Научный отчет Томского политехнического университета

Разработка компьютерных моделирующих систем для каталитических процессов.

Для промышленных каталитических систем разработаны новые IT-технологии на физико-химической основе протекающих процессов, обеспечивающие эксплуатацию катализаторов в оптимальном режиме. Принципиально важным является учет в модели реакционной способности углеводородов нефтяного сырья, что позволяет осуществлять непрерывный мониторинг и прогноз работы катализатора в промышленных условиях.

На примере производства линейных алкилбензолов (ЛАБ) показана эффективность использования компьютерной моделирующей системы с элементами искусственного интеллекта в сочетании с натурным (заводским) экспериментом при решении проблем повышения эффективности как отдельных технологических стадий (процессов дегидрирования, гидрирования и алкилирования), так и всего производства в целом. Оптимальное количество диметилдисульфида, рассчитанное по уравнению химического равновесия при термобарических условиях в реакторе, позволяет поддерживать оптимальную активность катализатора в реакциях гидрирования. Исследования показали, что эффективность процесса алкилирования зависит как от состава используемого сырья при фиксированных прочих условиях, так и от условий проведения процесса при фиксированном составе сырья. Моделирующая система позволяет рассчитывать оптимальные технологические условия (температуры, соотношения бензол: олефины) для конкретного типа сырья.

Учет реакционной способности углеводородов и активности катализатора позволил оценивать технические и экономические показатели процессов при эксплуатации различных марок катализаторов при абсолютно идентичных исходных данных. Это позволяет увеличить достоверность прогноза замены катализатора и выбрать оптимальный каталитический контакт с учетом специфики состава перерабатываемого сырья и технологических особенностей проведения процесса.

Предложен новый способ оптимизации и повышения эффективности стадии оксихлорирования Pt-Re-катализатора риформинга методом математического моделирования, позволяющий полностью восстановить активность катализатора за счет формирования энергонасыщенного активного центра на поверхности Pt-контакта, происходящее через образование и распад промежуточного активированного комплекса с хлором.

Интеллектуальная компьютерная моделирующая система адекватно описывает процесс риформинга с непрерывной регенерацией катализатора. Система дает возможность проводить экспресс–оценку влияния изменения технологических параметров и состава сырья на процесс с последующей стабилизацией и оптимизацией технологии производства.

На основе данных промышленной эксплуатации катализаторов созданы, программно реализованы (получено 8 свидетельств о регистрации программ) и внедрены кинетические модели каталитического риформинга бензинов, дегидрирования высших парафинов, изомеризации пентан-гексановой фракции углеводородов, позволяющие проводить исследования в стационарных и нестационарных условиях ведения процесса.

Профессор, д.т.н., Засл. деятель науки РФ Кравцов А.В., профессор, д.т.н. Иванчина Э.Д., к.т.н. Ивашкина Е.Н., к.т.н., Юрьев Е.М., Шарова Е.С., Чеканцев Н.В.