catalКатализ в промышленностиKataliz v promyshlennosti1816-03872413-6476LLC "KALVIS"10.18412/1816-0387-2022-5-40-52catal-840Research ArticleКАТАЛИЗ В НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИСATALYSIS IN PETROLEUM REFINING INDUSTRYМатематическое моделирование процесса гидроочистки вакуумного газойляMathematical Modeling of the Vacuum Gas Oil HydrotreatmentВоробьевА. М.Vorob’evA. M.ctls@kalvis.ruБелинскаяН. С.BelinskayaN. S.ctls@kalvis.ruАфанасьеваД. А.AfanasievaD. A.ctls@kalvis.ruАркеноваС. Б.ArkenovaS. B.ctls@kalvis.ruКалиевТ. А.KalievT. A.ctls@kalvis.ruКривцовЕ. Б.KrivtsovE. B.ctls@kalvis.ruИвашкинаЕ. Н.IvashkinaE. N.ctls@kalvis.ruКривцоваН. И.KrivtsovaN. I.ctls@kalvis.ruСаутгемптонский университет, СаутгемптонВеликобританияUniversity of Southampton, SouthamptonUnited KingdomНациональный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ), ТомскРоссияNational Research Tomsk Polytechnic UniversityRussian FederationИнститут химии нефти Сибирского отделения Российской академии наук (ИХН СО РАН), ТомскРоссияInstitute of Petroleum Chemistry SB RAS, TomskRussian Federation2022290920222254052Copyright © LLC "KALVIS", 20222022LLC "KALVIS"LLC "KALVIS"https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/view/840

Представлены результаты расчета термохимических свойств молекул и термодинамических характеристик реакций, участвующих в процессе гидроочистки вакуумного дистиллята, с использованием квантово-химических методов. Разработана кинетическая модель процесса гидроочистки на основе формализованной схемы превращений углеводородов. С применением разработанной кинетической модели проведены численные исследования по оценке влияния состава сырья на остаточное содержание гетероатомных компонентов в продукте гидроочистки вакуумного газойля; температуры – на содержание ароматических углеводородов, азота и серы в продукте процесса гидроочистки; расхода водородсодержащего газа – на содержание серы и сероводорода в гидроочищенном вакуумном газойле.

Thermochemical properties of molecules and thermodynamic characteristics of vacuum distillate hydrotreatment were calculated by quantumchemical methods. A kinetic model of the hydrotreatment process was developed using a formalized transformation scheme of hydrocarbons. The developed kinetic model was employed in numerical studies aimed to estimate the effect of the feedstock composition on the residual content of heteroatomic components in the product of vacuum gas oil hydrotreatment, the effect of temperature on the content of aromatic hydrocarbons, nitrogen and sulfur in the hydrotreatment product, and the effect of the hydrogen-containing gas consumption on the content of sulfur and hydrogen sulfide in the hydrotreated vacuum gas oil.

