Улучшение качества всесезонного масла
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
етика гидрообессеривания тиофена
t, єCГидрогенолизГидрирование, моль/(гатм2с),
атм-1,
атм-1, моль/(гатмс), атм-1, атм-1235 251 2651,5 1,6 1,84,3 2,3 2,53,1 1,3 0,563,0 12,2 -9,8 1,2 09,1 1,9 1,3
Кинетика гидрирования сернистых соединений сильно зависит от их строения. Скорость реакции падает в следующем ряду (в скобках - относительные скорости гидрирования): меркаптаны (7) = дибензилсульфиды (7) > втор-алкилсульфиды (4,3 - 4,4) > тиофан и его производные (3,8 - 4,1 ) > первичные алкилсульфиды (3,2) > производные тиофена и диарилсульфиды (1,1 - 2,0) [40].
В пределах одного класса соединений скорость гидрирования уменьшается с увеличением молекулярной массы, т. е. удаление серы из тяжелых нефтяных фракций происходит с большим трудом, чем из легких. В общем случае скорость гидрогенолиза r сернистых соединений для технических расчетов описывают уравнением [35]:
r = dS/d? = kSn,
где S - содержание серы в продукте, % (масс.);
n - порядок реакции;
k - константа скорости реакции.
Взаимодействие индивидуальных серосодержащих соединений различных классов с водородом в условиях гидроочистки происходит по реакции первого порядка. При гидроочистке нефтяной фракции входящие в ее состав индивидуальные соединения также реагируют по первому порядку, однако по мере удаления наиболее реакционноспособных соединений константа скорости реакции уменьшается, и в ряде случаев экспериментальные данные по изменению содержания серы в процессе гидроочистки фракции лучше описываются уравнением второго порядка. Порядок реакции по водороду может быть различным в зависимости от условий гидроочистки и свойств сырья.
Кажущаяся энергия активации гидрирования серосодержащих соединений на обычных катализаторах гидроочистки в интервале 350-425С составляет 46-48 кДж/моль. По-видимому, во всех случаях в этом температурном интервале реакция протекает во внутридиффузионной области [40].
4.5 Влияние параметров процесса на получение целевого продукта
Как было упомянуто выше данный процесс относится к гетерогенно-каталитическим процессам и осуществляют в реакторах, наиболее приближенным к реакторам идеального вытеснения. На производстве используют реакторы с неподвижным насыпным слоем катализатора. Однако для проведения реакции подобным образом необходимо на стадии подготовки сырья производить подогрев сырья, т.е. предусмотрен соответствующий узел в технологической схеме.
Данный процесс протекает при температурах 330-400 0С. Анализировать влияние параметров процесса на удельную производительность будем применительно к РИВ.
4.5.1 Анализ влияния параметров процесса гидроочистки на удельную производительность применяемых реакторов
Удельная производительность - это съем готовой продукции с единицы объема реактора в единицу времени. В данном случае перед производством не стоит задача получения сероводорода или углеводородов, образующихся при гидрогенолизе сернистых соединений. Однако, других продуктов в процессе гидроочистки не образуется, и поэтому, для удобства расчетов, в качестве продукта, снимаемого с единицы объема в единицу времени, будем использовать промежуточно образующиеся соединения. Рассматривая реакцию гидрирования тиофена целевым продуктом будет являться сероводород.
На удельную производительность влияют:
? тип реактора;
? сочетание реакторов;
?параметры процесса (начальная концентрация исходных реагентов, мольное соотношение реагентов, адсорбционные коэффициенты гетерогенно-каталитических реакций, степень конверсии, температура).
Для непрерывно действующих реакторов в стационарных условиях работы удельная производительность реактора по сероводороду в реакции (1) (см. п. 4.4) определяется выражением:
где rT - скорость расходования тиофена в реакции (1).
Далее проанализируем влияние каждой составляющей на удельную производительность РИВ.
4.5.1.1 Влияние начальной концентрации реагентов
Проанализируем влияние начального парциального давления тиофена на удельную производительность РИВ.
Заменяя переменные в уравнении скорости, получим:
Подставляя rA в выражение для удельной производительности РИВ, получим:
При XT = 0,9, ФH2S = 0,988, bY = 600, bT = 23 атм-1, bH2S = 13 атм-1, k1 = 1,610-5 моль/(гатм2с) график зависимости GH2S,РИВ = f(PT0) при температуре 251 єС приведен на рис. 4.6.
Рис. 4.6. Зависимость удельной производительности РИВ от начального парциального давления тиофена
Как видно, с увеличением начального парциального давления тиофена удельная производительность РИВ по сероводороду возрастает.
4.5.1.2 Влияние избытка второго реагента
Выведем зависимость удельной производительности РИВ по сероводороду от кратности избытка второго реагента bY.
Общее давление смеси:
Откуда
Делая замену РT0 в уравнении скорости, получим:
Подставляя в уравнение для удельной производительности РИВ, получим:
При Pобщ = 50 атм и температуре 251 єС график зависимости GH2S,РИВ = f(bY) приведен на рис. 4.7.
Как видим при увеличении кратности избытка водорода bY удельная производительность РИВ увеличивается до bY 700 и далее не изменяется.
Рис. 4.7. Зависимость удельной производительности РИВ
от избытка второго реаген?/p>