Моделирование процесса замедленного коксования

курсовая работа

4.1 Зависимость УП от начальной концентрации исходных реагентов

Процесс замедленного коксования является одним из видов процессов термических превращений углеводородов в жидкой фазе. Он осуществляется в реакторах, наиболее приближенным к реакторам полного смешения периодического действия(ИПР), так как на производстве используется 3 реактора, то процесс получения кокса непрерывен, то есть условия приближены к РПС. В расчетах будем сравнивать работу именно ИПР и РПС, так как использование РИВ или каскада РПС, невозможно, из-за того, что в процессе образуется готовый продукт, представляющий собой твердую фазу.

В расчетах примем, что селективность равна 1.

Выражение для удельной производительности ИПР имеет вид[3]:

.

Выражение для удельной производительности РПС имеет вид:

.

Составим график зависимости удельной производительности по коксу от начальной концентрации асфальтенов с учетом при температуре 5000С (773К) , ХА=0,5 и =1, t0=24ч

Таблица 1. Зависимость удельной производительности РПС и ИПР от начальной концентрации асфальтенов.

СА,0, 10-6 моль/л

0,2

1,0

2,8

5,0

7,2

GВ,РПС,10-7 моль/л с

0,25

1,26

3,54

6,32

9,10

GВ,ИПР, 10-7 моль/л с

0,36

1,77

4,69

7,88

10,7

Рисунок 1. График зависимости удельной производительности от начальной концентрации.

Таким образом, увеличение начальной концентрации реагента способствует увеличению удельной производительности реакторов, причем это прямо пропорциональная зависимость.

4.2 Избытка второго реагента

Избыток второго реагента не влияет на удельную производительность реактора, так как реакция, проходящая в реакторе, первого порядка.

4.3 Степени конверсии сырья

Составим график зависимости удельной производительности РПС и ИПР по коксу от степени конверсии асфальтенов с учетом при температуре 5000С , СА,0=7,2*10-6 моль/л, =1, t0=24ч.

Таблица 2. Зависимость удельной производительности РПС и ИПР от степени конверсии асфальтенов.

ХА

0

0,2

0,4

0,6

0,8

GВ,РПС,10-7 моль/л с

18,2

14,6

10,9

7,3

3,6

GВ,ИПР, 10-7 моль/л с

0

9,6

10,9

10,2

8,2

Рисунок 2. График зависимости удельной производительности от степени конверсии.

Как видно, удельная производительность РПС обратно пропорциональна степени конверсии асфальтенов, а ИПР имеет максимум.

4.4 Температуры

Зная формулы для нахождения удельной производительности для РПС и ИПР составим график зависимости удельной производительности РПС по коксу от температуры с учетом , XA=0,5 , СА,0=7,2*10-6 моль/л, =1, t0=24ч [1].

Таблица 3. Зависимость удельной производительности РПС и ИПР от температуры

T,0C

470

490

510

530

550

GВ,РПС,10-7 моль/л с

1,47

5,04

16,20

49,13

141,20

GВ,ИПР, 10-7 моль/л с

2,05

6,46

16,65

31,86

45,07

Рисунок 3. График зависимости удельной производительности реакторов от температуры

Как видно, повышение температуры способствует повышению удельной производительности РПС и ИПР.

Повышение температуры при данном давлении утяжеляет со-став жидкой фазы, но одновременно для данного растворителя снижает растворимость асфальтенов. Для тяжелых остатков нефти, содержащих много полициклических аренов и смол, являющихся хорошими растворителями асфальтенов, повышение температуры примерно до 460 °С не переводит их в плохие, и коксообразование при концентрации ниже пороговой не происходит. Если же сырье малоароматизованное, содержит много алканов, то повышение температуры приводит к выделению асфальтенов из раствора и образуется кокс[4].

5. ПРОАНАЛИЗИРОВАТЬ ВЛИЯНИЕ НА СЕЛЕКТИВНОСТЬ ПАРАМЕТРОВ ИЗУЧАЕМОГО ПРОЦЕССА В РЕАКТОРАХ, НАИБОЛЕЕ ПРИМЕНИМЫХ ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ РЕАКЦИИ ДАННОГО ТИПА

В этом разделе проведем анализ влияния на селективность параметров процесса в реакторах полного смешения, которые наиболее часто применяются для проведения жидкофазных процессов.

