ИНЖЕНЕРНЫЕ МОДЕЛИ ПРОЦЕССОВ НЕФТЕПЕРЕРАБОТКИ: ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ МНОГОСТАДИЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА БЕНЗИНОВ

Abstract

Ссылка для цитирования: Инженерные модели процессов нефтепереработки: повышение эффективности многостадийного производства бензинов / Е.И. Ивашкина, А.Г. Кокшаров, А.Г. Иванчина, В.А. Чузлов, Г.Ю. Назарова, Е.С. Чернякова, И.М. Долганов // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. – 2023. – Т. 334. – № 4. – С.195-208. Актуальность работы обусловлена необходимостью импортозамещения программного обеспечения в области проектирования, моделирования и оптимизации процессов подготовки и переработки нефти и газа. Практически все используемые на предприятиях нефтегазового сектора пакеты моделирующих систем представляют собой разработки США, Канады, Великобритании и других стран. В сложившихся условиях санкционных рисков по использованию импортного программного обеспечения для моделирования технологических процессов крайне актуальной задачей является разработка и быстрая адаптация инженерных математических моделей всех базовых процессов нефтепереработки, которые в дальнейшем станут основой российских импортозамещающих программных продуктов. В Национальном исследовательском Томском политехническом университете более 30 лет проводятся исследования процессов получения моторных топлив, на основании которых разработаны надежные математические модели таких технологий, как каталитический риформинг бензинов, изомеризация пентан-гексановой фракции углеводородов, каталитический крекинг вакуумного дистиллята и смесевого нефтяного сырья, гидропереработки нефтяных фракций, компаундирование высокооктановых бензинов и других. Отличительной особенностью разработанных математических моделей является то, что они, с одной стороны, построены на основе фактических промышленных данных по эксплуатации установок на различных НПЗ, а с другой, учитывают основные фундаментальные физико-химические закономерности механизмов реакций, дезактивации катализаторов, макрокинетические факторы процессов производства моторных топлив. Решение многокритериальной задачи оптимизации технологии приготовления моторных топлив (бензинов и дизельных топлив) возможно с применением метода математического моделирования на физико-химической основе, т. е. с учетом термодинамики и кинетики превращений углеводородов на поверхности катализатора, а также нестационарности протекания процессов ввиду закоксовывания, старения и отравления вредными примесями катализатора, изменения химического состава перерабатываемого сырья. Цель: разработка технических решений, направленных на повышение эффективности многостадийного производства бензинов с использованием инженерных моделей процессов нефтепереработки. Методы исследования базируются на использовании математического моделирования многокомпонентных процессов переработки углеводородного сырья. В качестве исходных данных использованы результаты хроматографического определения группового и индивидуального состава различных нефтяных фракций. Результаты. Выполнены оценка и прогнозирование влияние компонентного состава перерабатываемого сырья каталитического риформинга на качественные и количественные характеристики компонентов товарного бензина. Применение модели каталитического крекинга показало, что выход целевых продуктов процесса и активности катализатора выше на 4,9 и 6,7 % масс. при переработке сырья с более низким содержанием ароматических углеводородов и смол (29,9 и 1,6 % масс.), что связано со снижением содержания кокса на катализаторе на 0,15 % масс. Определен максимальный выход бензина для двух типов сырья (55,4 и 56,5 % масс.), который достигается при 536,0 и 534,0 °С, что объясняется их углеводородным составом. Выполнены прогнозные расчеты с оценкой влияния состава потока бензиновой фракции каталитического крекинга на рецептуру и товарные качества получаемого товарного бензина при использовании более легкого сырья на установке крекинга. Показана возможность увеличения доли потока бензиновой фракции каталитического крекинга в рецептуру приготовления товарного бензина. Себестоимость производства моторного топлива в этом случае снижается на величину от 0,1 до 1,0 %.