Диссертация (1172985), страница 10
Текст из файла (страница 10)
руб/месяц, прирост доходов от реализации продукции составит 9181 тыс.руб/мес. Прибыль – 7 млн. руб/мес.Выводы к главе 3:На эффективность действия оксигенатов существенное влияние оказываетгрупповой химический состав бензиновых фракций. Наибольший приростоктановыхчиселотмеченпридобавленииоксигенатовкбензинамспреобладающим количеством изопарафиновых углеводородов – изомеризату иалкилату.
Наихудшие результаты при смешении с эфирами показали бензинкаталитического крекинга и катализаты риформингов – компоненты товарныхбензиновсповышеннымсодержаниемнепредельныхиароматическихсоединений.Обнаружен синергетический эффект при одновременном снижении долинепредельных углеводородов и увеличении содержания оксигенатов в товарныхбензинах, который проявляется в улучшении экологических свойств топлива.При добавлении одинаковых количеств МТАЭ и МТБЭ к различнымкомпонентам товарных бензинов во всех случаях образцы с МТБЭ показали61больший прирост октанового числа по исследовательскому методу.
Однаконизкое значение давления насыщенных паров дает возможность примененияМТАЭ в более высоких концентрациях, что особенно важно для НПЗ с высокойдолей низкокипящих компонентов в бензиновом пуле. Вопрос измененияоктановых чисел по моторному методу требует дополнительных исследований.62ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЕТА ОПТИМАЛЬНОГОКОМПОНЕНТНОГО СОСТАВА БЕНЗИНА, ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕГОМАКСИМАЛЬНУЮ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ОКСИГЕНАТОВ4.1.
Обоснование и общие принципы построения математическоймоделиЦельюполучениехозяйственноймаксимальнойдеятельностиприбыли.любогоКлючевоепредприятиянаправлениеявляетсяработыдлядостижения поставленной цели – оптимизация издержек. Оптимизация издержекв свою очередь достигается грамотным и своевременным планированиемресурсов, необходимых для производства.На многих крупных нефтеперерабатывающих предприятиях планированиепроизводства осуществляется на моделях линейного программирования. Этимодели способны рассчитать оптимальный состав продуктовой корзины с учетомтекущего спроса и себестоимости производства тех или иных нефтепродуктов, атакже опираясь на имеющиеся технологические ограничения.Октаноповышающие добавки являются весомой статьей расходов многихНПЗ, а значит, грамотное планирование и вовлечение в товарный бензинспособствует оптимизации затрат предприятия.
Ключевым свойством такихдобавок является, безусловно, антидетонационная стойкость, а основнойхарактеристикой соответственно – октановое число смешения, которое можетбыть найдено по формуле (1):ОЧсмеш.(добавки) = (ОЧсмеси – ОЧбаз.∙ (1-С доб.)) / С доб.где ОЧсмеси – октановое число топливной смеси,ОЧбаз.- октановое число базового бензина,С доб.- массовая доля октаноповышающей добавки.(1),63Таблица 4.1.1 - Влияние природы бензина и концентрации октаноповышающей добавки на ее октановое число смешения№12345678910111213Происхождение базовогобензинаРиформинг ЛГ-35-8/300БРиформинг Л-35-11/300Риформинг Л-35-11/300Риформинг ЛЧ-35-11/600Риформинг ЛЧ-35-11/600Риформинг Л-35-5/300Риформинг Л-35-5/300АлкилированиеАлкилированиеКаталитический крекингКаталитический крекингИзомеризацияИзомеризацияОктановое число базовогобензина96,096,196,195,895,894,894,895,195,192,392,382,182,1Содержание МТБЭ,% мас.5510510510510510510Октановое числосмеси97,397,198,096,997,895,896,896,698,193,594,684,486,2Октановое числосмешения МТБЭ117116,1115,1117,8115,8114,8114,8125,1125,1116,3115,3128,1123,164В настоящее время значения октановых чисел смешения оксигенатовустанавливаютсянаоснованиирезультатовмоторныхиспытанийсоответствующих топливных смесей.
