КАТАЛИТИКАЛЫҚ РИФОРМИНГ ПРОЦЕСІН МАТЕМАТИКАЛЫҚ МОДЕЛЬДЕУДЕГІ ТЕРМО -, ГИДРОДИНАМИКАЛЫҚ, КИНЕТИКАЛЫҚ ФАКТОРЛАРДЫҢ ИНТЕГРАЦИЯСЫ

  • Авторлар: Dyussova R.1, Seitenova G.Z.2, Жаманова Е.А.3, Sergeevs Y.4, Barashkova M.5
  • Мекемелер:
    1. "ТОРАЙҒЫРОВ УНИВЕРСИТЕТІ" КЕАҚ
    2. "МҰНАЙ-ГАЗ-ХИМИЯ ӨНІМДЕРІН ӨНДІРУШІЛЕР МЕН ТҰТЫНУШЫЛАР ҚАУЫМДАСТЫҒЫ" ЗТБ
    3. "Еуразия ұлттық университеті" коммерциялық емес акционерлік қоғамы.Л. Н. ГУМИЛЕВА",
    4. "Торайғыров университеті"Коммерциялық емес акционерлік қоғамы
    5. "Атырау Мұнай және газ университеті" Коммерциялық емес акционерлік қоғамы. С. Өтебаева"
  • Бөлім: Original studies
  • URL: https://vestnik-ngo.kz/2707-4226/article/view/108790
  • DOI: https://doi.org/10.54859/kjogi108790
  • ID: 108790


Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Аннотация

Зерттеу мұнай өңдеу өнеркәсібіндегі технологиялық процестерге әсер ететін әртүрлі факторларды біріктіруге бағытталған. Біздің зерттеуіміздің мақсаты-термодинамикалық, кинетикалық және гидродинамикалық аспектілерді біртұтас модельге біріктіру, сонымен қатар модель болжамдарының дәлдігі мен сенімділігін қамтамасыз ету үшін эксперименттік мәліметтер мен нақты пайдалану жағдайларына негізделген валидация. Зерттеудің негізгі әдістеріне статистикалық деректерді талдау, процестерді модельдеу және технологиялық циклдің әртүрлі кезеңдеріндегі эксперименттік зерттеулер жатады. Жұмыс нәтижесінде түпкілікті өнімнің сапасы мен өндіріс тиімділігіне үлкен әсер ететін негізгі параметрлер анықталды. Сонымен қатар, алынған деректерді ескере отырып, өндірістік процестерді оңтайландыру бойынша ұсыныстар ұсынылған. Зерттеудің негізгі қорытындылары әртүрлі факторларды біріктіру өндіріс көрсеткіштерін айтарлықтай жақсартуға және шикізатты өңдеу шығындарын азайтуға мүмкіндік береді. Зерттеу мұнай өңдеу өнеркәсібіндегі өндірістік процестерді басқарудың кешенді тәсілінің маңыздылығын көрсетеді, бұл саланы одан әрі дамыту үшін пайдалы болуы мүмкін. Әзірленген модельді технологиялық процестерді модельдеу саласында персоналды оқыту үшін пайдалануға болады, интуитивті интерфейске ие және бағдарламалауда терең білімді қажет етпейді, бұл оны мамандарды бастапқы даярлау үшін өте қолайлы етеді.

Толық мәтін

Кіріспе. Баламалы экологиялық таза энергия көздерін пайдалануға ауысқанына қарамастан, мұнай өнімдерін өндіру әлемде өзекті болып қала береді. 
Елдің тұрақты дамуы үшін мұнай өнімдерін өндіретін қолданыстағы кәсіпорындарды оңтайландыру үшін шаралар қабылдау қажет (болжау, энергия үнемдеу, ресурс тиімділігі, декарбонизация, тиімді пайдалану және таза жою нұсқалары). 
Қазақстанда үш ірі мұнай өңдеу кәсіпорны бар. Жылдық есеп бойынша-2022" ҚазМұнайГаз ҰК " АҚ Қазақстан МӨЗ Нельсон индексіне ие [1]:
 
№ Кәсіпорын Нельсон Индексі
1 Атырау МӨЗ 13,9
2 Павлодар ҰХЗ 10,5
3 Шымкент МӨЗ 8,2
 
