پیرولیز دو مرحله‌ای نفت کوره پالایشگاهی به اولفین‌ها و سوخت

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

پژوهشکده پتروشیمی، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، تهران، ایران

چکیده

در این پژوهش ، فرایند دو مرحله‌ای پربازدهی برای تبدیل نفت کوره پالایشگاهی به مواد باارزشی همچون اولفین‌ها و سوخت مورد بررسی قرار گرفت. در مرحله‌ی نخست فرایند، خوراک سنگین و نامرغوب پالایشگاهی با فراوری گرمایی در فاز مایع و در شرایط به­ طور کامل ملایم عملیاتی قرار گرفت تا ترکیب­ های گرانرو و سنگین آن حذف شوند و فراورده به دست آمده قابلیت استفاده به عنوان خوراک واحدهای تولید اولفین را داشته باشد. عملیات فراوری گرمایی در سه دمای 360، 400 و 440 درجه سلسیوس انجام شد و انرژی فعال­ سازی مربوط به واکنش با استفاده از رابطه‌ی آرنیوس برابر با 5/68 کیلوژول بر مول تخمین زده شد. آنالیز گرمایی انجام شده روی خوراک سنگین موجود مطابق با مدل ایزوکانورژنال کیسینجر طی چهار برنامه‌ی دمایی گوناگون، انرژی فعال ­سازی برابر با 9/59 کیلوژول بر مول را برای تجزیه گرمایی نفت کوره پالایشگاهی به دست داد که تطابق قابل پذیرشی با انرژی فعال­ سازی به دست آمده از رابطه آرنیوس داشت. بیش از 90 درصد از خوراک سنگین در دمای 440 درجه سلسیوس به فراورده (به ­طور عمده مایع با بازده بیش از 76 درصد وزنی) تبدیل شد. فراورده مایع به دست آمده به عنوان خوراک در فرایند شکست گرمایی در فاز گاز و در بازه‌ی دمایی 550 تا 750 درجه سلسیوس به کار گرفته شد. میزان اولفین تولید شده در این مرحله و در دمای 750 درجه سلسیوس، بیش از 88 درصد وزنی از ترکیب درصد گاز به ­دست آمده و بیش از 45 درصد وزنی از فراورده ­های پایانی فرایند را به خود اختصاص داد. با کاهش دما از میزان تولید اولفین‌ها کاسته شد و فرایند به سمت تولید فراورده های مایع شامل بنزین و دیزل پیش رفت به گونه‌ای که در دمای 550 درجه سلسیوس تنها حدود 1 درصد وزنی گاز تولید شد و باقی مانده فراورده ­های مایع و به ­طور عمده سوخت دیزل بود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Jensen G. Chunrning X. A Review of the Chemistry for Catalytic Cracking of Heavy Oils. Petroleum Science and Technology, 17(5-6):471–490 (1999).
[2] Rana M.S., Sámano V., Ancheyta J. Diaz J.A.I. A Review of Recent Advances on Process Technologies for Upgrading of Heavy Oils and Residua. Fuel, 86(9):1216–1231 (2007).
[3] Castañeda L.C., Muñoz J.A.D. Ancheyta J. Current Situation of Emerging Technologies for Upgrading of Heavy Oils. Catal. Today, 220–222 248–273 (2014).
[4] Speight J.G. Özüm B. "Petroleum Refining Processes". Marcel Dekker Inc., New York (2002).
[5] Vogt E.T.C. Weckhuysen B.M. Fluid Catalytic Cracking: Recent Developments on the Grand Old Lady of Zeolite Catalysis. Chem. Soc. Rev., 44(20):7342–7370 (2015).
[6] Jafari Fesharaki M., Ghashghaee M. Karimzadeh R. Comparison of Four Nanoporous Catalysts in Thermocatalytic Upgrading of Vacuum Residue. J. Anal. Appl. Pyrolysis, 102:97–102 (2013).
[7] Khalil U., Muraza O., Kondoh H., Watanabe G., Nakasaka Y., Al-Amer A. Masuda T. Production of Lighter Hydrocarbons by Steam-Assisted Catalytic Cracking of Heavy Oil over Silane-Treated Beta Zeolite. Energ. Fuel, 30(2):1304–1309 (2016).
[8] Coriolano A.C.F., Silva C.G.C., Costa M.J.F., Pergher S.B.C., Caldeira V.P.S. Araujo A.S. Development of HZSM-5/AlMCM-41 Hybrid Micro–Mesoporous Material and Application for Pyrolysis of Vacuum Gasoil. Micropor Mesopor Mat., 172:206–212 (2013).
[9] Shirvani S. Ghashghaee M. Combined Effect of Nanoporous Diluent and Steam on Catalytic Upgrading of Fuel Oil to Olefins and Fuels over USY Catalyst. Petrol. Sci. Technol., 36(11):750–755 (2018).
[10] Panariti N., Del Bianco A., Del Piero G., Marchionna M. Carniti P. Petroleum Residue Upgrading with Dispersed Catalysts Part 2. Effect of Operating Conditions. Appl. Catal. A-Gen., 204:215–222 (2000).
