Концентрация - кокс
Cтраница 4
При перемещении фронта горения в качестве топлива расходуется часть нефти, остающаяся в пласте после вытеснения ее газами горения, водяным паром, водой, испарившимися фракциями нефти впереди фронта горения иг претерпевающая изменения вследствие дистилляции, крекинга и других, сложных физико-химических процессов. В результате сгорают наиболее тяжелые фракции нефти, так называемый кокс. При различных геолого-промы-еловых условиях концентрация кокса может составлять 10 - 40 кг на 1м пласта. Этот важный параметр процесса горения обычно рекомендуется определять экспериментальным путем в лабораторных условиях. [46]
Строго говоря, ни одна из систем регенерации не обеспечивает полного удаления продуктов коксообразования с поверхности катализатора, вследствие чего регенерированные катализаторы все еще содержат несколько десятых долей процента кокса. Более совершенная система регенерации снижает это содержание до 0 2 - 0 4 % от веса катализатора. При работе в режиме кипящего слоя концентрацию кокса можно определить визуально с помощью набора соответствующих стандартов. [47]
По мере выгорания кокс обогащается углеродом, так как сгорание содержащегося в нем водорода идет с большей скоростью, чем сгорание углерода кокса. В результате скорость горения кокса значительно понижается. По-видимому, в результате резкого снижения реакционной способности кокса при малых его концентрациях кажущийся порядок реакции его горения становится вторым по концентрации кокса. Поэтому наиболее затруднена глубокая регенерация катализатора. Наличие в составе катализатора металла - катализатора окислительно-восстановительных реакций - позволяет значительно снизить содержание кокса в регенерированном катализаторе - до 0 1 % и менее, так как скорость горения остаточного кокса возрастает в этом случае на порядок и более. При высоком содержании кокса на регенерируемом катализаторе затруднен отвод из регенератора больших количеств тепла. Поэтому регенерация катализатора в общем осуществляется значительно легче, когда установки каталитического крекинга работают с высокой кратностью циркуляции катализатора. [48]
Поскольку коксообразование играет важную роль в промышленных процессах, имеется много работ, в которых разрабатываются экстраполяционные ( формальные) модели этого явления. В качестве основных переменных в этих моделях принимают или время, или концентрацию кокса в катализаторе. Может показаться ], что во многом это одно и то же, но полная эквивалентность между этими переменными имеется лишь в случае, ели концентрация кокса пропорциональна времени. [49]
Модель изотермической гранулы в работах [6.10] и [6.20] была развита в двух направлениях. Во-вторых, модель была дополнена уравнениями, учитывающими внешний тепло - и массоперенос. Одним из наиболее важных результатов, полученных этими авторами, является теоретическое подтверждение экспериментальных данных, схематически представленных на рис. 6.1 ( 6), когда при высоких значениях модуля Тиле из-за сильного влияния диффузии происходит обращение профиля концентрации кокса. Видно, что согласие между экспериментом [ рис. 6.1 ( 6) ] и теорией ( рис. 6.6) хорошее. [50]
Микроскопическое исследование закоксованного катализатора показало [ 9.3 J, что углеродная фаза обычно хорошо диспергирована внутри, гранул и зоны преимущественного выделения углерода отсутствуют. Большая часть кокса состоит из тонких ( в виде пленки) агрегатов частиц размером менее 10 им. В работе [9.4] показано, что частицы кокса имеют такие размеры, если гранулы катализатора были закоксованы при 375 С, в то же время [9.5] из результатов кинетических исследований был сделан вывод, что частицы кокса должны быть около 4 им в диаметре. Расчеты также показали, что частицы ( для концентраций кокса 1 - 5 %) не распределены так, чтобы покрыть всю имеющуюся поверхность катализатора, но имеют тенденцию к образованию кластеров как дискретных ансамблей на поверхности. Это было подтверждено микроскопическими исследованиями. [51]
 |
Значения параметров, использованных для расчета результатов, показанных на. [52] |
С увеличением использования цеолитных катализаторов, которые более чувствительны к термическому перегреву, чем алю-мосиликатные, важность проведения процесса регенерации при низкой температуре возросла. В работе [9.39] моделировалась та область, в которой входные температуры составляют около 420 С. При этих температурах скорость сгорания лимитируется собственно химической кинетикой с намного более высокой энергией активации, чем в режиме, лимитируемом диффузией. Это вызывает существенные различия в температурных и концентрационных профилях; в частности, было показано существование минимума на профиле концентрации кокса. [53]
Расчетным путем было определено изменение величины тепло-напряженности по мере продвижения зоны горения кокса в глубь частицы и показано, что наиболее теплонапряженным участком является периферия частиц и зона остаточного кокса. Это было подтверждено прямыми экспериментами. Было установлено, что увеличение концентрации кокса и повышение температуры регенерации промежуточной зоны шарика способствуют ее селективному спеканию. [54]
Страницы: 1 2 3 4