Қазіргі АҚШ пен Еуропаның МӨЗ-де Нельсон индексі 15-тен жоғары, ал нарықтық жағдайда Нельсон индексі 10-нан төмен емес МӨЗ өмір сүре алады [1]. 
Қайта өңдеу қуаты мен тереңдігін одан әрі арттыру үшін математикалық модельдеу әдісі өте қолайлы. Әдіс табиғи көмірсутектерді ұтымды пайдалану, өнімдердің құрамын болжау және жоспарлау, мұнай өңдеудің қолданыстағы қондырғыларын оңтайландыру, ресурстардың тиімділігін арттыру, энергияны үнемдеу мәселелерін тиімді шешеді. Сондай-ақ, математикалық модельді қолдана отырып, жаңа және қолданыстағы жабдықты пайдаланудың технологиялық режимдерін пысықтауға және шикізат құрамының өзгеруі жағдайында қондырғыларды бейімдеуге болады.
Каталитикалық реформалау процесі мұнай өңдеу зауыттарындағы маңызды процестердің бірі болып табылады. Бензин фракцияларының каталитикалық риформингі нафтендер мен парафиндерді хош иісті көмірсутектерге айналдыру арқылы бензиннің октан санын арттыру үшін қолданылады. Бұл процесс мұнай-химия өнеркәсібі үшін шикізат алу үшін де қызмет етеді, бензол, толуол, ксилол пластмасса, синтетикалық талшықтар, бояғыштар және басқа химиялық өнімдер өндірісінде маңызды болып табылады.
Мұнай өңдеу саласында өндірістік процестерді оңтайландыруға арналған Математикалық модельдер кеңінен қолданылды. Мұндай әдістердің көпшілігі мақсатты функция деп аталатын бір критерий немесе параметр бойынша оңтайландыруға бағытталған. Дегенмен, нақты тапсырмалар көбінесе бір уақытта бірнеше критерийлерді немесе параметрлерді ескеруді талап етеді. Ол үшін ең жақсы шешімге қол жеткізу үшін барлық тиісті параметрлерді қамтитын жасанды интегралды критерийлер қолданылады.
Каталитикалық риформингтің математикалық моделін құру кезінде термодинамикалық параметрлерді (температура, қысым, бастапқы Реактивтердің құрамы), кинетикалық параметрлерді (реакция жылдамдығының коэффициенттері, реакция механизмдері және активтену энергиясы) және гидродинамикалық параметрлерді (ағынның жылдамдығы, жылдамдықтың таралуы және ағынның әрекеті) ескеру өте маңызды. Сондай-ақ катализатордың параметрлерін (катализатордың түрі, құрамы және белсенді беті), реактордың параметрлерін (түрі, өлшемі және пішіні) және жылу алмасуды ескеру қажет. Осы факторлардың барлығы процесті оңтайландыру үшін модельдің дәлдігіне және болжамдардың тиімділігіне әсер етеді.
Біздің зерттеуіміздің мақсаты-термодинамикалық, кинетикалық және гидродинамикалық аспектілерді біртұтас модельге біріктіру, сонымен қатар модель болжамдарының дәлдігі мен сенімділігін қамтамасыз ету үшін эксперименттік мәліметтер мен нақты пайдалану жағдайларына негізделген валидация.
Зерттеу материалдары мен әдістері. Зерттеу объектісі ретінде ЛК-6У каталитикалық риформингін орнату болып табылады, өнімділігі жылына 1000 мың тоннаны құрайды. Каталитикалық риформингке ұшыраған бензин фракцияларының октандық сандары әдетте 50-55 ОМ аспайды. 
Каталитикалық риформинг-бензин фракцияларының көмірсутек құрамын түбегейлі түрлендіруге мүмкіндік беретін әртүрлі реакцияларды қамтитын күрделі химиялық процесс.
Процестің негізі алты мүшелі нафтендерді дегидрогенизациялау және парафиндерді дегидроциклизациялау арқылы жүзеге асырылатын бензиндерді хош иістендіру болып табылады:
алты мүшелі нафтендердің дегидрогенизациясы
 
