31076

بهينه سازي فرآيند واكس زدايي به روش ايزومريزاسيون با استفاده از تحليل ترموديناميكي رسوب در جريان خروجي

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي- ترموسينتيك و كاتاليست

1400

1403/4/18

فرزانه فيضي - مهدي عصاره

/

مهندسي شيمي، نفت و گاز

رسوب واكس يكي از مشكلات جدي در پالايشگاه¬هاي نفت است. وجود واكس در نفت، روغن¬ها و سوخت ديزل منجر به ايجاد گرفتگي در خطوط لوله، فيلتر خودروها و آلودگي هوا مي¬شود. براي پيش¬گيري از اين مشكلات نياز به شناخت دقيق ماهيت واكس و نحوه رسوب آن است. با آگاهي از ماهيت واكس، نياز است تا واكس به محصولات با ارزش تبديل گردد. واحد واكس¬زدايي كاتاليستي شناخته شده¬ترين تكنولوژي براي تبديل واكس به محصولات با ارزش مثل بنزين و نفت سفيد است. در واحد واكس¬زدايي كاتاليستي با استفاده از كاتاليست¬هايي مانند زئوليت و نيكل، نرمال پارافين¬هاي خوراك به ايزوپارافين¬هاي شاخه¬دار تبديل و مقدار واكس موجود در خوراك كاهش يافته و به بنزين و نفت سفيد تبديل مي¬شوند. واحد واكس¬زدايي كاتاليستي مي تواند سياليت دماي پايين ديزل را بهبود بخشد و ديزل با كيفيت بالا و انجماد پايين توليد كند. در اين تحقيق، نتايج آزمايشگاهي و نتايج تحقيقات پيشين براي 5 نمونه نفت درياي شمال و 3 نمونه مخلوط¬هاي نرمال آلكان¬ها و دو نمونه از مخلوط¬هاي دوجزئي مورد بررسي قرارگرفته است. يك مدل چندجامدي براي بررسي رفتار واكس و معادله حالت پنگ-رابينسون براي محاسبات تعادلي فازهاي مايع و جامد پيشنهاد و نتايج مدل با نتايج آزمايشگاهي، مقايسه شده است. براي بهبود نتايج پيش¬بيني مدل چندجامدي، جزء فشرده¬ نفت گسترده¬سازي و سپس به گروه¬هاي پارافيني، نفتني و آروماتيكي تقسيم شده¬اند. پس از مشخص شدن رفتار واكس در نفت مورد مطالعه، واحد واكس¬زدايي كاتاليستي در نرم¬افزار اسپن هايسيس مدل¬سازي شده است. راكتور واحد واكس¬زدايي كاتاليستي نقش مهمي در تبديل نرمان¬پارافين¬ها به ايزوپارافين دارد. تعريف تك به تك واكنش¬هاي اجزاي يك فرآيند سخت و زمانبر است. بنابراين در اين تحقيق هر گروه اجزاي نفت به يك شبه جزء تقسيم¬بندي شده¬اند كه براي هر شبه جزء يك واكنش تعريف شده است. براي اندازه¬گيري وزن واكس رسوبي و نقطه ابري سوخت ديزل توليدي، نرم¬افزار اسپسن هايسيس و متلب به هم متصل و مقدار واكس و نقطه ابري سوخت ديزل محاسبه شده است. در نهايت با روش نمونه¬گيري مكعبي لاتين محدوده¬هاي بهينه¬اي براي دما، فشار، نرخ خوراك و هيدروژن مشخص و در اين نقاط بهينه، وزن واكس و دماي ابري سوخت ديزل با استفاده از مدل چندجامدي محاسبه شده است. نقطه ابري شدن محاسبه شده توسط مدل چندجامدي براي خوراك ورودي مقدار 13/0 و براي ديزل توليدي 28/5 درصد خطا داشت. در دماهاي بهينه 92/372 ، 25/492 ، 522 كلوين و فشار 8/1465، 1620، 5/1311 كيلوپاسكال، به ترتيب مقدار نقطه ابري برابر با 80/237 ، 10/238 ، 13/238 بود. مقدار واكس رسوبي در دماي 522 كلوين مقدار 3 درصد به دست آمد كه در مقايسه با مقدار اوليه 10 درصد، بازدهي 70 درصدي فرآيند در اين دما را نشان مي¬دهد.

1403/05/14

Optimizing the process of dewaxing by isomerization method using thermodynamic analysis of precipitation in the outlet flow

1/1/1900 12:00:00 AM

Wax precipitation is one of the serious problems in oil refineries. The presence of wax in petroleum, oils and diesel fuel leads to clogging in pipelines, car filters and air pollution. To prevent these problems, it is necessary to know exactly the nature of wax and how it is precipitated. it is necessary to Know the nature of wax for converting wax into valuable products. The catalytic dewaxing unit is the most well-known technology for converting wax into valuable products such as gasoline and kerosene. In the catalytic dewaxing unit, using catalysts such as zeolite and nickel, the normal paraffins of the feed are converted into branched isoparaffins, and the amount of wax in the feed is reduced and they are converted into gasoline and kerosene. Catalytic dewaxing unit can improve the low temperature fluidity of diesel and produce diesel with high quality and low freezing. Experimental results and previous research results for 5 samples of North Sea oil and 3 samples of normal mixtures of alkanes and two samples of two-component mixtures have been analyzed. A multi-solid model has been proposed to investigate wax behavior and the Peng-Robinson equation of state for equilibrium calculations of liquid and solid phases and the model results have been compared with the experimental results. To improve the prediction results of the multi-solid model, the compressed oil component has been expanded and then grouped and divided into paraffinic, naphthenic and aromatic. After determining the behavior of wax in the studied oil, the catalytic dewaxing unit was modeled in aspen hysys software. The reactor of catalytic dewaxing unit is an important for converting paraffins into isoparaffins. Defining the individual reactions of the components is a difficult and time-consuming process. Therefore, in this research, each group of oil components has been divided into a pseudo-component, and a reaction is defined for each pseudo-component. To measure the weight of precipitated wax and the cloud point of the produced diesel fuel, aspen hysys and matlab software are connected and the amount of wax and the cloud point of the diesel fuel have been calculated. Finally, the optimal ranges for temperature, pressure, feed and hydrogen rate were determined by the Latin cube sampling method, and at these optimal points, wax weight and cloud temperature of diesel fuel were calculated using a multi-solid model. The cloud point calculated by the multi-solid model had a value of 0.134 for the input feed and 5.28% error for the produced diesel. At the optimal temperatures of 372.92, 492.25, and 522 K and pressure 1465.8, 1620, 1311.5 kPa, the cloud point value was 237.8, 238.1, and 238.13, respectively. The amount of precipitated wax at the temperature of 522 K was 3%, which shows a 70% efficiency of the process at this temperature compared with the initial amount of 10%.

واكس , شبه جز , سوخت ديزل , واكس زدايي كاتاليستي , بهينه سازي

Wax , pseudo -component , Diesel fuel , catalytic dewaxing , Optimization

Alireza Jazini

Dr. Farzane Feizi - Dr. Mehdi Asare