математическое моделированиегидроочисткавакуумный газойльгидрообессериваниегидродеазотированиегидродеароматизациятрехфазная модельmathematical modelinghydrotreatmentvacuum gas oilhydrodesulfurizationhydrodenitrationhydrodearomatizationthreephase modelReferencesSrinivas B.K., Pant K.K., Santosh K.G., Saraf D.N., Choudhury I.R., Sau M. // Chem. Eng. J. 2019. Vol. 358. P. 504–519.Srinivas B.K., Pant K.K., Santosh K.G., Saraf D.N., Choudhury I.R., Sau M. // Chem. Eng. J. 2019. Vol. 358. P. 504–519.Becker P.J., Celse B., Guillaume D., Dulot H., Costa V. // Fuel. 2015. Vol. 139. P. 133–143.Becker P.J., Celse B., Guillaume D., Dulot H., Costa V. // Fuel. 2015. Vol. 139. P. 133–143.Chuzlov V., Nazarova G., Ivanchina E., Ivashkina E., Dolganova I., Solopova A. // Fuel Proc. Technol. 2019. Vol. 196. Article 106139.Chuzlov V., Nazarova G., Ivanchina E., Ivashkina E., Dolganova I., Solopova A. // Fuel Proc. Technol. 2019. Vol. 196. Article 106139.Ivanchina E.D., Ivashkina E.N., Nazarova G.Y. // Chem. Eng. J. 2017. Vol. 176/177. P. 134–143.Ivanchina E.D., Ivashkina E.N., Nazarova G.Y. // Chem. Eng. J. 2017. Vol. 176/177. P. 134–143.Nazarova G., Ivashkina E., Ivanchina E., Shafran T., Stebeneva V., Seytenova G. // AIP Conf. Proc. 2016. Vol. 1772. Article 060013.Nazarova G., Ivashkina E., Ivanchina E., Shafran T., Stebeneva V., Seytenova G. // AIP Conf. Proc. 2016. Vol. 1772. Article 060013.Nadeina K.A., Potapenko O.V., Kazakov M.O., Doronin V.P., Saiko A.V., Sorokina T.P., Kleimenov A.V., Klimov O.V., Noskov A.S. // Catal. Today. 2021. Vol. 378. P. 2–9.Nadeina K.A., Potapenko O.V., Kazakov M.O., Doronin V.P., Saiko A.V., Sorokina T.P., Kleimenov A.V., Klimov O.V., Noskov A.S. // Catal. Today. 2021. Vol. 378. P. 2–9.Мейерс Р.А. Основные процессы нефтепереработки : справочник ; пер. с англ. / под ред. О.Ф. Глаголевой, О.П. Лыкова. СПб. : Профессия, 2012. 944 с.Мейерс Р.А. Основные процессы нефтепереработки : справочник ; пер. с англ. / под ред. О.Ф. Глаголевой, О.П. Лыкова. СПб. : Профессия, 2012. 944 с.Marafi A., Albazzaz H., Rana M.S. // Catal. Today. 2019. Vol. 329. P. 125–134.Marafi A., Albazzaz H., Rana M.S. // Catal. Today. 2019. Vol. 329. P. 125–134.Stolyarova E.A., Danilevich V.V., Klimov O.V., Gerasimov E.Y., Ushakov V.A., Chetyrin I.A., Lushchikova A.E., Saiko A.V., Kondrashev D.O., Kleimenov A.V., Noskov A.S. // Catal. Today. 2020. Vol. 353. P. 88–98.Stolyarova E.A., Danilevich V.V., Klimov O.V., Gerasimov E.Y., Ushakov V.A., Chetyrin I.A., Lushchikova A.E., Saiko A.V., Kondrashev D.O., Kleimenov A.V., Noskov A.S. // Catal. Today. 2020. Vol. 353. P. 88–98.Самойлов Н.А., Мельгунов М.С., Жилина В.А. // Катализ в промышленности. 2019. Т. 19. № 5. С. 345–350.Самойлов Н.А., Мельгунов М.С., Жилина В.А. // Катализ в промышленности. 2019. Т. 19. № 5. С. 345–350.Ёлшин Н.А., Алиев Р.Р. // Нефтепереработка и нефтехимия. 2015. № 1. C. 8–10.Ёлшин Н.А., Алиев Р.Р. // Нефтепереработка и нефтехимия. 2015. № 1. C. 8–10.Jimenez F., Kafarov V., Nunez M. // Chem. Eng. J. 2007. Vol. 134. P. 200–208.Jimenez F., Kafarov V., Nunez M. // Chem. Eng. J. 2007. Vol. 134. P. 200–208.Esmaeel S.A., Gheni S.A., Jarullah A.T. // Appl. Petrochem. Res. 2016. Vol. 6. P. 117–133.Esmaeel S.A., Gheni S.A., Jarullah A.T. // Appl. Petrochem. Res. 2016. Vol. 6. P. 117–133.Glazov N., Dik P., Zagoruiko A. // Catal. Today. 