бес мүшелі нафтендердің дегидроизомеризациясы
 
 
- парафиндердің дегидроциклизациясы
 
"H -" C_6 H_14⟶(C_6 H_6)┬ "бензол" +4H_2
- парафинді гидрокрекинг
 
(C_8 H_18)" "н-октан" +H_2 h(C_5 H_12) "" H-пентан "+(C_3 h_8) проп "пропан" 
 
Сонымен қатар, гидродеалкилдену, алты мүшелі нафтендердің парафиндерге айналуы, гидрогенолиз және т. б. реакциялар белгілі бір дәрежеде жүреді.
Осы реакциялардың нәтижесінде шикізатта хош иісті көмірсутектердің мөлшері артады.
Дегидрогенизация, дегидроциклизация, дегидроизомеризация реакциялары эндотермиялық, теріс жылу әсерімен жүреді. 
Барлық көрсетілген реакциялар каталитикалық риформинг блогының келесі жұмыс параметрлерінде жүруі мүмкін:
а) реакция аймағындағы температура-480÷530 °C;
б) үшінші реактордан шығу қысымы-20÷30 кгс / см2;
в) шикізатты берудің көлемдік жылдамдығы-2 ÷ 4 сағат-1;
г) айналым жиілігі ВСГ-1200÷1500 нм3/м3;
д) катализатор-полиметалл-RG-682 A1. 6;
е) катализатордың қызмет ету мерзімі-7-10 жыл.
Шикізат-ауыр бензин фракциясы риформинг блогының шикізат сорғыларын қабылдау үшін бөлімнің НАФТА сплиттерінің текшесінен келеді және одан әрі құрамында сутегі бар газбен араластыруға беріледі. (сурет 1). 
 
 
R-Реактор; P-пеш; S – Сепаратор; T – жылу алмастырғыш; F – сүзгі; CC – циркцляциялық газ компрессоры; K – тұрақтандыру бағанасы; E – суару сыйымдылығы; XK-Тоңазытқыш конденсатор; X-Тоңазытқыш; T-жылу алмастырғыш; 
1 - сурет-каталитикалық риформингті орнату
 
2.1. Эксперименттік зерттеу әдістері
Бірінші кезеңде эксперименттік зерттеу нәтижелері қолданылды. Орнатудың технологиялық режимі туралы мәліметтер зауыттан алынды (1-кесте).  Есептеулер үшін деректер ГОСТ Р 52714-2018 "автомобиль бензиндері. Капиллярлық газ хроматографиясы арқылы жеке және топтық көмірсутек құрамын анықтау " [2]. Зерттелетін хроматографияның мысалы 2-суретте келтірілген.  Әрбір көмірсутек компонентінің массалық концентрациясы қалыпқа келтірілген аймақ пен сезімталдық коэффициенттері бойынша есептеледі [2, 3]. 
 
