catalКатализ в промышленностиKataliz v promyshlennosti1816-03872413-6476LLC "KALVIS"10.18412/1816-0387-2015-5-46-53catal-241Research ArticleИНЖЕНЕРНЫЕ ПРОБЛЕМЫ. ЭКСПЛУАТАЦИЯ И ПРОИЗВОДСТВОINDUSTRY ENGINEERING PROBLEMS. OPERATION AND PRODUCTIONМодернизация промышленной технологической схемы дегидрирования метилбутенов в изопрен. Сообщение 1. Математический анализ вариантов модернизацииModernization of Industrial Technology for Dehydrogenation of Methylbutenes to Isoprene. Part I. Mathematical Analysis of Options to Upgrade the TechnolЛамберовА.А.LamberovA.A.

д-р техн. наук, проф.

dtgirl62@gmail.comУртяковП.В.UrtyakovP.V.

инженер

dtgirl62@gmail.comГильмановХ.Х.GilmanovH.H.

д-р техн. наук, первый зам. генерального директора, гл. инженер

dtgirl62@gmail.comНазаровМ.В.NazarovM.V.

инженер

dtgirl62@gmail.comНехиджаЮ.NekhidzhaYu.

инженер

dtgirl62@gmail.comФГАОУВПО «Казанский (Приволжский) федеральный университет» (КФУ)РоссияKazan (Volga) Federal UniversityRussian FederationПАО «Нижнекамскнефтехим»РоссияPJSC «Nizhnekamskneftekhim»Russian Federation2015130920151554653Copyright © LLC "KALVIS", 20152015LLC "KALVIS"LLC "KALVIS"https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/view/241

С целью выбора варианта модернизации, оптимального с точки зрения энергоэффективности, проведено математическое моделирование традиционной технологии дегидрирования метилбутенов (процесс в адиабатическом реакторе) и трех вариантов осуществления процесса в «псевдоизотермическом» режиме: 1) однореакторная схема с дробной подачей пара в верхнюю и среднюю часть катализаторного слоя; 2) последовательная двухреакторная схема с промежуточным подогревом контактного газа в межступенчатом перегревателе; 3) последовательная двухреакторная схема с добавлением перегретого пара в межреакторное пространство. Показано, что каждая из новых схем позволяет существенно повысить эффективность процесса по сравнению с традиционной технологией. На основании сравнительного анализа зависимостей выхода и селективности образования изопрена от количества тепловой энергии Q, подаваемой в экспериментальных схемах, сделан вывод, что самый высокий прирост выхода изопрена (5,5 %) и селективности (5,6 %) при больших временах контактирования достигается по схеме (2), особенно при Q > 8,5 ·106 Дж/кг.

To determine a most energy-efficient method for technology modernization, a mathematical modeling of a number of technologies for dehydrogenation of methylbutenes was performed. The traditional technology (the process in an adiabatic reactor) was compared with the following three embodiments of the process in the «pseudo-isothermal» mode: 1) a single-reactor scheme with a fractional supply of steam to the upper and middle parts of the catalyst layer; 2) a consecutive two-reactor scheme with intermediate heating of a contact gas in an interstage superheater; 3) a consecutive two-reactor scheme with the addition of superheated steam into an interreactor volume. It is shown that each of the new schemes can significantly increase the process effeciency compared with the conventional technology. A comparative analysis of the dependence of the yield and selectivity toward isoprene on the thermal energy Q fed in the modified schemes has shown that the highest increase in the yield of isoprene (5,5 %) and selectivity (5,6 %) at large contact times is provided via Scheme 2, especially when Q > 8,5 ·106J/kg.

