение Н/С в коксе
Температура в реакторе
Температура на выходе
из реактора
Потери
тепла
в
окружающую среду
Температура
смесевого
потока в лифт-реакторе
Кратность
циркуляции
катализатора
Температура на выходе
из лифт-реактора
Удельная
теплота
крекинга по балансу
Теоретическая
теплота
крекинга
Разница теплоты реакции
(расчетная
–
теоретическая)
Теплота сгорания кокса
Скорость
циркуляции
катализатора
Содержание
кокса
на
отработанном
катализаторе
Содержание
кокса
на
регенерированном
катализаторе
Объемная доля О2
Объемная доля СО
Объемная доля СО2
Соотношение СО/СО2
Температура
дымовых
газов
Температура
плотного
слоя
Потери
тепла
в
окружающую среду
Углерод
Водород
Сера
Азот
СОСТАВ ПОДСХЕМ МОДУЛЯ КАТАЛИТИЧЕСКОГО КРЕКИНГА В
СИСТЕМЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ PROGRESS
Гидродинамические
характеристики
Параметры РРБ
Скорость в зоне ускорения
лифт-реактора (подача сырья)
Скорость в зоне ускорения
лифт-реактора
(подача
рецикла)
Скорость
потока
в
лифтреакторе
Скорость потока на выходе из
лифт-реактора
Время пребывания в реакторе
Время
контакта
сырья
и
катализатора
Поверхностная
скорость
в
регенераторе
Скорость уноса катализатора
Скорость газа в регенераторе
Время
пребывания
катализатора в регенераторе
Скорость потока на входе в
циклоны реактора
Скорость потока на входе в
циклоны регенератора
Кратность
циркуляции
катализатора
Температура в реакторе
Температура регенерации
Температура дымовых газов
Давление в регенераторе
Давление в реакторе
Перепад давления в циклонах
реактора
Перепад давления в циклонах
регенератора
Перепад
давления
между
реактором и регенератором
Давление в катализаторопроводе
из реактора
Давление в катализаторопроводе
из регенератора
Перепад давления на клапане
катализаторопровода из реактора
Перепад давления на клапане
катализаторопровода
из
регенератора

10.

СОСТАВ ПОДСХЕМ МОДУЛЯ КАТАЛИТИЧЕСКОГО КРЕКИНГА В
СИСТЕМЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ PROGRESS
РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА
Покомпонентный
материальный
баланс (кг/ч,
м3/ч, %)
Поток
Сырьевые потоки
Сырье 1
Сырье 2
Продукты
Сухой газ
ППФ
ББФ
Бензин
Легкий газойль
Тяжелый газойль
Кокс
Потери
10
Баланс по сере и
азоту
Лампкомпонентный
состав до и после
реакции
Lump-компонент
С1-С2
С3
С4
Парафины С5-С8
Парафины С9-С12
Изопарафины С5-С8
Изопарафины С9-С12
Олефины С5-С12
Нафтены С5-С12
С6Н6
Моноароматика С7-С12
Парафины С13-С20
Олефины С13-С20
Нафтены С13-С20
Моноароматика С12-С20
Полиароматика С12-С20
Парафины С21-35
Парафины С36-50
Нафтены С21-С47
Моноароматика С21-С34
Полиароматика С21-С38
Смолы
C0-C4-Тиофены
Тиофены С13+
C0-C2-Бензотиофены
C3-C6-Алкилбензотиофены
C0-C3-Дибензотифены
Бензонафтотиофены
Сульфиды и меркаптаны
Свойства продуктов
Параметры
катализатора
Содержание
кокса
регенерированном
катализаторе
Микроактивность
Расход катализатора
Содержание РЗЭ
Содержание натрия
Содержание никеля
Содержание ванадия
Содержание меди
Содержание железа
на
Содержание серы
Октановое число (исследовательский метод)
Октановое число (моторный метод)
Парафины
Изопарафины
Олефины
Нафтены
Ароматика
Давление насыщенных паров
Плотность
Цетановое число
Цетановый индекс
Температура вспышки
Температура помутнения
Температура замерзания
Предельная температура фильтруемости
Начало кипения
5%
10 %
20 %
30 %
40 %
50 %
60 %
70 %
80 %
90 %
95 %

11.

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ МОДУЛЯ РАСЧЕТА
ПРОЦЕССА КАТАЛИТИЧЕСКОГО КРЕКИНГА НЕФТЯНОГО СЫРЬЯ
Задача: «Расчет»
Влияние сырья на расход и качество продуктов при текущем режиме
Влияние рецикла на расход и качество продуктов
Прогноз кратности циркуляции катализатора
Назначение:
Планирование производства
Модуль РРБ
Недостаток:
Ограничение по заданным параметрам
регенерации
Задача: «Прогноз»
Прогноз влияния сырья на режимы работы аппаратов (температура регенерации)
Прогноз влияния рецикла на режимы работы аппаратов
11
Назначение:
Прогнозирование режима РРБ при изменении сырья и катализатора
Прогнозирование догрузки катализатора

12.

СОСТАВ ПОДСХЕМ МОДУЛЯ КАТАЛИТИЧЕСКОГО КРЕКИНГА В
СИСТЕМЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ PROGRESS
ПАРАМЕТРЫ КАТАЛИЗАТОРА
Входные параметры
Характеристики
Масса катализатора
Расход свежего катализатора
Насыпная плотность
Истинная плотность
Средний размер частиц
Удельная поверхность
Поверхность микропор
Теплоемкость катализатора
Объем пор
Объем микропор
Активность
Содержание РЗЭ
Содержание натрия
Содержание оксида алюминия
Содержание оксида кремния
Размер элементарной ячейки
Общее число кислотных центров
Содержание никеля
Содержание ванадия
Содержание меди
Содержание железа
Содержание цеолита Y
Содержание цеолита ZSM-5
12
Содержание алюмосиликата
Содержание глины
0-20
0-40
0-80
0-100
Гранулометрический состав 0-160
Введение добавки
Свежий
тип катализатора
Регенерированный Дожиг СО
Олефинповышающая