2-сурет-шикізат Хроматограммасы 
 
Қолданылған әдістердің тізімі [3-20]: 
1. ГОСТ 31072-2002 "Мұнай және мұнай өнімдері каталитикалық крекинг процесінің гидротазартылған вакуумдық дистиллят шикізатының және мұнай өнімдерінің тығыздығын анықтау үшін API градусындағы тығыздықты, салыстырмалы тығыздықты және тығыздықты ареометрмен анықтау әдісі".
2. ASTM D 1160-2010 "ауыр және қалдық мұнай өнімдерінің фракциялық құрамын анықтау" каталитикалық крекинг процесінің гидротазаланған вакуумдық дистиллят фракциялық құрамын анықтау.
3. ГОСТ 32139-2013 " Мұнай және мұнай өнімдері. Каталитикалық крекинг процесінде гидротазартылған вакуумдық дистилляттағы және алынатын мұнай өнімдеріндегі күкірттің массалық үлесін анықтау үшін" энергодисперсиялық рентген-флуоресцентті спектрометрия әдісімен күкірт құрамын анықтау.
4. ГОСТ Р 52714-2007" капиллярлық газ хроматографиясы әдісімен жеке және топтық көмірсутек құрамын анықтау "" ХРОМАТЭК-КРИСТАЛЛ 4000 " хроматографын қолдана отырып каталитикалық крекинг процесі бензиндерінің көмірсутек құрамын анықтау үшін 2-орындау жалын-иондау детекторымен, "Хроматэк Аналитик" бағдарламалық қамтамасыз етуімен, ДВ капиллярлық бағанымен-1, 100·0,25·0,5).
5. ҚР СТ АСТМ Д 445-2011 " мөлдір және мөлдір емес сұйықтықтардың кинематикалық тұтқырлығын анықтау әдісі (динамикалық тұтқырлықты есептеу)".
6. ГОСТ 1756-2000 (ИСО 3007-99) "мұнай өнімдері. Қаныққан будың қысымын анықтау".
7. ГОСТ Р 50802-95 " МҰНАЙ. Күкіртті сутекті, метил - және этилмеркаптандарды анықтау әдісі".
8. ГОСТ Р 52247-2004 " Мұнай. Хлорорганикалық қосылыстарды анықтау әдістері".
9. ГОСТ 11851-85 " Мұнай. Парафинді анықтау әдісі".
10. ГОСТ 2477-2014 " Мұнай және мұнай өнімдері. Судың құрамын анықтау әдісі".
11. ГОСТ 21534-76 " Мұнай. Хлорид тұздарының құрамын анықтау әдістері".
12. ГОСТ 6370-83 " мұнай, мұнай өнімдері және қоспалар. Механикалық қоспаларды анықтау әдісі". 
13. ASTM D6730-01(2011) "ішкі жану қозғалтқыштарына арналған отындардағы жеке компоненттердің мазмұны".
14. ASTM D2427-06 "бензиндердегі жеңіл көмірсутектердің мөлшері".
15. ГОСТ Р 51941-2002 "бензиндердегі хош иісті көмірсутектердің мөлшері".
16. ASTM D 4052 "тығыздық".
17. ASTM D 86 "фракциялық құрам".
 
1-кесте-орнатудың технологиялық параметрлері
Қысым параметрлері, Атм Температура температура айырмашылығы
1 R Реакторы-202 20 498,4 60
2 R Реакторы-203 20 498,7 25
3 R Реакторы-204 20 498,5 10
4 қайта өңделген шикізат көлемі, т 637171
5 ВСГ шығыны, м3 / сағ 194603
6 ылғалдылық VSG, ppm 15.0
7 гидрогенизаттағы күкірт, ppm 0.10
8 Шикізат шығыны, м3 / сағ 130.0
 
2.2 каталитикалық реформалау процесін математикалық модельдеу
Химиялық-технологиялық процестерді математикалық модельдеу компьютерлік есептеулер сериясы арқылы математикалық сипаттаманы қамтиды. Бұл әдіс жобаланған қондырғының жұмысы және зерттелетін процестің заңдылықтары туралы егжей-тегжейлі ақпаратты тез алуға мүмкіндік береді, бұл одан әрі оңтайландыруға мүмкіндік береді. Бұл тәсілдің негізгі қиындықтары математикалық модельді әзірлеуге, оны шешудің алгоритмдерін табуға және компьютерлік есептеу бағдарламалық жасақтамасын жасауға байланысты.
Бірінші кезеңде каталитикалық риформинг процесінде жүретін негізгі химиялық реакцияларды және олардың механизмдерін, реакторда өтетін термодинамикалық, кинетикалық және гидродинамикалық параметрлерді анықтау қажет (энтальпия, энтропия, Гиббс энергиясы, заттың түрлену дәрежесі, катализатордың белсенділігі де ескеріледі. 

 

×

Авторлар туралы

Rizagul Dyussova

"ТОРАЙҒЫРОВ УНИВЕРСИТЕТІ" КЕАҚ

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: rizagul.dyussova@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-3083-5255
Scopus Author ID: 57202057606

техника ғылымдарының кандидаты, "Механика және мұнай-газ дело" кафедрасының постдокторанты

Қазақстан, Павлодар қ., Қазақстан Республикасы, ақ көшесі.Чокина 139

Gaini Seitenova

"МҰНАЙ-ГАЗ-ХИМИЯ ӨНІМДЕРІН ӨНДІРУШІЛЕР МЕН ТҰТЫНУШЫЛАР ҚАУЫМДАСТЫҒЫ" ЗТБ

Email: gainiseitenova@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-6202-3951
Scopus Author ID: 31067540200
ResearcherId: P-6620-2017

