Mais conteúdo relacionado Semelhante a Effect of Plenum reactor temperature "Reactor Plenum" on the production of propylene in the FCC unit (15) Effect of Plenum reactor temperature "Reactor Plenum" on the production of propylene in the FCC unit1. 4TH
International Conference On Oil, Gas and Ptrochemical, Tehran Univrsity, Iran
1معدنی و صنعتی های پژوهش مرکزپتروگسکننده مکاتبه فرد تلفن شماره ،همایش ایمیل ،)(الزامی
پلن راکتور دمای تاثیریوم"Reactor Plenum"واحد در پروپیلن تولید برFCC
پور عالی سعید1
1
شیمی مهندسی ارشد کارشناسی پور؛دانشجوی عالی سعید–دشتستان واحد اسالمی آزاد دانشگاه فرآیند؛ طراحی-ایران؛
Saeedalipoor01988@gmail.com
چکیده
سیال بستر کاتالیستی شکست واحداصلی ی وظیفه .باشد می خام نفت های پاالیشگاه در موجود های واحد مهمترین از یکی
علت به .باشد می بنزین مانند تجاری نظر از ارزش با محصوالت به ارزش کم نفتی محصوالت تبدیل واحد اینتجاری ارزش
سازی شبیه افزار نرم توسط ای شده سازی شبیه مدل ،واحد این محصوالتAspen HYSYSشبیه این در .است شده طراحی
( رونده باال راکتور در پلنیوم دمای تاثیر به سازیReactor Plenum Temperatureمیزان و پروپیلن تولید میزان روی بر )
( رونده باال راکتور در پلنیوم دمای افزایش ،سازی شبیه نتایج به توجه با .پرداختیم پاالیشگاهی واحد این در تبدیل درصدReactor
Plenum Temperature.شود می واکنش حین در خوراک تبدیل درصد افزایش و پروپیلن تولید میزان افزایش باعث )
کلیدی کلمات
حذف ،طبیعی گاز سازی شیرین ،جذب برج سازی بهینه ،جذب برجCO2شبیه افزار نرم ،کربن اکسید دی حذف ،نرم ،سازی
افزارAspen HYSYS
Plenum reactor temperature effect "Reactor Plenum" on the
production of propylene in the FCC unit
Saeed Alipoor
Saeed Alipoor, Master student of chemical Engineering-Process design, Islamic Azad University Dashtestan-Iran
Saeedalipoor01988@gmail.com
ABSTRACT
Fluidized bed catalytic cracking unit (FCCU) is one of the most important processes in refinery,
sometimes called as the heart of refinery, since it is the main responsible for the profitable conversion of
heavy gas oil into commercial valuable products. In this study we've seen the impact of rising temperatures in
the reactor plenum (Reactor Plenum Temperature) on the production of polypropylene and percentage of
conversions in the FCC unit. According to the simulation results, we can increase the production of propylene and
increase the feed conversion during the reaction with rising temperatures in the reactor plenum (Reactor Plenum
Temperature).
KEYWORDS
Reactor Plenum, FCCU, FCC, polypropylene
2. 4TH
International Conference On Oil, Gas and Ptrochemical, Tehran Univrsity, Iran
2معدنی و صنعتی های پژوهش مرکزپتروگسکننده مکاتبه فرد تلفن شماره ،همایش ایمیل ،)(الزامی
1-مقدمه
ها واحد مانند میکنند کار سنتز گاز با که واحدهایی دری
متفاوتی های گونه توان می ... و هیدروژن ،آمونیاک ،متانولاز
کرد مشاهده آنها فرآیند در را ها جاذب یا ها کاتالیست[1].شناخت
و تبدیلی واکنش هر در شیمیایی تبدیل های فاکتور از عمیقیایجاد
بهینه شرایطمی واحد عملکرد و بازدهی افزایش باعث آن برای
پای ،جاذب ماده یا و کاتالیست در مولکولی روابط درک .گرددو ه
که است شیمیایی های واکنش انجام چگونگی از ما شناخت اساس
شود می انجام کاتالیست سطح روی در[2]تولید های واحد در .گاز
اکس دی ،متانول ،آمونیاک واحد مانند سنتزیا کربن یدSNGو...
