مدلسازی ترمودینامیکی فرایند تولید بنزین از طریق واکنش شکست حرارتی هیدروکربن‌های سنگین

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، مهندسی شیمی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران

2 دکتری، مهندسی شیمی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران،

3 دانشیار، مهندسی شیمی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران

چکیده

در این مقاله، تعادل ترمودینامیکی فرایند شکست حرارتی هیدروکربن سنگین به­منظور تولید بنزین مطالعه شده است. محاسبات تعادلی با به­کارگیری روش حداقل‌سازی انرژی آزاد گیبس صورت گرفته است. وابستگی میزان بازده محصولات، ازجمله بنزین، به شرایط عملیاتی ازقبیل دما (K1200-300)، فشار (atm30-1) و نسبت بخار آب به خوراک (5/0-0) بررسی شده است. نتایج به­دست آمده نشان داد که افزایش دما تأثیر مثبتی در تولید بنزین دارد. به­صورتی که در فشار ثابت atm1، با افزایش دما از K500 تا K800، بازده تولید بنزین از 5/41 درصد به 8/92 درصد می‌رسد. ماهیت گرماگیر واکنش شکست حرارتی هیدروکربن‌های سنگین دلیل افزایش بازده بنزین در اثر افزایش دماست. اما، با افزایش فشار در دمای ثابت، از میزان تولید بنزین کاسته می‌شود و این امر بیانگر تأثیر منفی فشار بر میزان تولید بنزین است. علاوه­بر این، بازده بنزین تولیدی با افزایش نسبت بخار آب به خوراک از صفر تا 5/0، 45 درصد کاهش داشته است. نتایج حاکی از آن است که بازه‌ دمایی K1200-800، محدوده‌ فشار atm5-1 و عدم حضور بخار آب شرایط عملیاتی بهینه برای تولید بنزین از طریق فرایند شکست حرارتی هیدروکربن­های سنگین است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Thermodynamic Modeling of Gasoline Production Process through Thermal Cracking of Heavy Hydrocarbons

نویسندگان [English]

  • Shima oruji 1
  • Reza Khoshbin 2
  • Ramin Karimzadeh 3
1 Chemical Engineering Faculty, TarbiatModaresUniversity, Tehran, Iran
2 Chemical Engineering Faculty, TarbiatModaresUniversity, Tehran, Iran
3 Chemical Engineering Faculty, TarbiatModaresUniversity, Tehran, Iran

1.   A. R. Brown and et al., “Upgrading of Heavy Oil by Dispersed Biogenic Magnetite Catalysts,” Fuel, 185, 2016, pp. 442-448.

2.   J. Singh and et al., “Studies on Thermal Cracking Behavior of Residual Feedstocks in a Batch Reactor,” Chemical Engineering Science, 59, No. 21,  2004, pp. 4505-4515.

3.   S.Acey, Heavy oil cracking, Teesside Polytechnic, PhD Thesis, Teesside University, 1986.

4.   P. Hudec, “FCC Catalyst–Key Element in Refinery Technology,” 45th International Petroleum Conference, Bratislava. 2011.

5.   J. Singh and et al., “Reaction Pathways And Product Yields in Mild Thermal Cracking of Vacuum Residues: A Multi-Lump Kinetic Model,” Chemical Engineering Journal, 108, No. 3, 2005, pp. 239-248.

6.   K. Faungnawakij, R. Kikuchi and K. Eguchi, “Thermodynamic Analysis of Carbon Formation Boundary and Reforming Performance for Steam Reforming of Dimethyl Ether,” Journal of Power Sources, 164, No. 1, 2007, pp. 73-79.

7.   T. A. Semelsberger and R. L. Borup, “Thermodynamic equilibrium Calculations of Dimethyl Ether Steam Reforming and Dimethyl Ether Hydrolysis,” Journal of Power Sources, 152, 2005, pp. 87-96.

8.   K. Faungnawakij, R. Kikuchi and K. Eguchi, “Thermodynamic Evaluation of Methanol Steam Reforming for Hydrogen Production,” Journal of Power Sources, 161, No. 1, 2006, pp. 87-94.

9.   A. Hussain and et al., “Catalytic Cracking of Arabian Light VGO Over Novel Zeolites as FCC Catalyst Additives for Maximizing Propylene Yield,” Fuel, 167, 2016, pp. 226-239.

10. L. Zoccolillo, M. Alessandrelli and M. Felli, “Simultaneous Determination of Benzene and Total Aromatic Fraction of Gasoline by HPLC-DAD,” Chromatographia, 54, No. 9-10, 2001, pp. 659-663.

11. J. Solsvik, T. Haug-Warberg and H. A. Jakobsen, “Implementation of Chemical Reaction Equilibrium by Gibbs and Helmholtz Energies in Tubular Reactor Models: Application to the Steam–Methane Reforming Process,” Chemical Engineering Science, 140, 2016, pp. 261-278.

12. X. K. Gai and et al., “Catalytic Bitumen Cracking in Sub-and Supercritical Water,” Fuel Processing Technology, 142, 2016, pp. 315-318.

13. R. Maciel Filho and M. D. F. Sugaya, “A Computer Aided Tool for Heavy Oil Thermal Cracking Process Simulation,”  Computers & Chemical Engineering, 25, No. 4, 2001, pp. 683-692.

14. A. M. Ickes, Fuel Property Impact on a Premixed Diesel Combustion Mode, University of Michigan, ProQuest Dissertations Publishing, 2009.