Дело в том, что на антидетонационныесвойстваоктаноповышающихдобавоксущественноевлияниенаантидетонационные свойства октаноповышающих добавок оказывают силымежмолекулярныхвзаимодействий.Вследствиечегоантидетонационныесвойства добавок изменяется в широких пределах в зависимости от химическогосостава бензина.Между тем на производстве зачастую возникает проблема прогнозированиядетонационнойстойкостиоксигенатоввусловияхрезкогоизмененияхимического состава одного или нескольких компонентов товарных бензинов.Эти изменения могут быть связаны с пуско-наладочными работами на установках,резкими изменениями технологического режима, дезактивацией катализатора ит.д.
Кроме того, возможно появление принципиально новых компонентовтоварного бензина. В такой ситуации не всегда есть возможность оперативнопровести испытания детонационной стойкости смеси оксигената и компонента спринципиальноновымхимическимсоставом.Азначитединственнойвозможностью дать точный прогноз вовлечения добавки в товарный бензиностается расчет ее октанового числа смешения.В настоящее время существует довольно большое количество работ,посвященных оптимизации процессов компаундирования. Описанные в нихметодики определения октановых чисел можно условно разделить на две группы.Одни направлены на выявление эмпирических зависимостей между октановымичислами углеводородных смесей и их различными физико-химическимипоказателями, в частности температурой кипения и плотностью [120], даннымигазовой хроматографии [121] и ИК - и ЯМР-спектрскопии [122-125].
Другиеметодики нацелены на расчет октановых чисел на основании сведений охимическом составе топливных смесей и структуре индивидуальных веществ,входящих в их состав [117-119]. Однако все эти работы посвящены определениюдетонационной стойкости углеводородных компонентов товарных бензинов. В65тоже время, как отмечалось выше, грамотное вовлечение кислородсодержащихоктаноповышающихдобавок–такжевесьмаэффективноенаправлениеповышения операционной эффективности НПЗ.В работе [126] показано нелинейно изменение октанового числа придобавлении к базовому бензину метилового и этилового спиртов; разработанамодель,описывающаялинейнымиуравнениямиприемистостьоктаноповышающих добавок в зависимости от мольного состава топлива.Другими авторами [127] показана зависимость октановых чисел смешенияоксигенатовотдипольныхмоментовмолекулкомпонентовбензина.Существенным недостатком таких подходов к определению детонационнойстойкости оксигенатов, очевидно, является необходимость обработки большогомассива информации и трудности интеграции в используемые на многих НПЗмодели линейного программирования.Согласно современным представлениям о горении топлива, существенноевлияние на данный процесс оказывают образующиеся сложные структурныеединицы.
Так известно, что скорость сгорания топливовоздушной смеси зависитот удельной поверхности этих соединений. При значительной поверхности такихструктур происходит их быстрое сгорание с образованием ударных волн идетонаций. Соответственно удельная поверхность сложных структурных единицопределяет октановое число бензина [128]. В свою очередь детонационнаястойкость отдельного вещества в топливной смеси будет определятьсясобственной удельной поверхностью молекул и интенсивностью взаимодействияс другими частиц, входящими в состав соответствующей структурной единицы. Азначит величина октанового числа смешения, как характеристика детонационнойстойкости отдельного вещества, может быть представлена в виде суммы двухсоставляющих:ИОЧсм.(оксигената) = ИОЧ (МТБЭ) + BгдеИОЧсм.(МТБЭ)–октановое(2),числоисследовательскому методу,ИОЧ (МТБЭ) – октановое число чистого МТБЭ,смешенияМТБЭпо66B–поправкананеаддитивность,зависящаяотинтенсивностимежмолекулярных взаимодействий в системе топливо-воздушной смеси.4.2.