شکستن جهت ها واکنش نیاز مورد کاتالیست از کانورترها اغلبگاز
ر کاتالیست .کنند می استفاده ... و جذب ،سازی خالص ،خوراکبه ا
داده افزایش را شیمیایی های واکنش سرعت که ماده یک صورت
حالیک در .اند کرده تعریف کند شرکت درآنها خود اینکه بدوتما هده
رابطه چیزی گرفتن طریق از که شود می گفته جسمی به جاذب
دهد می انجام را فیزیکی یا شیمیایی[3].ترمودینامی قوانینثابت ک
،مواد غلظت ،دما ،فشار شرایط از سری هر برای که اند کردهوضعیت
را دهنده واکنش مواد اگر پس ،باشد می ثابت شیمیایی تعادلددم را
د نظر مورد فشار وان آزادانه واکنش و دهیم قرار هم کنار رجامش،ود
شود می متوقف و رفته تعادل سمت به واکنش حالت این در[4].
،نظر مورد فشار و دما در ها دهنده واکنش که دارد وجود مواردی
این و رسند نمی تعادل نقطه به و نداده انجام آزادی شیمیایی واکنش
بر کافی انرژی دهنده واکنش موادکه ،اکتیواسیون انرژی بر غلبه ای
در ،ندارد را است نیاز مورد تعادل و واکنش مرحله به رسیدن برای
ها سیستم این در کاتالیست کنار در مواد این دادن قرار با موارد این
به رسیدن و واکنش انجام و اکتیواسیون انرژی سطح کاهش باعث
.شد خواهد تعادلقوان طبق بسته سیستم یک در،ترمودینامیک ین
تغییر با تنها و داشت نخواهد تعادل نقطه تغییر در نقشی کاتالیست
تعادل شرایط توان می مواد غلظت و دما ،فشار مانند سیستم شرایط
.داد تغییر واکنش برای رااز گاز جریان سنتز گاز کارخانجات در
مناسب کاتالیست از استفاده با و کرده عبور مختلفی های راکتورمی
در اما ،یافت دست نظر مورد های واکنش در تعادل حالت به توان
بین تماس ،کاتالیست فعالیت از تابعی تعادل به رسیدن واقعیت
.باشد می واکنش در ... و فشار و دما شرایط ،پروسس گاز و کاتالیست
به واحد کاتالیستی های بستر در ها واکنش موارد بعضی در پس
ب در و رسیده تعادلرسید نخواهد موارد عضی[5].واکنش اکثر در
و کرده ایجاد را سازی بهینه شرایط کاتالیست حضور شیمیایی های
های واکنش در تبدیل و تولید ،بهینه شرایط این در واکنش انجام
و تعادل ،دیگر بخش در و کرد خواهد صرفه به مقرون را شیمیایی
قرار بحث و توجه مورد را تعادل به نزدیکیداد خواهد[6].
ه عملیات ترین کلیدی و مهمترین از کاتالیستی های فرآیندای
تو حال در های کشور شیمیایی و پتروشیمی و گاز و نفت صنایعسعه
انو تولید در کاتالیست اینکه به توجه با روندو می شمار بهس اعوخت
ج نیاز مورد نهایی و میانی های فرآورده از وسیعی طیف و هاامعه،
نافز حال در افزونی روز طور به آنها اهمت ،دارند حیاتی قشایش
ه واکنش به دادن جهت و سرعت افزایش باعث ها کاتالیست .استای
است قرن یک از بیش و شده دلخواه محصوالت سمت به شیمیایی
ا .است کرده جلب خود به را صنایع صاحبان و محققان توجه کهرزش
ب رقمی کاتالیست جهانی بازاراز یش20و است دالر میلیاردجالب
تولید باعث جهان سطح در کاتالیست مقدار این مصرف اینکه400
می پتروشیمیایی و شیمیایی مواد انواع و سوخت دالر میلیارد
شود[7].
