Моделирование в процессах дегидрирования в кипящем слое

Моделирование в процессах дегидрирования в кипящем слое

Специалистами АО «СКТБ «Катализатор» разработано программное обеспечение для моделирования гидродинамики псевдоожиженных слоёв в процессе дегидрирования, позволяющее оперативно решать практические задачи наших клиентов.Уникальность разработки состоит в использовании математической модели, которая учитывает циркуляцию катализатора в кипящем слое и моделирует динамическое распределение катализатора по высоте аппаратов.

В промышленных аппаратах дегидрирования парафинов гидродинамические расчеты осложняются наличием распределительных решеток и постоянной циркуляцией микросферического катализатора. Математические модели в коммерческих программных обеспечениях, позволяющие проводить CFD-моделирование зачастую используют модель, которая не предусматривает наличие циркуляции катализатора и как следствие искажает расчет, который может привести к ошибкам проектирования.

В отличии от математических моделей, где кипящий слой находится в статических условиях, разработанное в АО «СКТБ «Катализатор» программное обеспечение использует модель с учетом циркуляции катализатора и позволяет проводить расчеты и оптимизацию как фракционного состава индивидуально для каждой установки дегидрирования, так и рассчитывать конструкцию секционирующих решеток с учетом скорости подачи сырья, температур и тепловых расширений внутренних конструкций.

В совокупности с данными от датчиков температуры и давления возможно моделирование радиального распределения температуры, что позволяет предвидеть случаи, когда возникает неравномерное вытеснение по газу и катализатору, то есть происходит «байпасирование». Такой эффект хорошо заметен при моделировании, если температурные неоднородности расположить по высоте, как изображено на рисунке. 

Видно, что поток сырья преимущественно протекает по левой части реактора дегидрирования, а горячий катализатор из распределителя преимущественно поступает вниз по правой и задней части аппарата, доставляя тепло из регенератора.

Периодический аудит в совокупности с моделированием позволяет предвидеть и снизить риск возникновения подобных ситуаций, а также заблаговременно разработать корректирующие мероприятия для снижения влияния эффекта байпасирования и обратного перемешивания, что в свою очередь увеличивает выработку изобутилена.

Моделирование гидродинамики псевдоожиженных слоев в процессах дегидрирования является неотъемлемой частью оптимизации производства. На настоящий момент в Дирекции химического инжиниринга АО «СКТБ «Катализатор» существуют практически все методики для расчета и оптимизации реакторов дегидрирования, которые уже нашли свое практическое применение на промышленном производстве. Мы всегда готовы оперативно помочь предприятиям в решении сложных задач и ведем дальнейшую работу по совершенствованию наших методик в интересах потребителей.

CFD – (от англ. computational fluid dynamics) вычислительная гидродинамика