[11] Li L., Wang G., Meng X. Gao J. Catalytic Pyrolysis of Gas Oil Derived from Canadian Oil Sands Bitumen. Industrial & Engineering Chemistry Research, 47(3):710–716 (2008).
[12] Asgharzadeh Shishavan R., Ghashghaee M. Karimzadeh R. Investigation of Kinetics and Cracked Oil Structural Changes in Thermal Cracking of Iranian Vacuum Residues. Fuel Process Technol., 92(12):2226–2234 (2011).
[13] Hamidi Zirasefi M., Khorasheh F., Ivakpour J. Mohammadzadeh A. Improvement of the Thermal Cracking Product Quality of Heavy Vacuum Residue using Solvent Deasphalting Pretreatment. Energy Fuels, 30(12):10322–10329 (2016).
[14] Karimzadeh R., Ghashghaee M. Nouri M. Effect of Solvent Dearomatization and Operating Conditions in Steam Pyrolysis of a Heavy Feedstock. Energy Fuels, 24(3):1899–1907 (2010).
[15] Magomedov R.N., Popova A.Z., Maryutina T.A., Kadiev K.M. Khadzhiev S.N. Current Status and Prospects of Demetallization of Heavy Petroleum Feedstock (Review). Petrol. Chem., 55(6):423‎–‎443 (2015).
[16] Aguilar R.A. Ancheyta J. Modeling Coil and Soaker Reactors for Visbreaking. Ind. Eng. Chem. Res., 55(4):912–924 (2016).
[17] Aguilar R.A., Ancheyta J. Trejo F. Simulation and Planning of a Petroleum Refinery Based on Carbon Rejection Processes. Fuel, 100:80–90 (2012).
[18] Ghashghaee M. Predictive Correlations for Thermal Upgrading of Petroleum Residues. J. Anal. Appl. Pyrol., 115:326–336 (2015).
[19] Lababidi H.M.S., Sabti H.M. AlHumaidan F.S. Changes in Asphaltenes During Thermal Cracking of Residual Oils. Fuel, 117(A):59–67 (2014).
[20] Ghashghaee M., Shirvani S. Ghambarian M. Kinetic Models for Hydroconversion of Furfural Over the Ecofriendly Cu-MgO Catalyst: An Experimental and Theoretical Study. Appl. Catal A-Gen., 545:134–147 (2017).
[21] Ghashghaee M. Shirvani S. Two-Step Thermal Cracking of an Extra-Heavy Fuel Oil: Experimental Evaluation, Characterization, and Kinetics. Industrial & Engineering Chemistry Research, 57(22):7421–7430 (2018).
[22] Usman A., Siddiqui M.A.B., Hussain A., Aitani A. Al-Khattaf S. Catalytic Cracking of Crude Oil to Light Olefins and Naphtha: Experimental and Kinetic Modeling. Chem. Eng. Res. Des., 120:121–137 (2017).
[23] Doronin V.P., Lipin P.V. Sorokina T.P. Effect of Process Conditions on the Composition of Products in the Conventional and Deep Catalytic Cracking of Oil Fractions. Catal. Ind., 4(2):100–104 (2012).
[24] Zhao L., Gao J., Xu C. Shen B. Alkali-Treatment of ZSM-5 Zeolites with Different SiO2/Al2O3 Ratios and Light Olefin Production by Heavy Oil Cracking. Fuel. Process Technol., 92(3):414–420 (2011).
[25] Li C., Yang C., Shan H., Maximizing Propylene Yield by Two-Stage Riser Catalytic Cracking of Heavy Oil, Ind. Eng. Chem. Res., 46(14):4914–4920 (2007).
[26] Ren T., Patel M. Blok K. Olefins from Conventional and Heavy Feedstocks: Energy Use in Steam Cracking and Alternative Processes. Energy, 31(4):425‎–‎451 (2006).
[27] Sedighi M., Keyvanloo K. Towfighi J. Experimental Study and Optimization of Heavy Liquid Hydrocarbon Thermal Cracking to Light Olefins by Response Surface Methodology. Korean Journal of Chemical Engineering, 27(4):1170–1176 (2010).
[28] Sedighi M., Keyvanloo K. Towfighi Darian J. Olefin Production from Heavy Liquid Hydrocarbon Thermal Cracking: Kinetics and Product Distribution. Iranian Journal of Chemistry and Chemical Engineering (IJCCE), 29(4):135–147 (2010).
[29] Abghari S.Z., Darian J.T., Karimzadeh R. Omidkhah M.R. Determination of Yield Distribution in Olefin Production by Thermal Cracking of Atmospheric Gasoil. Korean Journal of Chemical Engineering, 25(4):681–692 (2008).