سیال بستر راکتور ،کاتالیزوری های راکتور از دیگری نوعمی
مخلو راکتور همانند سیال بستر راکتور در .باشدمحت ،شونده طویات
ی با خوبی به ولی باشند می متجانس غیر چه اگر راکتور داخلکدیگر
راکتور نقاط تمام در دما یکنواخت توزیع باعث و شده مخلوطمی
ها راکتور این داخل در حرارت مناسب توزیع دلیل به .گردندمشکل
باال ظرفیت دلیل به همچنین .ندارد وجود باال دمای با نقاطک ونترل
ا کرده پیدا زیادی صنعتی کاربرد ،راکتورها این ،خوب حرارت.نداز
کردن جایگزین و احیا سهولت ها راکتور این برجسته امتیازات
باشد می کاتالیزور[8].
کراکینگ)(شکستکاتالیزوریسیالدربسترFluid catalytic
crackingیکیمهمتر ازینفرآ و واحدهایندهایتبدیلکاتالیستی
م محسوب جهان دریشودسنگ مواد کهیننفت ارزش کم ویبه را
تبد تر ارزش با و سبکتر موادیلمیکنددل به امروزه .یلافزایش
ن و جهان در سوخت مصرفیازتبد بهیلسنگ موادینمواد به
سوختین سبکیازا بهینفرایندبیشپ ازیشم احساسیشوداز .
میانکاتال شکست واحد نوع سهیستی،متحرک بستر ،ثابت (بستر
بسترسیالتکنولوژ )یهایمبتنیس بستر بریالعمل لحاظ ازیاتی
پیچیدهترمزا از ویایویژهروشها به به نسبتیثابت بستروبستر
.است برخوردار متحرکمزا ازیایس بستر روشیالروش به نسبت
م ثابت بستریتوانز موارد بهیر.کرد اشاره
3. 4TH
International Conference On Oil, Gas and Ptrochemical, Tehran Univrsity, Iran
3ایران معدنی و صنعتی های پژوهش مرکز)(الزامی
فعالیتیکنواختکاتالیستهاعمل بودن مداوم ویاتاحیاء
تولیدگرمایبرا الزمیه واکنشیدروکراکینگبوسیلهٔ
اح محفظه قسمت در کک احتراقیاء
تجهیزاتسیاالتکم تعداد با سادهیاجزا ازیو متحرک
جر مداوم کنترلیانکاتالیست
تجاری واحد اولین تاسیس زمان ازFCCبه تکنولوژی این
عنونفتی سنگین های مولکول شکست جهت تکنولوژی ترین رایج ان
گسترده طور به دنیا های پاالیشگاه در ارزش با محصوالت تولید و
مجاورت در سنگین های برش فرآیند این در .دارد قرار استفاده مورد
موجود کک که شود می تبدیل کک و سبک محصوالت به کاتالیست
و کرده رسوب کاتالیست سطح برو شود می سوزانده احیا قسمت در
فرآیند در .کند می تامین را فرآیند نیاز مورد انرژی از بخشیFCC
و اتان و متان سبک های گاز نظیر دیگری محصوالت بنزین بر عالوه
میزان که آید می پدید اولیه ماده سنگینی به ترکیباتی همچنین
شر به بستگی حدی تا محصوالت این از یک هر تولیدعملیاتی ایط
های درصد در واحد این اگر ،)خوراک تبدیل درصد (خصوصا دارد
اگر و باشد می دیزل سوخت آن اصلی محصوالت ،کند کار کم تبدیل
است بنزین ان اصلی محصوال کند کار متوسط تبدیل های درصد در
های گاز ان اصلی محصول کند کار باال تبدیل های درصد در اگر و
خوا سبک الفینیبود هد[9].
