Многокритериальная оптимизация реакторного блока каталитического риформинга с использованием генетического алгоритма

Работа посвящена многокритериальной оптимизации работы реакторного блока процесса риформинга нефтяных фракций на основе ранее созданной математической модели. Модель способна учитывать изменение температуры и мольного расхода реакционной смеси в ходе химических превращений, учитывать состав перерабатываемого сырья, качество и кратность циркуляции водородсодержащего газа. В качестве критериев многокритериальной оптимизации используются: октановое число, выход целевого продукта (риформата), содержание суммы ароматических углеводородов и бензола в отдельности. Оптимизация реализована с помощью методов Парето аппроксимации с использованием генетического алгоритма. В качестве управляющих параметров использовались температуры на входе реакторов. По результатам оптимизации достигается снижение содержания суммы ароматических углеводородов с 56 до 45 мас.%, при этом октановое число снижается с 92,7 до 90,7 пунктов по исследовательскому методу. Также рассмотрена трехкритериальная оптимизация, обеспечивающая снижение содержания бензола с 4 до 3,08 мас.%, при снижении октанового числа с 92,7 до 91,8 пунктов по исследовательскому, методу. В обоих случаях снижение октанового числа носит приемлемый характер, с учетом выполнения сформулированных требований по предельному содержанию бензола и ароматических углеводородов в риформате.

1. Яковлев А.А., Ахметов А.Ф., Павлова И.Н. // Электронный научный журнал Нефтегазовое дело. 2006. № 2. С. 32.

2. Кондрашев Д.О., Ахметов А.Ф. // Электронный научный журнал Нефтегазовое дело. 2006. № 2. С. 34.

3. Белый А.С. // Кинетика и катализ. 2005. No. 46(5). С. 728—737.

4. Островский Н.М. Кинетика дезактивации катализаторов. М.: Наука, 2001. 334 с.

5. Кравцов А.В., Иванчина Э.Д. Интеллектуальные системы в химической технологии и инженерном образовании. Новосибирск: Наука, 1996. 200 с.

6. Rahimpour M.R., Jafari M., Iranshahi D. Applied Energy. 109(2013) 79-93

7. Krane H.G., Groh A.B., Shulman B.L., Sinfelt J.H. 5th World Petroleum Congress. New York. USA. 1960. P. 39—53.

8. Жоров Ю.М, Панченков Г.М, Тираньян Ю.А. // Кинетика и катализ, 1965. Т. 6. No. 6. С. 1091—1097.

9. Шариков Ю.В., Петров П.А. // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2007. No. 10. С. 9—11.

10. Aguilar R., Anchyeta J. // Oil Gas J. July 25 1994a, 80—83.

11. Aguilar R., Anchyeta J. // Oil Gas J. January 31 1994b, 93—95.

12. Jenkins J.H., Stephens T.W. Hydrocarbon Processing, November 1980, 163—167.

13. Ramage M.P., Graziani K.P., Krambeck F.J. Chem. Eng. Sci. 1980, 35, 41—48.

14. Ramage M.P., Graziani K.R., Shipper P.H., Krambeck F.J., Choi B.C. Adv. Chem.Eng. 1987, 13, 193.

15. Marin G.B., Froment G.F. Reforming of C6 hydrocarbons on a Pt-Al2O3 catalyst.

16. Chem. Eng. Sci. 1982, 37, (5), 759—773.

17. Van Trimpont P.A., Marin G.B., Froment G.F. Ind. Eng. Chem. Res. 1988, 27, 1.

18. Coppens M.O., Froment G.F. Fractal aspects in the catalytic reforming of naphtha.

19. Chem. Eng. Sci. 1996, 51, 2283—2292.

20. Lee J.W., Ko K.Y., Jung Y.K., Lee K.S. // Comp. Chem. Eng., 1997, 21, S1105— S1110.

21. Дюсембаева А.А., Вершинин В.И. // Катализ в промышленности. 2016. Т. 16. No. 5. С. 24—29.

22. Belinskaya N., Ivanchina E., Ivashkina E., Silko G. // Procedia Chemistry. V. 10. 2014. P. 267—270

23. Zagoruiko A., Belyi A., Smolikov M., Noskov A. // Catalysis Today. 2014. 220—222. P. 168—177.

24. Hou W., Su H., Mu S., Chu J. // Chinese Journal of Chemical Engineering. 2007. No. 15. P. 75—80.

25. Stijepovic M.Z., Linke P., Kijevcanin M. // Energy and Fuels. 2010. 24. P. 1908—1916

26. Hou W., Su H., Hu Y., Chu J. // J. Chem. Eng. 2006. 14(5). P. 584—591.

27. Lid T., Skogestad S. // J. Process Control 18 (2008) 320-331.

28. Sepehr Sadighi, Reza Seif Mohaddecy, Ali Norouzian // Bulletin of Chemical Reaction Engineering & Catalysis. 2015. No 10, pp 210-220.

29. Zainullin R.Z., Koledina K.F., Akhmetov A.F., Gubaidullin I.M. // Kinetics and Catalysis. 2017. Vol. 58. No. 3. pp. 279—289.

30. Гейтс Б., Кетцир Дж., Шуйт Г. Химия каталитических процессов. М.: Мир, 1981. С. 551.

31. Taskar U., Riggs J.B. // AIChE Journal. 1997. № 43. P. 740.

32. Padmavathi G., Chaudhuri K.K. // Can. J Chem. Eng. 1997. № 75. P. 930.

33. Iranshahi D., Amiri H., Karimi M. // Energy Fuels. 2013. № 27. P. 4048.

34. Прямые и обратные задачи в химической кинетике. Под ред. В.И. Быкова. Новосибирск: Наука, 1993. 288 с.

35. Коледина К.Ф., Губайдуллин И.М. // Журнал физической химии. 2016. Т. 90. № 5. С. 671.

36. Gubaydullin I., Koledina K. and Sayfullina L. // Eng. J. 2014. Vol. 18. No. 1. pp. 13-24.

37. Nurislamova L., Gubaydullin I., Koledina K. and Safin R. // Reac. Kinet. Mech. Cat. 2016. Vol. 117. No. 1, pp. 1-14.

38. Deb K., Mohan M. and Mishra S. Evolutionary Multi-Criterion Optimization, Faro, Portugal, April 8-11, 2003, Springer, pp. 222-236.