2021. Vol. 378. P. 202–210.Glazov N., Dik P., Zagoruiko A. // Catal. Today. 2021. Vol. 378. P. 202–210.Patil R.C., Patra P., Gupta A., Das A. // Comput. Chem. Eng. 2017. Vol. 104. P. 89–106.Patil R.C., Patra P., Gupta A., Das A. // Comput. Chem. Eng. 2017. Vol. 104. P. 89–106.Ivanchina E.D., Ivashkina E.N., Dolganova I.O., Belinskaya N.S. // Rev. Chem. Eng. 2021. Vol. 37, № 1. P. 163–191.Ivanchina E.D., Ivashkina E.N., Dolganova I.O., Belinskaya N.S. // Rev. Chem. Eng. 2021. Vol. 37, № 1. P. 163–191.Иванчина Э.Д., Ивашкина Е.Н., Назарова Г.Ю., Стебенева В.И., Шафран Т.А., Киселева С.В., Храпов Д.В., Короткова Н.В., Есипенко Р.В. // Катализ в промышленности. 2017. Т. 17, № 6. C. 477–486.Иванчина Э.Д., Ивашкина Е.Н., Назарова Г.Ю., Стебенева В.И., Шафран Т.А., Киселева С.В., Храпов Д.В., Короткова Н.В., Есипенко Р.В. // Катализ в промышленности. 2017. Т. 17, № 6. C. 477–486.Белинская Н.С., Силко Г.Ю., Иванчина Э.Д., Ивашкина Е.Н., Францина Е.В., Фалеев С.А. // Фундаментальные исследования. 2013. № 8 (часть 3). С. 534–538.Белинская Н.С., Силко Г.Ю., Иванчина Э.Д., Ивашкина Е.Н., Францина Е.В., Фалеев С.А. // Фундаментальные исследования. 2013. № 8 (часть 3). С. 534–538.Александров П.В. Процессы гидроочистки дизельных дистиллятов и вакуумного газойля на CoMo- и NiMo-катализаторах и их оптимизация с использованием метода математического моделирования: дис. канд. техн. наук: 05.17.08 / Александров Павел Васильевич. Томск, 2017. 129 с.Александров П.В. Процессы гидроочистки дизельных дистиллятов и вакуумного газойля на CoMo- и NiMo-катализаторах и их оптимизация с использованием метода математического моделирования: дис. канд. техн. наук: 05.17.08 / Александров Павел Васильевич. Томск, 2017. 129 с.Анчита Х. Переработка тяжелой нефти : Реакторы и моделирование процессов : пер. с англ. / под ред. О.Ф. Глаголевой, В.А. Винокурова. СПб. : Профессия, 2015. 592 с.Анчита Х. Переработка тяжелой нефти : Реакторы и моделирование процессов : пер. с англ. / под ред. О.Ф. Глаголевой, В.А. Винокурова. СПб. : Профессия, 2015. 592 с.Mederos F.S., Rodriguez M.A., Ancheyta J., Arce E. // Energy Fuels. 2006. Vol. 20. P. 936–945.Mederos F.S., Rodriguez M.A., Ancheyta J., Arce E. // Energy Fuels. 2006. Vol. 20. P. 936–945.Korsten H., Hoffman U. // AIChE J. 1996. Vol. 42, № 5. P. 1350–1360.Korsten H., Hoffman U. // AIChE J. 1996. Vol. 42, № 5. P. 1350–1360.Ahmed T. Hydrocarbon Phase Behavior. Houston : Gulf Publishing Co., 1989. 424 p.Ahmed T. Hydrocarbon Phase Behavior. Houston : Gulf Publishing Co., 1989. 424 p.Goto S., Smith J.M. // AIChE J. 1975. Vol. 21. P. 706–713.Goto S., Smith J.M. // AIChE J. 1975. Vol. 21. P. 706–713.Poling B.E., Prausnitz J.M., O’Connell J.P. The Properties of Gases and Liquids. New York : McGraw-Hill, 2001. 803 p.Poling B.E., Prausnitz J.M., O’Connell J.P. The Properties of Gases and Liquids. New York : McGraw-Hill, 2001. 803 p.API Technical Data Book – Petroleum Refining / The American Petroleum Institute and EPCON International, 2016. 1165 p.API Technical Data Book – Petroleum Refining / The American Petroleum Institute and EPCON International, 2016. 1165 p.

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