شماره شکل1–تصویرکلیازواحد گرفتن قرارFCCفرآیندی واحد در
4. 4TH
International Conference On Oil, Gas and Ptrochemical, Tehran Univrsity, Iran
4ایران معدنی و صنعتی های پژوهش مرکز)(الزامی
شماره شکل2–واحد از تصویریFCCخروجی و ورودی های جریان با همراه تنهایی به
5. 4TH
International Conference On Oil, Gas and Ptrochemical, Tehran Univrsity, Iran
5ایران معدنی و صنعتی های پژوهش مرکز)(الزامی
شماره شکل3–واحد از تصویریFCCجداسا و کننده تبدیل های ترین ،،محصوالت زی1،انداز راه .توربین2،هوا .کمپرسور3.موتور
،الکتریکی4،اکسپندر توربو .5،ها .سیکلون6برداشت بخش .کاتالیزور،7رایزر راکتور .،8،کاتالیزور احیا بخش .9م شیر .برگشت به ربوط
کاتالیزور
6. 4TH
International Conference On Oil, Gas and Ptrochemical, Tehran Univrsity, Iran
6ایران معدنی و صنعتی های پژوهش مرکز)(الزامی
2-واحد در شده انجام فرآیندFCCسازی شبیه و
آمد بدست نفت از استفادهخام حالت در طبیعی مخازن از ه
به و شکسته را خام نفت باید بنابراین ،است هایی محدودیت دارای
خام مواد و جت داغ،سوخت روغن ،بنزین مانند ارزشی با محصوالت
استفاده با خام نفت پاالیش عملیات در رو از .کرد تبدیل پتروشیمی
مولکول از رو خام نفت زیاد حرارات و باال فشار ازبه بزرگ های
میان در .کنند می تبدیل افزوده ارزش دارای و کوچکتر های مولکول
های فرآیند ،خام نفت پاالیش های فرآیند و ها عملیاتFCCدر
میزان به عظیم های واحد این ،دارند قرار پاالیش مرکز200الی تن
450تولید بری کاتالیزور تن25000BPDالی165000BPD
یک برای محصولکنند می مصرف ،بار[10]واحدهای محصوالت .
FCCکننده تولید ها واحد این همچنین ،باشد می بنزین عمدتا
مانند هایی الفینMTBEوTAME.هستند نیزدر تبدیل بخش
واحدFCCهای نام به جفتی راکتور دو از متشکلRiserو
Regeneratorقرار کاتالیزور بخش راکتور دو این میان در ،است
شماره دارد(شکل3محل زمان مدت میانگین به رسیدن برای .)
رکتور معمول طور به ،)راکتور در ماندن (زمان اقامتRiserبا را
قطر0.8الی متر1.5طول و متر30تا متر40می طراحی متر
راکتور در ها واکنش مدیریت برای مقابل در ،کنندRegenerator،
را راکتور این قطر10الی15.میگیرند نظر در متردر اصلی عملیات
راکتورRiserاصطالح به و شکستنCrackمی بخار فاز در کردن
( هیدروکربنی بزرگ های مولکول ،باشدS60C–S30Cنقطه با )
های جوش280الی گراد سانتی درجه540از که گراد سانتی درجه
مولکول به شوند می تهیه )خام (خوراک نفتی های برشهای
در نیز ارزشمند مولکوهای این ،شد خواهند تبدیل ارزش با کوچکتر
نظر مورد محصوالت به جوش نقطه اساس بر و اتمسفر فشار
از عبارتند محصوالت این ،گردند می جداسازیLCOتولید برای
باالی جوش (نقطه روغن و بنزین221گازوئیل ،)گراد سانتی درجه
بین جوش (نقطه38سان درجهالی گراد تی221، گراد سانتی درجه
S12C–S5C( مایع گاز ،)S4C–S3LPG , Cمحصوالتی و )
سنگین نفت و جامد کک ،ترش گاز ،خشک گاز مانند دیگر[11].در
واحد پژوهش اینکراکینگ)(شکستکاتالیزوریسیالدربستر
سازی شبیه افزار نرم توسطAspen HYSYSمدل و طراحی
،است شده سازیبه همگی نیز کاتالیزور و خوراک ،عملیاتی شرایط
این از ما هدف .است شده استفاده سازی شبیه این در کاربر انتخاب
رونده باال راکتور در پلنیوم دمای تاثیر بررسی سازی شبیه
(Reactor Plenum Temperatureتولید میزان روی بر )
.باشد می خوراک تبدیل درصد همچنین و پروپیلن
شماره شکل4–واحد شده سازی شبیه مدلFCCنهایی محصوالت و ورودی های جریان همراه به
7. 4TH
International Conference On Oil, Gas and Ptrochemical, Tehran Univrsity, Iran