дегидрирование метилбутенов в изопренматематическое моделирование технологического оформления процессаdehydrogenation of methylbutenes to isoprenemathematical modeling of a technological designReferencesКрылов О.В. Гетерогенный катализ: Учебное пособие для вузов. М.: Академкнига, 2004.Крылов О.В. Гетерогенный катализ: Учебное пособие для вузов. М.: Академкнига, 2004.Бокин А.И, Балаев А.В., Баженов Ю.П. и др. // Химическая промышленность. 2003. No 4. С. 52.Бокин А.И, Балаев А.В., Баженов Ю.П. и др. // Химическая промышленность. 2003. No 4. С. 52.Бокин А.И., Балаев А.В., Баженов Ю.П. и др. // Катализ в промышленности. 2004. No 6. С. 25.Бокин А.И., Балаев А.В., Баженов Ю.П. и др. // Катализ в промышленности. 2004. No 6. С. 25.Ильин В.М., Балаев А.В., Касьянова Л.З., Сайфуллина А.А., Баженов Ю.П., Кутепов Б.И. // Катализ в промышленности. 2006. No 5. С. 42.Ильин В.М., Балаев А.В., Касьянова Л.З., Сайфуллина А.А., Баженов Ю.П., Кутепов Б.И. // Катализ в промышленности. 2006. No 5. С. 42.Мустафина С.А., Березина Д.В., Смирнов Д.Ю. // Катализ в промышленности. 2014. No 4. С. 22.Мустафина С.А., Березина Д.В., Смирнов Д.Ю. // Катализ в промышленности. 2014. No 4. С. 22.Ламберов А.А., Гильманов Х.Х., Дементьева Е.В., Шатохина Е.В., Гильмуллин Р.Р. // Катализ в промышленности. 2007. No 6. C. 18.Ламберов А.А., Гильманов Х.Х., Дементьева Е.В., Шатохина Е.В., Гильмуллин Р.Р. // Катализ в промышленности. 2007. No 6. C. 18.Егоров А.Г., Гильманов Х.Х., Ламберов А.А., Уртяков П.В. // Катализ в промышленности. 2014. No 4. С. 14.Егоров А.Г., Гильманов Х.Х., Ламберов А.А., Уртяков П.В. // Катализ в промышленности. 2014. No 4. С. 14.Meima G.R., Govind M. // Applied Catalysis A: General. 2001. V. 212 . Р. 239.Meima G.R., Govind M. // Applied Catalysis A: General. 2001. V. 212 . Р. 239.Gozde D., Taichi W., Jale Y., Md. Azhar U. // Fuel Processing Technology. 2014. V. 126. P. 276.Gozde D., Taichi W., Jale Y., Md. Azhar U. // Fuel Processing Technology. 2014. V. 126. P. 276.Wei H., Zhijie Z., Fuchen W., Yifei W., Guangsuo Y. // Fuel. 2014. V. 131. P. 59.Wei H., Zhijie Z., Fuchen W., Yifei W., Guangsuo Y. // Fuel. 2014. V. 131. P. 59.Ламберов А.А., Дементьева Е.В., Гильманов Х.Х., Гильмуллин Р.Р., Качаева Н.В., Иванова А.В. // Катализ в промышленности. 2008. No 4. С. 29.Ламберов А.А., Дементьева Е.В., Гильманов Х.Х., Гильмуллин Р.Р., Качаева Н.В., Иванова А.В. // Катализ в промышленности. 2008. No 4. С. 29.Егоров А.Г., Ламберов А.А., Дементьева Е.В., Уртяков П.В. // Катализ в промышленности. 2011. No 5. С. 54.Егоров А.Г., Ламберов А.А., Дементьева Е.В., Уртяков П.В. // Катализ в промышленности. 2011. No 5. С. 54.Ламберов А.А., Дементьева Е.В., Кузьмина О.В., Гильманов Х.Х., Гильмуллин Р.Р.// Катализ в промышленности. 2012. No 3. С. 76.Ламберов А.А., Дементьева Е.В., Кузьмина О.В., Гильманов Х.Х., Гильмуллин Р.Р.// Катализ в промышленности. 2012. No 3. С. 76.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.