химия ғылымдарының кандидаты, жобалау кеңсесінің басшысы

Қазақстан, Астана қ., Д. Қонаева 8, "Изумруд Кварталы" БО, 901 кеңсе

Екатерина Андреевна Жаманова

"Еуразия ұлттық университеті" коммерциялық емес акционерлік қоғамы.Л. Н. ГУМИЛЕВА",

Email: ekaterina.zakmanova1998@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-0545-5912
Scopus Author ID: 58368047200

"Химия" кафедрасының докторанты

Қазақстан, Астана қ., Сәтбаев к-сі, 2

Yakobs Sergeevs

"Торайғыров университеті"Коммерциялық емес акционерлік қоғамы

Email: sergeevs_yakobs@mail.ru
ORCID iD: 0009-0009-2090-9143

"Механика және мұнай-газ дело" кафедрасының докторанты

Қазақстан

Moldir Barashkova

"Атырау Мұнай және газ университеті" Коммерциялық емес акционерлік қоғамы. С. Өтебаева"

Email: moldirborasheva1992@gmail.com
ORCID iD: 0009-0009-2842-0078
Қазақстан, Атырау қ., Қазақстан Республикасы, ш / а. Вокзал маңы, Баймұханов көшесі, 45А

Әдебиет тізімі

  1. "ҚазМұнайГаз" ҰК туралы. 2022 жылғы жылдық есеп [Электрондық ресурс]. URL: https://www.kmg.kz (өтініш берген күні: 27.07.2024).
  2. ҚР СТ 1347-2005 Мұнай. Жалпы техникалық шарттар [Электрондық ресурс]. URL: https://online.zakon.kz/Document/?doc_id=30167328 (өтініш берген күні: 30.07.2024).
  3. ГОСТ 31072-2002 Мұнай және мұнай өнімдері. Азаматтық АПИ-де билікті, мемлекеттік билікті және билікті ареометрмен бөлу әдісі [Электрондық ресурс]. URL: https://online.zakon.kz/Document/?doc_id=32308804 (өтініш берген күні: 25.07.2024).
  4. Демікпе Д 1160-2010 ауыр және қалдық мұнай өнімдерінің фракциялық құрамын анықтау [Электрондық ресурс]. URL: https://online.zakon.kz/Document/?doc_id=38992943 (өтініш берген күні: 25.07.2024).
  5. ГОСТ 32139-2013 Мұнай және мұнай өнімдері. Энергия дисперсиялық рентген-флуоресцентті спектрометрия әдісімен күкірт құрамын анықтау [Электрондық ресурс]. URL: https://internet-law.ru/gosts/gost/72344 / (өтініш берген күні: 25.07.2024).
  6. ГОСТ Р 52714-2007 капиллярлық газ хроматографиясы әдісімен жеке және топтық көмірсутек құрамын анықтау [Электрондық ресурс]. URL: https://allgosts.ru/75/160/gost_r_52714-2007 (өтініш берген күні: 23.07.2024).
  7. ҚР СТ АСТМ Д 445-2011 мөлдір және мөлдір емес сұйықтықтардың кинематикалық тұтқырлығын анықтау әдісі (динамикалық тұтқырлықты есептеу) [Электрондық ресурс]. URL: https://online.zakon.kz/Document/?doc_id=31406764 (өтініш берген күні: 23.07.2024).
  8. ГОСТ 1756-2000 (ИСО 3007-99) мұнай өнімдері. Қаныққан бу қысымын анықтау [Электрондық ресурс]. URL: https://online.zakon.kz/Document/?doc_id=30007599 (өтініш берген күні: 20.07.2024).
  9. ГОСТ Р 50802-95 Мұнай. Күкіртті сутекті, метил - және этилмеркаптандарды анықтау әдісі [Электрондық ресурс]. URL: https://online.zakon.kz/Document/?doc_id=30033909 (өтініш берген күні: 20.06.2024).
  10. ГОСТ Р 52247-2004 Мұнай. Хлорорганикалық қосылыстарды анықтау әдістері [электрондық ресурс]. URL: https://online.zakon.kz/Document/?doc_id=39385692 (өтініш берген күні: 20.06.2024).