7ایران معدنی و صنعتی های پژوهش مرکز)(الزامی
3-نتایج
شماره شکل5–محصوال در پروپیلن مولی جزء افزایشافزایش با همراه نهایی ت( رونده باال راکتور در پلنیوم دمایReactor Plenum
Temperature)
8. 4TH
International Conference On Oil, Gas and Ptrochemical, Tehran Univrsity, Iran
8ایران معدنی و صنعتی های پژوهش مرکز)(الزامی
شماره شکل6–افزایشواحد در تبدیل درصد میزانFCCافزایش با همراه( رونده باال راکتور در پلنیوم دمایReactor Plenum
Temperature)
9. 4TH
International Conference On Oil, Gas and Ptrochemical, Tehran Univrsity, Iran
9ایران معدنی و صنعتی های پژوهش مرکز)(الزامی
4-نتیجهگیری
بافرآیندهای سازی بهینه پیچیدگی به توجهصنایع در عملیاتی
مشکل این حل برای حل راه بهترین امروزه ،پتروشیمی و گاز و نفت
ا از استفادهدر .باشد می سازی شبیه های بزاربه ما پژوهش این
واحد در شده انجام فرآیند بررسیکراکینگ)(شکستکاتالیزوری
سیالدربسترFluid catalytic crackingکهیکیمهمتر ازین
فرآ و واحدهایندهایتبدیلکاتالیستیم محسوب جهان دریشود
سازی شبیه ابزار از استفاده با و پرداختیمAspen HYSYSاین
ف واحد.کردیم مدلسازی را مهم رآیندیهدفساز شبیه این از مای
تاثیر بررسیدمایپلن راکتوریوم"Reactor Plenum"تول برید
پروپیلنواحد درFCCآمده بدست نتایج به توجه با که بود،
با کردیم مشاهدهباالبردندمایپلن راکتوریوم"Reactor
Plenum"تول بریدپروپیلنواحد درFCCتولید میزان میتوان
.داد افزایش را فرآیندی واحد این از پروپیلن محصول
5-مراجع
[
1]
Petersen Publishing (1975). "The Catalytic
Converter". In Erwin M. Rosen.The
PetersenAutomotive Troubleshooting & Repair
Manual. New York, NY: Grosset & Dunlap. p. 493.
[
2]
Brandt, Erich; Wang, Yanying; Grizzle, Jessy
(2000).
[
3]Edgar, Julian (5 October 1999). "Goodbye 12
volts... hello 42 volts!". Autospeed.Retrieved 2
January 2012.
[
4]
Walsh, Bryan (12 September 2007). "Norilsk,
Russia". The World's Most PollutedPlaces (Time).
Retrieved 7 January 2011.
[
5]
Fraga, Brian (2011-11-30). "Carver police
investigating catalytic converterthefts". South Coast
Today. Retrieved 2011-12-21.
[
6]
Shikada, T.; Fujimoto, K.; Reduction of NO with
NH3 on Vanadium Oxid CatalystsSupported On
Homogeneously Precipitated Silica-Titania. Ind.Eng.
Chem. prod. Res. Dev. V.20,P.19, 1981.
[
7]
Theologs, K.N. &Marktos,N.C., “Advanced
modeling of fluidized catalytic cracking riser
Type reactors”, AIChEJ., Vol. 39, pp. 1007-
1017, 2010.
[
8]
Elnashaie,S.S.E.H., &Elshishini,S.S., “Digital
simulation of industrial fluid catalytic cracking unit
IV. Dynamicbehavior”, Chem. Eng. Sci., Vol. 48, pp.
567-583, 2010.
[
9]
Han,I.S., Chuang,C.B. &Rigges,J.B., “Modeling
of a fluidized catalytic cracking process”, Comp.
Chem. Eng.,Vol. 24, pp. 1681-1687, 2000.
[
10]
WeekmanJr,V.W., &Nace,D.M., “Kinetics of
catalytic cracking selectivity in fixed, moving and
fluidized bedreactors”, AIChE J., Vol. 16, pp. 397-
404, 2000.
[
11]
Baudrez, E., Heynderickx, G.J., & Marin, G.B.,
“Steady-State simulation of fluid catalytic cracking
riser reactorsusing a decoupled solution method with
feedback of the cracking reactions on the Flow”,
Chem. Eng. Res. Des. Vol. 88, pp. 290-303, 2010.