Исследование математической модели каталитического риформинга бензина методами анализа чувствительности

Abstract

Для изучения одного из важнейших процессов нефтепереработки — каталитического риформинга, требуется детализированная кинетическая модель. При разработке кинетической модели возникает сложность в связи с большим количеством компонентов реакционной смеси и большим количеством стадий химических превращений. Альтернативой могут быть сокращенные механизмы реакций, которые применимы для решения задачи и обеспечивают реалистичное описание процесса. В данной работе для анализа кинетической модели и получения сокращенного механизма реакции используются методы анализа чувствительности математической модели. Применение указанной методики позволяет выявить стадии каталитического риформинга бензина, наименее влияющие на общую динамику изменения концентраций значимых веществ реакции. Исследовано влияние исключения данных стадий на кинетику процесса с химической точки зрения. Предложена редуцированная схема каталитического риформинга бензина с исключением данных стадий. Редуцированная схема обеспечивает вполне удовлетворительное согласие как по профилям температуры, так и по профилям концентраций значимых веществ реакции. A detailed kinetic model is required to study one of the most important oil refining processes known as catalytic reforming. The difficulty arises in connection with a large number of components of the reaction mixture and a large number of stages of chemical transformations in developing the kinetic model. An alternative may be reduced reaction mechanisms that are applicable to solve the problem and provide a realistic description of the process. In this paper, to analyze the kinetic model and to obtain an abbreviated reaction mechanism, the sensitivity analysis methods of the mathematical model are used. The least influential stages of catalytic reforming of gasoline, which do not affect the general dynamics of changes in the concentrations of significant reaction substances are identified using this technique. The effect of eliminating these stages on the kinetics of the process from the chemical point of view is analyzed. A reduced scheme for catalytic reforming of gasoline by excluding these stages is proposed. A reduced scheme provides a quite satisfactory agreement both in temperature profiles and in concentration profiles of significant substances.