Подходы к описанию состава и свойств вакуумного газойля для построения математических моделей процессов глубокой переработки нефти

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В данной работе представлены результаты определения состава вакуумного газойля – сырья процессов глубокой переработки нефти с помощью двумерной газовой хроматографии. Данные результаты являются основой для описания формализованного механизма превращений углеводородов высококипящих нефтяных фракций в процессах гидрокрекинга и каталитического крекинга. Установленный углеводородный состав использован при моделировании состава вакуумного газойля с помощью метода structure-oriented lumping, или структурно-ориентированного объединения. Составлены векторы приращений углеводородов, содержащихся в вакуумном газойле. Для данных векторов рассчитана нормальная температура кипения фракции. С помощью разработанного алгоритма воссоздан компонентный состав сырья второй ступени гидрокрекинга, согласно которому рассчитан его фракционный состав, погрешность расчета не превышает 4°С. На основе лабораторных и численных исследований составлены реакционные схемы процессов гидрокрекинга и каталитического крекинга вакуумного газойля. Выполненные исследования с использованием математической модели крекинга показали, что вовлечение в переработку смесевого сырья, содержащего 15% гача дистиллятного и 15% экстракта селективной очистки масел, позволяет увеличить производительность установки каталитического крекинга и обеспечивает благоприятный топливный режим ее работы.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Е. Н. Ивашкина

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: ivashkinaen@tpu.ru
Россия, Томск

Г. Ю. Назарова

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Email: ivashkinaen@tpu.ru
Россия, Томск

А. Ю. Дементьев

ООО “КИНЕФ”

Email: ivashkinaen@tpu.ru
Россия, Кириши

В. А. Чузлов

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Email: ivashkinaen@tpu.ru
Россия, Томск

Д. Ю. Сладков

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Email: ivashkinaen@tpu.ru
Россия, Томск

Е. Р. Самойлов

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Email: ivashkinaen@tpu.ru
Россия, Томск

М. С. Григораш

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Email: ivashkinaen@tpu.ru
Россия, Томск

