Математическое моделирование каталитического крекинга с учетом коксоотложения на зерне катализатора

Объектами исследования являются взаимосвязанные промышленные процессы каталитического крекинга гидроочищенного вакуумного дистиллята и регенерации цеолитсодержащего катализатора. Целью исследования является установление термодинамических, кинетических и гидродинамических закономерностей коксообразования на зерне катализатора в процессе каталитического крекинга высококипящих фракций углеводородов, а также процесса окислительной регенерации закоксованных катализаторов крекинга. Установлены закономерности взаимосвязанных процессов каталитического крекинга и регенерации катализатора, отражающие влияние состава сырья, технологического режима эксплуатации катализаторов на степень их дезактивации вследствие коксоотложения при вовлечении в переработку тяжелого остаточного сырья. Разработана математическая модель процесса каталитического крекинга на пористом зерне катализатора на основе капиллярной модели, программная реализация которой выполнена на языке Python. Модель учитывает групповой состав сырья и характеристики катализатора крекинга, а именно удельную поверхность, объем и размер пор, число кислотных центров. Разработана модель тепломассопереноса вблизи поверхности цеолитной частицы. Выполнено трехмерное моделирование двухфазного потока с использованием Эйлеровой двух жидкостной модели для исследования гидродинамики, моделируемого лифт-реактора промышленной установки каталитического крекинга. Разработана трехмерная многофазная модель гидродинамики потока и реакций внутри регенератора FCC. Модель включает в себя газо-твердый обмен импульсами, газо-твердый теплообмен и химические реакции. Таким образом, разработано математическое описание многокомпонентного каталитического процесса каталитического крекинга на различных иерархических уровнях: от зерна катализатора до химико-технологической системы «каталитический лифт-реактор-регенератор закоксованного катализатора».