  11. ГОСТ 11851-85 Мұнай. Парафинді анықтау әдісі [Электрондық ресурс]. URL: https://online.zakon.kz/Document/?doc_id=30007754 (өтініш берген күні: 18.06.2024).
  12. ГОСТ 2477-2014 Мұнай және мұнай өнімдері. Судың құрамын анықтау әдісі [Электрондық ресурс]. URL: https://online.zakon.kz/Document/?doc_id=33415695 (өтініш берген күні: 18.07.2024).
  13. ГОСТ 21534-76 Мұнай. Хлорид тұздарының құрамын анықтау әдістері [электрондық ресурс]. URL: https://online.zakon.kz/Document/?doc_id=30007909 (өтініш берген күні: 18.07.2024).
  14. ГОСТ 6370-83 мұнай, мұнай өнімдері және қоспалар. Механикалық қоспаларды анықтау әдісі [Электрондық ресурс]. URL: https://online.zakon.kz/Document/?doc_id=30008237 (өтініш берген күні: 18.06.2024).
  15. ASTM D6730-01(2011) ішкі бақылау жүргізушілері үшін сәйкестендіру деректерінің мазмұны [Электрондық ресурс]. URL: https://www.astm.org/standards/d6730 (өтініш берген күні: 18.08.2024).
  16. ASTM D2427-06 банзиндегі жеңіл көмірсутектердің мөлшері [Электрондық ресурс]. URL: https://www.astm.org/d2427-06r19.html (өтініш берген күні: 20.06.2024).
  17. ГОСТ Р 51941-2002 бензиндер. Хош иісті көмірсутектерді анықтаудың газохроматографиялық әдісі [Электрондық ресурс]. URL: https://allgosts.ru/75/160/gost_r_51941-2002 (өтініш берген күні: 20.07.2024).
  18. ASTM D 4052 тығыздығы [Электрондық ресурс]. URL: https://www.astm.org/standards/d4052 (өтініш берген күні: 27.07.2024).
  19. ASTM D 86 зымыран кешені [Электрондық ресурс]. URL: https://www.astm.org/standards/d86 (өтініш берген күні: 27.07.2024).
  20. Сейтенова г.Ж., Дюсова Р. М., Бурумбаева Г. Р. ресурстарды үнемдеу және энергия тиімділігі әдісі ретінде мұнай өңдеу процестерін математикалық модельдеу / / "Мұнай және газ"ғылыми-техникалық журналы. 2023. №1 (133). 144-154 ББ. https://doi.org/10.37878/2708-0080/2023-1.13.
  21. Зайнуллин р. з., Загоруйко а. Н., Коледина К. ф., Губайдуллин и. М., Фасхутдинова р. и. генетикалық алгоритмді қолдана отырып, каталитикалық риформингтің реакторлық қондырғысын көп критериалды оңтайландыру // мұнай өңдеу өнеркәсібіндегі Катализ. 2020. 12 Том. 133-140 ББ. 10.1134/S2070050420020129.
  22. Смит Дж. М., Ван Несс х. К., Эббот М. М., Свихарт м. т. химиялық инженерияның термодинамикасына кіріспе. 9-шы басылым. – McGraw Hill Education, 2022.
  23. Иванчина Д., Чузлов В. А., Иванчин Н. Р., Борисов А., Сейтенова г. З., Дюсова р. м. процесс туралы білімді ұсыну үшін мұнай шикізатын каталитикалық өңдеудің фреймдік өндірістік моделі // Мұнай және көмір. 2021. 63 Том (3).

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу

© Dyussova R., Seitenova G., Жаманова Е.А., Sergeevs Y., Barashkova M.,

Creative Commons License
Бұл мақала лицензия бойынша қол жетімді Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Осы сайт cookie-файлдарды пайдаланады

Біздің сайтты пайдалануды жалғастыра отырып, сіз сайттың дұрыс жұмыс істеуін қамтамасыз ететін cookie файлдарын өңдеуге келісім бересіз.< / br>< / br>cookie файлдары туралы< / a>