Повышение эффективности процесса гидрирования высших алкадиенов C9-C14 методом математического моделирования

Промышленное производство линейного алкилбензола (ЛАБ) основано на использовании линейных парафинов в качестве основного сырья и производстве из них линейных моноолефинов. Высокий спрос на ЛАБ и соли линейной алкилбензосульфокислоты (ЛАБСК) обусловлен тем, что синтетические моющие средства (CMC) из этих веществ характеризуется высоким соотношением «экологическое качество — моющая способность — цена». Из этого соотношения наибольшее значение имеет экологичность CMC, она связана с биологической разлагаемостью моющего средства и составом его поверхностно-активной части.

Большое количество нелинейных алкилбензолов и полиалкилбензолов в составе товарного ЛАБ значительно снижают способность CMC разлагаться в водоемах под воздействием микроорганизмов. CMC из такого ЛАБ неприменимы в быту по современным экологическим требованиям.

Снижение селективности процесса алкилирования и ухудшения качества товарного продукта связаны с составом сырья поступающего на эту установку, в первую очередь, с высоким содержанием диолефинов. Такой состав реакционной смеси непосредственно связан с работой предшествующих по технологической схеме блока дегидрирования высших парафинов. Из-за низкой селективности переработки сырья в реакторе дегидрирования получаемые моноолефины давали.

ЛАБ низкого качества, характеризуемый высоким количеством разветвленных углеводородов (изостроения или с множеством фенильных групп). Большое количество побочных продуктов, поступающих на установку алкилирования, приводит к образованию тяжелых ароматических углеводородов С20+ нелинейного строения, ухудшающих качество товарных продуктов. Именно поэтому, в случае если на технологическом этапе дегидрирования высших парафинов используется малоселективный катализатор, установка производства моноолефинов включает в себя реактор гидрирования побочных продуктов. Его работа призвана не только повысить в потоке продуктов установки содержание н-моноолефинов, но и, что очень важно, понизить содержание побочных продуктов, в первую очередь, диолефинов. Таким образом, процесс гидрирования высших диолефинов 4 существенным образом влияет на качество и количество товарных продуктов завода по производству компонентов CMC.

Для решения задач повышения эффективности работы промышленной установки и прогнозирования продуктов в условиях постоянно меняющихся составов потоков необходимы достоверные и надежные математические модели, разработанные с учетом физико-химических закономерностей протекающих процессов химической технологии, т. е. основанные на фундаментальных законах химической кинетики и термодинамики. Такие модели позволяют не только прогнозировать показатели процесса в зависимости от условий его проведения и марки загруженного катализатора, но и выбирать оптимальный технологический режим, который обеспечивает увеличение выхода целевого продукта, повышение качества выпускаемых продуктов, ЛАБ и полиалкилбензола (ПАБ), а также отсутствие преждевременного отравления катализатора.

Цель работы заключалась в повышении эффективности промышленного процесса гидрирования алкадиенов С9-С14 методом математического моделирования за счет повышения селективности катализатора в условиях нестационарного протекания реакций.

Для достижения поставленной цели решался ряд задач, таких как: составление схемы превращения углеводородов в процессе гидрирования алкадиенов С9-С14- создание кинетической модели процесса гидрирования алкадиенов С9-С14 и определение кинетических параметров: констант скоростей основных и побочных реакций, энергий активаций и предэкспоненциальных множителейсоставление математической модели реактора процесса гидрирования алкадиенов С9-Сы с учетом гидродинамической составляющей моделипостроение программной реализации математической модели, которая функционирует на предприятии в условиях непрерывного подключения к базе данных технологических параметров процессаоценка повышения эффективности работы блока при использовании оптимального расхода серы за счет увеличения селективности катализатора гидрирования алкадиенов С9-С14- определение схемы превращения серосодержащих веществ на поверхности никелевого катализатора гидрирования алкадиенов С9—Сиразработка методики определения по технологическим параметрам оптимального количества диметилдисульфида, подаваемого в реактор гидрирования алкадиенов С9-С14.

В качестве составляющих научной новизны в работе предложена методика термодинамического расчета процесса осернения никелесодержащего катализатора гидрирования алкадиенов С9-С14 для достижения оптимальной селективности контакта в условиях равновесия, впервые разработана модель реактора гидрирования высших алкадиенов, основанная на термодинамическом, кинетическом и гидродинамическом расчетах протекающих в аппарате явлений, а также получены количественные закономерности, обеспечивающие оптимальные условия осернения никелесодержащего катализатора гидрирования алкадиенов С9—1С14.

Результаты работы представляют большую практическую ценность. Разработанная на основе модели компьютерная моделирующая система внедрена 1 на завод ЛАБ-ЛАБС ООО «ПО «Киришинефтеоргсинтез» для количественной оценки показателей работы процесса гидрирования алкадиенов С9-С14 и прогнозирования работы реактора. Причем в ходе внедрения для достижения высокой эффективности моделирующих расчетов в условиях постоянно меняющегося состава сырья осуществлена стыковка системы с базой данных технологических параметров завода. Кроме того, для достижения максимальной селективности катализатора разработана методика определения оптимального количества диметилдисульфида, оценена эффективность оптимального режима.