آنالیز ترمودینامیکی شکست حرارتی اتان به منظور تولید اولفین های سبک

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دکتری،مهندسی شیمی، دانشگاه تربیت مدرس

2 دانشیار، مهندسی شیمی، دانشگاه تربیت مدرس،

چکیده

در این مقاله، واکنش­های فرایند شکست حرارتی اتان به­منظور تولید اولفین­های سبک از دیدگاه ترمودینامیکی تجزیه و تحلیل شد. میزان پیشرفت واکنش­های فرایند شکست حرارتی اتان از طریق بررسی وابستگی انرژی آزاد گیبس آن­ها به دمای واکنش مورد بررسی قرار گرفت. به­منظور مدل­سازی این فرایند، از روش حداقل­سازی انرژی آزاد گیبس بهره گرفته شد. تأثیر نسبت بخار آب به اتان در جریان خوراک و دمای واکنش بر روی میزان بازده تولید اولفین­های سبک و نیز توزیع محصولات جانبی ارزیابی شد. نتایج نشان داد که با افزایش میزان بخار آب به اتان، از میزان بازده اولفین­های سبک کاسته می­شود. علاوه­بر این، روند تغییرات بازده اولفین­ها نسبت به افزایش دما غیرخطی بوده و در دمای K950 به بیشترین میزان خود (27درصد) می­رسد. در ادامه، با افزایش بیشتر دما، از میزان بازده اولفین­ها کاسته شده و در دمای K1300 به 11درصد می­رسد. با افزایش دما، میزان تولید اتیلن روند افزایشی داشت. از سوی دیگر، میزان تولید پروپیلن، در ابتدا، افزایش یافته و سپس، با افزایش بیشتر دما، کاهش می‌یابد. بررسی انتخاب­پذیری هیدروژن در میان محصولات تولیدی نشان داد که با افزایش محتوای بخار آب در خوراک، به­دلیل انجام واکنش ریفورمینگ اتان، میزان تولید هیدروژن افزایش می­یابد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Thermodynamic Analysis of Thermal Cracking of Ethane for Light Olefins Production

نویسندگان [English]

  • Reza khoshbin 1
  • ramin karimzadeh 2
1 Chemical Engineering Faculty, Tarbiat Modares University
2 Chemical Engineering Faculty, Tarbiat Modares University
چکیده [English]

In this paper, the reactions of thermal cracking of ethane for light olefins production have been investigated thermodynamically. The process of thermal cracking of ethane has been evaluated by investigating the dependency of Gibbs free energy to the temperature. In order to model this process, Gibbs free energy minimization method has been used. Effects of steam to ethane ratio in feed stream and reaction temperature on the ligh olefins yield and product distribution have been investigated. Results showed that with increasing steam to ethane ratio, the light olefins yields decreased. Furthermore, light olefins variation in the investigated temperature range has a volcano shaped trend and the highest olefins yield can be obtained at 950K (27wt%). As temperature was increased, the ethylene production increased. On the other hand, propylene yield increased at first and then decreased for higher temperatures. Hydrogen selectivity increased with enhancement of steam content in the feed stream, which can be ascribed to ethane reforming reaction.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Ethane
  • Light olefins
  • Thermodynamic
  • Gibbs free energy