4.2 Решение обратной кинетической задачи и проверка модели на адекватность
В ходе данной работы были найдены константы скоростей химических реакций, являющихся основой процесса каталитического риформинга.
Значения кинетических параметров химических реакций были получены при помощи методов формальной кинетики. Так, для реакции первого порядка дегидрирования циклогексана и его гомологов, приводящих к образованию ароматических углеводородов:
выражение для константы скорости имеет вид [51-52]:
k = (ln C0/C)/t,
где С0 – начальная концентарция циклогексана; С – концентрация исходного вещества к моменту времени t; t – время протекания химической реакции.
Аналогичное выражение для нахождения константы скорости имеют и такие химические реакции, как реакции изомеризации, гидрогенолиза, дегидроциклизации, гидрокрекинга. С его помощью были найдены следующие кинетические параметры (таблица 7):
Таблица 7 – Константы скоростей химических реакций для различных марок промышленных катализаторов
-
Химическая реакция
Катализатор 1
Катализатор 2
Катализатор 3
гидрокрекинг н-П
1,0
1,5
1,0
н-П - и-П
1,0
1,3
2,2
и-П - н-П
1,0
0,8
1,2
н-П - Н-6
1,0
0,8
1,0
гидрокрекинг и-П
1,0
0,8
1,0
и-П - Н-6
1,0
0,9
1,1
Н-5 - и-П
1,0
0,9
1,0
Продолжение таблицы 7
-
Н-6 - Н-5
1,0
1,0
1,0
Ар - Н-6
1,0
1,0
1,0
н-П - Н-5
1,0
0,8
1,1
и-П - Н-5
1,0
0,6
1,0
Н-5 - Н-6
1,0
1,1
2,2
Н-5 - н-П
1,0
0,9
1,0
Из таблицы 7 видно, что кинетические параметры химических реакций зависят от физико-химических свойств катализатора. Так, снижение содержания платины, обладающей основной функцией приводит к снижению констант скоростей реакций гидрирования и дегидрирования ароматических углеводородов. С другой стороны, повышенное содержание платины для первого катализатора усиливает реакции, ведущие к раскрытию кольца нафтеновых углеводородов [53]. Скорость превращения парафинов гораздо ниже скорости превращения нафтенов в ароматические углеводороды [54].
Д
Катализатор 2
Катализатор 3
ля проверки модели на адекватность были проведены модельные расчеты. Результаты представленны на рисунках 4-7.
Рисунок 4 – Зависимость выхода продукта от даты отбора пробы
По зависимости, представленной на рисунке 4 видно,что расчетные и эксперементальные значения выхода риформата находятся в одном диапазоне, и погрешность не превышает 5%, что соответствует погрешности опыта.
Катализатор 1
Катализатор 2 Катализатор 3
Рисунок 5 – Зависимость содержания ароматических углеводородов от даты отбора пробы
И
Катализатор 1 Катализатор 2 Катализатор 3
з рисунка 5 очевидно, что расчетные и эксперементальные значения содержания ароматических углеводородов приблизительно равны.
Рисунок 6 – Зависимость содержания изо-Парафинов от даты отбора пробы
По содержанию изо-Парафинов, рисунок 6, прослеживается, что значение экспериментальные и расчитанные по программе так же имеют небольшую разницу.
Катализатор 1 Катализатор 2 Катализатор 3
Рисунок 7 – Зависимость ИОЧ от даты отбора пробы
По рисуноку 7, можно проследить, что значение октанового числа от даты отбора пробы по расчетам и эксперименту приблизительно равны. И погрешность расчета не превышает допустимого значения погрешности 5 %.
Опираясь на данные результаты, можно сделать вывод, что погрешность расчета не превышает погрешности хроматографического анализа и модель является адекватной, то есть может служить для расчета необходимых параметров.