Математическое моделирование процесса каталитического ри­форминга имеет особенности, связанные не только с предметом мо­дели — реакциями превращения углеводородов, но и с методическим подходом к построению математической модели превращения слож­ной многокомпонентной смеси, каким является сырье для любого варианта риформинга нефтяных фракций.

Как и при математическом моделировании любого химико­технологического процесса, при моделировании каталитического риформинга следует различать две основных стадии: построение ма­тематической модели собственно химического превращения исходных веществ, инвариантной к объему протекания реакции и условиям теплообмена и математической модели реального технологического процесса, проводимом в конкретном типе реакционного аппарата. Первый вид модели будем в дальнейшем именовать кинетической мо­делью, а второй — моделью реактора. Вышеназванная специфика математической модели каталитического риформинга относится прежде всего к кинетической модели.

Кинетическая модель в ее строгом определении должна представ­лять собою систему дифференциальных уравнений, включая числен­ное значение их констант, описывающую скорости каждой из состав­ляющих процесс химических реакций и позволяющую рассчитать со­стояние реагирующей системы в любой момент времени или коорди­наты реактора при наличии заданных начальных условий реакции. Однако для превращения многокомпонентных смесей сложного со­става, каков каталитический риформинг, выполнение этих условий практически нереально. Обусловливающие это трудности относятся прежде всего к решению обратной задачи построения модели.

Под обратной задачей химической кинетики понимается нахож­дение констант дифференциальных уравнений кинетики по экспери­ментальным данным, которые представляют собою либо решение этих уравнений за какой-то временной интервал (интегральные методы), либо скорости накопления и расходования компонентов реакции по ее координате (дифференциальные методы). Не имея возможности рассматривать здесь условия получения однозначного и статисти­чески достоверного решения обратных задач, можем только конста­тировать, что для процессов риформинга нефтяных фракций при ми­нимальном числе исходных компонентов (восьми) и восьми — девяти реакциях взаимного превращения, определение кинетических кон­стант с учетом взаимного влияния компонентов смеси и в достаточно широкой области температур выливается для каждого катализатора в длительное и масштабное исследование и становится практически нецелесообразным. В 1959 г. Крейн опубликовал данные по кинети­ческим константам для реакций превращения 20 индивидуальных нефтяных углеводородов на платиносодержащем катализаторе [311]. Однако непосредственно использовать эти данные невозможно, по­скольку они относятся к некоему конкретному катализатору, не со­держат значений энергий активации и игнорируют влияние других компонентов нефтяных фракций. Поэтому они имеют только теорети­ческую ценность, для определения относительных скоростей реакций, что, как будет показано далее, представляет существенный интерес. Даже если бы для конкретных катализаторов имелись бы данные, аналогичные данным Крейна, при их использовании все равно воз­никли бы значительные трудности и для современных ЭВМ, связан­ные с многомерностью задачи. Тем более эти трудности были прак­тически непреодолимы для более старых ЭВМ первого и второго по­коления.

Все изложенное заставило изыскать специальные методы, позво­ляющие получать достаточно эффективные кинетические модели превращения многокомпонентных смесей и в частности процесса ка­талитического риформинга нефтяных фракций. К настоящему вре­мени таких подходов два: метод агрегирования и метод непрерывных смесей. Исторически метод агрегирования — первый.