عنوان پایان‌نامه
بررسی راکتور با عملیات تناوبی برای تست کاتالیست های کراکینگ در بستر سیال
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی-انرژی و محیط زیست
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1218.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 56105
- تاریخ دفاع
- ۰۸ بهمن ۱۳۹۱
- دانشجو
- محمد دریس فالحی
- استاد راهنما
- عباسعلی خدادادی, یداله مرتضوی
- چکیده
- رفتار کاتالیست اثر زیادی بر عملکرد واحد FCC دارد و بررسی این رفتار قبل از استفاده‌ی کاتالیست در مقیاس صنعتی که در آن کاتالیست یک رفتار دوره‌ای را تجربه می‌کند، باید بخوبی بررسی گردد. در این تحقیق با توسعه‌ی سیستم دوره‌ای (سیکلی)، رفتار کاتالیست‌های FCC مختلف تجاری، سنتزی و زئولیت در یک فرآیند دوره‌ای که در هر دوره چهار مرحله‌ی واکنش، عاری‌سازی، فعال‌سازی و خنک‌کردن انجام می‌شود، مطالعه شد. سیستم دوره‌ای ساخته‌شده از سه قسمت تأمین خوراک با سیستم تغییر خودکار بین مراحل، کوره و راکتور با قابلیت گرمایش و سرمایش سریع و قسمت آنالیز با دو روش کروماتوگرافی‌گازی و طیف‌سنجی FTIR تشکیل شده است. کاتالیست‌های مورد استفاده در این تحقیق توسط آنالیز‌های XRD، NH3-TPD، XRD، BET و XRF تعیین مشخصات شده‌اند. آنالیز‌های TPO، NH3-TPD، XRD برای بررسی میزان و نحوه‌ی تغییرات کک، سایت‌های اسیدی و ساختار کریستالی در ابتدا و بعد از سیکل‌های مختلف بکار گرفته‌شد. در این تحقیق اثرات دمای واکنش در سه دمای 450، 500 و °C550، تغییر پارامترهای عملیاتی و انجام تست در حالت گذرا برای بررسی عملکرد سیستم و کاتالیست‌ها مطالعه شد. خوراک مورد استفاده برای بررسی فعالیت شکست کاتالیستی کیومن در نظر گرفته شد. همه‌ی کاتالیست‌ها در سیکل اول دارای فعالیت بیشتر و بازدهی محصول کمتر هستند. فعالیت کاتالیست بسته به نمونه تا 10 سیکل با افزایش تعداد سیکل کاهش می‌یابد به گونه‌ای که میزان تبدیل در سیکل اول برای کاتالیست تجاری، سنتزی و زئولیت به ترتیب برابر87/0 ، 89/0 و 96/0 مشاهده شد که این فعالیت در سیکل دهم به 78/0 ، 53/0 و 65/0 می‌رسید. بازدهی محصولات در کاتالیست تجاری و زئولیت در سیکل‌های ابتدایی افزایش و بعد ثابت می‌گردد. این مورد برای کاتالیست سنتری تا 3 سیکل افزایش و بعد از آن روند کاهشی نشان می‌دهد و سپس ثابت می‌شود.در بررسی کک توسط آنالیز TPO مشخص شد که میزان کل کک در کاتالیست تجاری با افزایش تعداد سیکل‌ها کاهش پیدا می‌کند هر چند که سختی آن افزایش می‌یابد. برای زئولیت میزان کل کک و سختی با افزایش تعداد سیکل کاهش می‌یابد. در بررسی میزان و نوع سایت‌های اسیدی مشاهده می‌شود که در سیکل اول سایت‌های اسیدی بسیار قوی به‌شدت کاهش و میزان سایت نسبتاً قوی افزایش می‌یابند که می‌تواند ناشی از اثرات کک باقی‌مانده بعد از فعال‌سازی و یا تغییرات ساختاری باشد. اثرات دما بر کاتالیست تجاری نشان می‌دهد که میزان تبدیل محصولات بخصوص پروپیلن به کک در سیکل اول با کاهش دما افزایش می‌یابد. میزان بهره در سیکل‌های مختلف در دمای °C550 تغییر چندانی از خود نشان نمی‌دهد و کک حاصل بیشتر ناشی از تبدیل خوراک به کک می‌باشد. ولی در دماهای پایین‌تر بعد از سیکل اول بازده افزایش و میزان بازدهی برای دمای °C450 بیشتر از سایر دماها مشاهده می‌شود.
- Abstract
- Catalyst performance has a significant influence on the FCC units; therefore, the performance of catalysts must be studied prior to use it in an industrial application. Since FCC catalysts experience periodical operation under industrial conditions; an experimental setup was developed and cumene cracking performance of several FCC catalysts including commercial and synthesized catalysts along with Y-zeolite, the most important component of FCC catalysts, was investigated. In each cycle a catalyst experience four steps: reaction, stripping, regeneration and cooldown. The developed system in this study has three sections: feed and gas supplying section with automatic switching system, heating section and analysis section by two methods; GC and FTIR. Catalysts which were used in this study were characterized by XRD, NH3-TPD, BET and XRF. TPO, NH3-TPD and XRD were conducted to determine coke formation, acidic site strength and crystalline structure between the cycles. In this study, the effects of reaction temperature along with some other operating conditions and the transient performance of the catalysts were evaluated. This way we could validate the robustness of the designed system.