5.1 Начальной концентрации реагентов

Для данного типа реакций селективность целевой реакции для реакторов полного смешения периодического и непрерывного действия вычисляется по формуле[3]:

Составим таблицу значений селективности в зависимости от разной начальной концентрации асфальтенов при ХА = 0,96, k1 = 109 л/моль*с, k2 = 0,253 с-1.

Таблица 4 Значение селективности целевой реакции в зависимости от начальной концентрации асфальтенов.

СА,0, 10-6 моль/л

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

0,569

0,725

0,798

0,841

0,868

Рисунок 4. График зависимости селективности целевой реакции в реакторах полного смешения от начальной концентрации реагента А.

Из рисунка видно, что селективность увеличивается при увеличении начальной концентрации асфальтенов.

5.2 Избытка второго реагента

Из уравнения видно, что селективность не зависит от избытка второго реагента, а это означает, что при любых концентрациях исходных веществ селективность по целевой реакции будет постоянной и зависящей только от степени конверсии и начальной концентрации реагента А.

5.3 Степени конверсии сырья

Характерным для последовательных реакций является сильное влияние на селективность степени конверсии.

Составим таблицу при СА,0 = 0,01*10-6 моль / л , ХА = 0,96, k1 = 109 л/моль*с, k2 = 0,253 с-1.

Таблица 5. Зависимость селективности от степени конверсии асфальтенов.

ХА

0

0,2

0,4

0,6

0,7

0,8

0,85

0,9

0,95

1

0,992

0,973

0,913

0,836

0,664

0,511

0,305

0,094

Рисунок 5. Зависимость селективности реактора полного смешения от степени конверсии реагента А.

Из графика видно, что с ростом степени конверсии основного реагента селективность целевой реакции падает

6. ПРОАНАЛИЗИРОВАТЬ ВЛИЯНИЕ НА СЕЛЕКТИВНОСТЬ ТИПА РЕАКТОРА И СПОСОБА ВВЕДЕНИЯ РЕАГЕНТОВ ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ РЕАКЦИИ ДАННОГО ТИПА

6.1 Сравнить различные реакторные схемы

Для последовательных реакций характерна падающая кривая зависимости селективности от степени конверсии.

При использовании РИВ наиболее полно подавляются побочные реакции. Но в процессе коксования практически невозможно проследить за ходом всех реакций и определить какая реакция является побочной, а какая нет. Кроме того, использование РИВ в процессе замедленного коксования невозможно ввиду образования и накопления твердой фазы в реакторе. Все это также характерно для и для каскада РПС.

Таким образом, для проведения процесса замедленного коксования стоит выбор между использованием периодического или непрерывного реактора полного смешения, их влияние на селективность одинаково. Тем более в реакциях коксования селективность при не высоких степенях конверсии практически не снижается менее 0,9 из-за изменения температуры или начальной концентрации асфальтенов.

Для реакторов полного смешения наиболее целесообразным способом введения реагентов является одновременная подача сырья в реактор, так как пониженная концентрация реагента А отрицательно скажется на селективности реакции при высоких степенях конверсии реагента А.

7. ПРОАНАЛИЗИРОВАТЬ ВЛИЯНИЕ НА СЕЛЕКТИВНОСТЬ ТЕМПЕРАТУРЫ

Составим таблицу при СА,0 = 1*10-6 моль / л, ХА = 0,9, варьируя температуру получим значения селективности.

Таблица 6. Значения селективности реакторов полного смешения в зависимости от температуры.

Т,0С

470

490

510

530

550

0,996

0,988

0,961

0,891

0,739

Рисунок 6. График зависимости селективности реактора полного смешения от температуры.

Из графика видно, что с ростом температуры селективность целевой реакции падает.

8. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ НАИЛУЧШУЮ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ И СЕЛЕКТИВНОСТЬ

Делись добром ;)