Список литературы

  1. Хавкин В.А., Гуляева Л.А., Чернышева Е.А. Нефтяные остатки – сырье гидрогенизационных процессов // Нефтепереработка и нефтехимия. Научно-технические достижения и передовой опыт. 2020. № 1. С. 12–18.
  2. Анчита Х., Спейт Д. Переработка тяжелых нефтей и нефтяных остатков. Гидрогенизационные процессы. СПб.: ЦОП “Профессия”, 2012.
  3. Muller H., Alawani N.A., Adam F.M. Innate sulfur compounds as an internal standard for determining vacuum gas oil compositions by APPI FT-ICR MS // Energy & Fuels. 2020. V. 34. №. 7. P. 8260–8273.
  4. Rakhmatullin I.Z. et al. Application of high resolution NMR (1H and 13C) and FTIR spectroscopy for characterization of light and heavy crude oils // J. Petr. Sci. Eng. 2018. V. 168. P. 256–262.
  5. Rakhmatullin I. et al. Qualitative and quantitative analysis of heavy crude oil samples and their SARA fractions with 13C nuclear magnetic resonance // Processes. 2020. V. 8. №. 8. P. 995.
  6. Dutriez T., Thiébaut D., Courtiade M., Dulot H., Bertoncini F., Hennion M.C. Application to SFC-GCxGC to heavy petroleum fractions analysis // Fuel. 2013. V. 104. P. 583–592.
  7. Quann R.J., Jaffe S.B. Structure-oriented lumping: describing the chemistry of complex hydrocarbon mixtures // Ind. Eng. Chem. Res. 1992. V. 31. № 11. P. 2483–2497.
  8. Chen J., Fang Z., Qiu T. Molecular reconstruction model based on structure-oriented lumping and group contribution methods // Chinese J. Chem. Eng. 2018. V. 26. № 8. P. 1677–1683.
  9. Nazarova G. et al. A predictive model of catalytic cracking: Feedstock-induced changes in gasoline and gas composition // Fuel Process. Technol. 2021. V. 217. № 106720.
  10. Назарова Г.Ю. Повышение эффективности процесса каталитического крекинга вакуумного дистиллята в лифт-реакторе с применением метода математического моделирования. Томск: ТПУ, 2020. С. 22–23.
  11. Виноградов О.В. Лабораторная установка для хроматографического анализа “Градиент-М” конструкции ИНХП РБ. Методика определения группового состава нефтепродуктов, выкипающих выше 300°С. Уфа, 2009.
  12. Абилова Г.Р. Особенности состава смол тяжелых нефтей и их влияние на стабильность асфальтенов в нефтяных системах: дис… канд. хим. наук. Уфа: Ин-т, 2021.
  13. Богомолов А.И. Современные методы исследования нефтей / Под ред. А.И. Богомолова, М.Б. Темянко, П.И. Хотынцевой. Л.: Недра, 1984.
  14. Marrero J., Gani R. Group-contribution based estimation of pure component properties // Fluid Phase Equilibria. 2001. V. 183. P. 183–208.
  15. Кривцов Е.Б., Ивашкина Е.Н., Кривцова Н.И. Математическое моделирование процесса гидроочистки вакуумного газойля // Катализ в промышленности. 2022. Т. 22. № 5.
  16. Mahé L. et al. Global approach for the selection of high temperature comprehensive two-dimensional gas chromatography experimental conditions and quantitative analysis in regards to sulfur-containing compounds in heavy petroleum cuts // J. of Chromatography A. 2011. V. 1218. № 3. P. 534–544.
  17. Yakubov M.R. et al. Composition and properties of heavy oil resins // Petroleum Chem. 2020. V. 60. № 6. P. 637–647.
  18. Jaffe S.B., Freund H., Olmstead W.N. Extension of structure-oriented lumping to vacuum residua // Ind. Eng. Chem. Res. 2005. V. 44. № 26. P. 9840–9852.
  19. Tian L. et al. Building a kinetic model for steam cracking by the method of structure-oriented lumping // Energy & fuels. 2010. V. 24. № 8. P. 4380–4386.
  20. Feng S. et al. Molecular composition modelling of petroleum fractions based on a hybrid structural unit and bond-electron matrix (SU-BEM) framework // Chem. Eng. Sci. 2019. V. 201. P. 145–156.
  21. Kolská Z., Zábranský M., Randová A. Group contribution methods for estimation of selected physico-chemical properties of organic compounds. London, UK: IntechOpen, 2012. P. 135–161.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Технологическая схема двухлинейного двухступенчатого гидрокрекинга с точками отбора образцов для лабораторных исследований: R-2001, R-2003 – реакторы гидрокрекинга первой ступени, V-2011, V-2013 – горячие сепараторы низкого давления, T-2002 – колонна фракционирования продуктов реакторов, T-2003 – отпарная колонна продуктов реакторов второй линии, R-2002, R-2004 – реакторы гидрокрекинга второй ступени, V-2007, V-2010 – горячие сепараторы высокого давления; I – циркуляционный ВСГ первой (a) и второй (b) ступеней, II – ВСГ низкого давления, III – углеводородные газы и нестабильный бензин.

Скачать (401KB)
3. Рис. 2. Распределение групп углеводородов в ВГО по числу атомов углерода в смеси насыщенных и ароматических УВ после разделения 1.

Скачать (173KB)
4. Рис. 3. Распределение групп углеводородов в ВГО по числу атомов углерода в смеси насыщенных и ароматических УВ после разделения 2.

Скачать (169KB)
5. Рис. 4. Распределение групп углеводородов в ВГО по числу атомов углерода в смеси насыщенных и ароматических УВ после разделения 3.

Скачать (171KB)
6. Рис. 5. Распределение групп углеводородов в газопродуктовой смеси V-2011 по числу атомов углерода в молекуле.

Скачать (180KB)
7. Рис. 6. Распределение групп углеводородов в кубовом продукте колонны фракционирования по числу атомов углерода в молекуле.

Скачать (142KB)
8. Рис. 7. Распределение групп углеводородов в образце компонента летнего дизельного топлива по числу атомов углерода в молекуле.

Скачать (108KB)
9. Рис. 8. Распределение групп углеводородов в образце компонента зимнего дизельного топлива по числу атомов углерода в молекуле.

Скачать (163KB)
10. Рис. 9. Молекула нонилбензола.

Скачать (13KB)
11. Рис. 10. Реакционная схема процесса гидрокрекинга вакуумного газойля.

Скачать (238KB)
12. Рис. 11. Реакционная схема процесса каталитического крекинга вакуумного газойля.

Скачать (662KB)
13. Рис. 12. Влияние состава смесевого сырья на выход и октановое число бензина (при постоянной температуре крекинга и расходе сырья), расчет по модели.

Скачать (119KB)
14. Рис. 13. Влияние состава смесевого сырья на выход и октановое число бензина при увеличении загрузки установки по сырью (при постоянной температуре крекинга), расчет по модели.

Скачать (155KB)
15. Таблица 6. Структурные приращения и их групповой вклад [8]

Скачать (243KB)

© Российская академия наук, 2024