Development of the Kinetic Model of Catalytic Cracking

Structure groups and individual compositions of the oilstock and catcracking products from section S-200 of KT-1/1 reactor were analyzed. The data obtained were used to suppose about possible reactions of the catalytic cracking. Quantum chemical methods were applied for thermodynamic calculations of probability of the reactions under the process conditions. The formalized scheme of hydrocarbon transformations comprising the feedstock components, light and heavy gasoil was suggested using the calculation results with allowance for the reaction reversibility; it was used for developing the kinetic model of the catalytic cracking process. Kinetic parameters of the reactions were determined by solving the inverse kinetic problem using experimental data (from the industrial facilities of Gaspromneft-Omsk Refinery Co.) and laboratory analytic data. The error of the calculations based on the kinetic model is no more than 5 % that argues for the model adequacy to the real process of catalytic cracking. The developed kinetic model makes it possible to calculate variations in the concentration of the reactants, quantity and composition of the products, as well as to optimize technological modes of the process depending on the process target (an increase in the yield of gasoline of light gasoil), composition and properties of the feedstock under processing.

1. Капустин В.М., Чернышева Е.А. // Сборник тезисов II Российского конгресса по катализу «РОСКАТАЛИЗ» [Электронный ресурс] / ИК СО РАН. Новосибирск: Институт катализа СО РАН. — 2014. Т. 1. С. 31. URL:http://catalysis.ru/resources/institute/Publishing/Report/2014/Abstracts-RUSCATALYSIS-2014_Vol-1.pdf (дата обращения: 01.02.2015).

2. Ситдикова А.В., Ковин А.С., Рахимов М.Н. // Нефтепереработка и нефтехимия. Научно-технические достижения и передовой опыт. 2009. № 6. C. 3—6.

3. Хаджиев С.Н., Капустин В.М., Максимов А.Л., Чернышева Е.А., Кадиев Х.М., Герзелиев И.М., Колесниченко Н.В. // Нефтепереработка и нефтехимия. Научно-технические достижения и передовой опыт. 2014. № 9. C. 3—10.

4. Pinheiro C., Fernandes J.L., Dominguest L., Chambel A.J.S., Graca I., Olivera N.M.S. // Industrial & Engineering Chemistry Research. 2012. V. 51. № 1. Р. 1-29.

5. Kirgina M., Maylin,M., Ivanchina E., Sviridova E. // Advanced Materials Research. 2014. V. 880. P. 121—127.

6. Глазов А.В., Генералов В.Н., Горденко В.И., Доронин В.П., Дубков И.В. // Российский химический журнал. 2007. Т. LI. № 4. C. 57—59.

7. Глазов А.В., Дмитриченко О.И., Короткова Н.В., Горденко В.И., Доронин В.П., Сорокина Т.П., Липин П.В. // Нефтепереработка и нефтехимия. Научно-технические достижения и передовой опыт. 2012. № 9. C. 8—10.

8. Бабаев М.И., Михалев М.С. // Нефтепереработка и нефтехимия. Научно-технические достижения и передовой опыт. 2006. № 10. C. 13—15.

9. Доронин В.П., Сорокина Т.П., Липин П.В., Потапенко О.В., Короткова Н.В., Горденко В.И. // Катализ в промышленности. 2014. № 5. С. 9—13. [Doronin V.P., Lipin P.V., Potapenko O.V., Sorokina T.P., Korotkova N.V., Gordenko V.I. // Catal. Ind. (Engl. Transl.) 2014. V. 6. №. 4. Р. 307—311].

10. Доронин В.П., Липин П.В., Сорокина Т.П. // Катализ в промышленности. 2012. № 1. С. 27—32 [V.P. Doronin, P.V. Lipin, and T.P. Sorokina. Catal. Ind. (Engl. Transl.) 2012. V. 4. No. 2. P. 100—104].

11. Zhang J., Wang Z., Jiang H., Chu J., Zhou J., Shao S. // Chemical Engineering Science. 2013. V. 102. P. 87—98.

12. Baudrez E., Heynderickx G.J., Marin G.B. // Chemical engineering research and design. 2010. № 88. Р. 290—303.

13. Behjat Y., Shahhosseini S. // Chemical engineering research and design. 2011. № 89. Р.978—989.

14. Sedighi M., Keyvanloo K., Towfighi J. // Korean Journal of Chemical Engineering. 2010. V. 27, № 4. P. 203—220.

15. Sedighi M., Keyvanloo K., Towfighi J. // Fuel. 2013. V. 109 P. 432—438.

16. Varshney P., Kunzru D., Gupta S.K. // Indian Chemical Engineer. 2015. V. 57. № 2. P. 115—135.

17. Barbosa A.C., Lopes G.C., Rosa L.M., Mori M., Martignoni W.P. // Chemical engineering transactions. 2013. V. 11. Р. 31—40.

18. Kang X., Guo X., You H. An // Energy Sources. 2013. V. 35, № 20. P. 1921-1928.

19. Jiang Li, Zheng-Hong Luo, Xing-Ying Lan, Chun-Ming Xu, Jin-Sen Gao // Powder Technology. 2013. V. 237. Р. 569—580.

20. Modelling and Simulation of catalytic reactors for Petroleum Refining / Ancheyta J. — A John Wiley & Sons, inc., publication, 2011. 511 p.

21. Кравцов А.В., Иванчина Э.Д., Ивашкина Е.Н., Костенко А.В., Юрьев Е.М., Бесков В.С. // Катализ в промышленности. 2008. № 6. С. 41—46.

22. Современные методы исследования нефтей: справочно- методическое пособие / Н.Н. Абютина и др.; под ред. А.И. Богомолова, М.В. Темянко, Л.И. Хотынцевой. Л.: Недра, 1984. 431 с.

23. Сталл Д., Вестрам Э., Зинке Г. Химическая термодинамика органических соединений. — М.: Мир, 1971. 806 с.

24. Гуреев А.А., Жоров Ю.М., Смидович Е.В. Производство высокооктановых бензинов.— М.: Химия, 1981. 224 с.

25. Пармон В.Н. Термодинамика неравновесных процессов для химиков. Долгопрудный: Интеллект, 2015. 472 с.

26. Потехин В.М., Потехин В.В. Основы теории химических процессов технологии органических веществ и нефтепереработки: Учебник. 3-е изд., испр. и доп. СПб.: Лань, 2014. 896 с.

27. Капустин В.М., Гуреев А.А. Технология переработки нефти. В 2 ч. Ч. 2. Деструктивные процессы. М.: КолосС, 2008. 334 с.