Разработка математической модели расчета октановых чиселсмешения МТБЭИнтенсивность межмолекулярных взаимодействий определяется, очевидно,концентрациейуглеводородовразличныхклассоввсмесибензинаиоктаноповышающей добавки. Так как фракционный состав бензина жесткорегламентирован, то изменение группового химического состава не приводит ксущественному отклонению в распределении углеводородов внутри одногокласса. Соответственно решить задачу расчета поправки на неаддитивностьвозможно, если вычислить эмпирические коэффициенты, характеризующиеинтенсивностьмежмолекулярныхвзаимодействийразличныхклассовуглеводородов с октаноповышающей добавкой. Тогда общий вид формулы длярасчета поправки будет иметь вид (3):B = KPCP +KI CI +KA CA +KO CO(3),где KP – коэффициент, характеризующий влияние сил межмолекулярныхвзаимодействий н-алканов и МТБЭ на отклонение от аддитивности,CP – массовая доля н-алканов в смеси бензина и МТБЭ,KI – коэффициент, характеризующий влияние сил межмолекулярныхвзаимодействий и-алканов и МТБЭ на отклонение от аддитивности,CI – массовая доля и-алканов в смеси бензина и МТБЭ,KA – коэффициент, характеризующий влияние сил межмолекулярныхвзаимодействийароматическихсоединенийиМТБЭ на отклонение отаддитивности,CA – массовая доля ароматических соединений в смеси бензина и МТБЭ,KO – коэффициент, характеризующий влияние сил межмолекулярныхвзаимодействий олефинов и МТБЭ на отклонение от аддитивности,CO – массовая доля олефинов в смеси бензина и МТБЭ.67ИОЧсм.(МТБЭ) = ИОЧ (МТБЭ) + (100-C)(KPP +KII +KAA +KOO)/104 (4),где С – концентрация октаноповышающей добавки, % мас.,P – содержание парафиновых соединений в базовом бензине, % мас.,I - содержание изопарафиновых соединений в базовом бензине, % мас.,A - содержание ароматических соединений в базовом бензине, % мас.,О - содержание олефинов в базовом бензине, % мас..Расчет неизвестных констант в уравнении был проведен методоммножественного регрессионного анализа.
Суть метода заключается в построенииматематической модели, описывающего влияние нескольких факторов на однупеременную, как по отдельности, так и в совокупности, с последующимопределением ее статистической надежности [129].Вид множественной линейной модели регрессионного анализа (5):Y = b0 + b1x1 + b2x2 +... + bnxn + e(5),где x1, x2, xn – переменные, оказывающие влияние на исследуемыйпоказатель,b0 – независимый коэффициент,b1, b2, bn – коэффициенты регрессии;e - случайные ошибки наблюдения, независимые между собой, имеютнулевую среднюю дисперсию.68Таблица 4.2.1 - Исходные данные для построения математической модели№12345678910111213Происхождение базовогобензинаРиформинг ЛГ-35-8/300БРиформинг Л-35-11/300Риформинг Л-35-11/300Риформинг ЛЧ-35-11/600Риформинг ЛЧ-35-11/600Риформинг Л-35-5/300Риформинг Л-35-5/300АлкилированиеАлкилированиеКаталитический крекингКаталитический крекингИзомеризацияИзомеризацияОктановое числобазового бензина96,096,196,195,895,894,894,895,195,192,392,382,182,1Групповой химический состав базового бензина,% мас.н-алканыи-алканыареныолефины10,9624,6562,610,1610,6423,7663,740,1910,6423,7663,740,1911,1224,3462,190,3711,1224,3462,190,3711,5520,9763,950,3611,5520,9763,950,3696,282,190,470,1396,282,190,470,134,136,6431,8317,514,136,6431,8317,5123,2769,040023,2769,0400Содержание МТБЭ,% мас.551051051051051051069Расчет коэффициентов регрессии был выполнен средствами MS Excel,соответствующие результаты представлены ниже:Таблица 4.2.2 - Расчетные коэффициенты регрессионной моделиKPKIKAKO13,868,88-7,49-15,55Таким образом, математическая модель расчета октанового числа смешениядля МТАЭ по исследовательскому методу будет иметь вид:ИОЧсм.(МТБЭ) =ИОЧ(МТБЭ)+(100-C)(13,86∙P +8,88∙I -7,49∙A -15,55∙O)/104 (6)Для оценки достоверности результатов моделирования было проведеносравнение расчетных и экспериментальных данных по исследовательскомуоктановому числу смешения МТБЭ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
