• شماره ركورد
    25648
  • شماره راهنما
    CHE.ENG2 355
  • عنوان

    مطالعه آزمايشگاهي اثر عوامل موثر بر توليد بنزين با عدد اكتان بالا به روش متافرمينگ و طراحي فرآيند مربوطه

  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    مهندسي شيمي - طراحي فرآيند
  • دانشكده
    فني و مهندسي
  • تاريخ دفاع
    1404.074.30
  • صفحه شمار
    100 ص.
  • استاد راهنما
    دكتر مسعود بهشتي , دكتر عطاالله ساري
  • كليدواژه فارسي
    بنزين , عدد اكتان، , متافرمينگ , شبيه¬سازي فرآيند , متانول , زئوليت H-ZSM-5
  • چكيده فارسي
    توليد بنزين با عدد اكتان بالا با استفاده از فرآيند متافرمينگ، فرآيند نويني جهت پاسخگويي به تقاضاي روزافزون بنزين مي¬باشد. در اين فرآيند علاوه¬بر برش نفتا از متانول نيز به عنوان خوراك استفاده مي¬شود و محصولات جانبي اين فرآيند شامل گاز مايع(LPG) ، گاز غني از هيدروژن و آب است. كاتاليست استفاده¬شده در اين فرآيند، كاتاليست زئوليت H-ZSM-5 مي¬باشد. طراحي آزمايش¬ها در اين پژوهش به منظور بررسي تاثير دما، فشار، سرعت گذر مايع و تركيب درصد متانول خوراك بر محتواي آروماتيك موجود در بنزين و بازده توليد بنزين، با استفاده از روش سطح-پاسخ(RSM) انجام شد. نتايج نشان داد با افزايش دماي واكنش از 380 تا 420 درجه سانتي¬گراد، مقدار درصد وزني آروماتيك موجود در بنزين از 3/51 به 55 افزايش و بازده بنزين از 3/67 به 7/58 درصد كاهش يافت؛ با افزايش فشار از 5 تا 15 بار، درصد وزني آروماتيك بنزين از 5/52 به 7/52 افزايش و بازده بنزين از 3/76 به 64 درصد كاهش يافت. با افزايش سرعت گذر مايع از 8/0 تا 3/1 برساعت، ابتدا درصد وزني آروماتيك بنزين از 8/51 به 2/53 افزايش و سپس با افزايش سرعت گذر مايع تا 2 برساعت، اين مقدار به 6/47 كاهش يافت و همچنين در اين بازه، مقدار بازده بنزين توليدشده از 64 به 6/70 درصد افزايش يافت. همچنين با افزايش درصد وزني متانول خوراك از 2/0 تا 4/0، درصد وزني آروماتيك و بازده بنزين به ترتيب از 5/51 به 54 و از 65 به 73 افزايش يافت. از آن¬جايي كه خوراك هيدروكربني استفاده¬شده در اين پژوهش مخلوطي از چهار برش هيدروكربني شامل ششصد گونه مي¬باشد، از مدل گونه¬هاي گروهي براي بررسي¬هاي سينتيكي استفاده شد. گونه¬هاي گروهي به صورتي تعيين مي¬شوند كه هر كدام داراي ساختار هيدروكربني(شامل نرمال¬پارافين، ايزوپارافين، الفين، نفتن و آروماتيك) و وزن مولكولي مشخص باشد. پس از تعيين 40 گونه¬ي گروهي، مسيرهاي غالب واكنشي شامل 33 واكنش با هدف مصرف نرمال¬پارافين¬ها، نفتن¬ها و متانول و توليد آروماتيك¬ها ارائه و سپس مدلسازي سينتيكي براي شبكه واكنش انجام شد. در نهايت با استفاده از نرم¬افزار متلب، متغيرهاي سينتيكي شامل ضريب پيش¬نمايي رابطه آرنيوس و انرژي فعال¬سازي محاسبه گرديد. با توجه به توافق بسيار خوب ميان داده¬هاي حاصل از مدلسازي و نتايج آزمايشگاهي، اين نتيجه حاصل شد كه مدل سينتيكي داراي دقت بالايي در پيش¬بيني نتايج مي¬باشد. سپس با استفاده از متغيرهاي سينتيكي محاسبه¬شده، شبيه¬سازي فرآيند انجام شد و نمودارهاي اعتبار¬سنجي براي 5 داده¬¬اي كه در مدلسازي استفاده نشدند، رسم شد. نمودارهاي اعتبارسنجي نشان¬دهنده¬ي اعتبار مناسب ميان مقادير پيش¬بيني¬شده توسط شبيه¬ساز و مقادير آزمايشگاهي مي¬باشد. مقادير درصد وزني پيش¬بيني-شده توسط شبيه¬ساز براي نرمال¬پارافين¬ها، ايزوپارافين¬ها، نفتن¬ها و آروماتيك¬ها به ترتيب 10±، 10±، 15±و 18+ درصد از مقادير آزمايشگاهي انحراف داشت. در انتها حجم مورد نياز راكتور با هدف توليد 30 بشكه در روز بنزين در مقياس پيشتار بزرگ ، با استفاده از عملگر تنظيم نرم¬افزار اسپن هايسيس ، 100 ليتر( طول 415/1 متر و قطر 30 سانتي¬متر) تخمين زده¬شد.
  • كليدواژه لاتين
    Gasoline, Research Octane Number , , Methaforming Process , Process Simulation , Methanol , H-ZSM-5 Zeolite
  • عنوان لاتين
    An experimental study on the effect of influential factors on the production of high octane number gasoline by methaforming method an‎d design of the relevant process
  • گروه آموزشي
    مهندسي شيمي
  • چكيده لاتين
    The production of high-octane gasoline through the Methaforming process represents an innovative approach to meeting the growing global deman‎d for gasoline. In this process, in addition to the naphtha feed, methanol is also utilized as a supplementary feedstock, while the by-products include liquefied petroleum gas (LPG), hydrogen-rich gas, an‎d water. The catalyst employed in this process is the H-ZSM-5 zeolite catalyst. In this study, the design of experiments was conducted using the Response Surface Methodology (RSM) to investigate the effects of temperature, pressure, liquid hourly space velocity (LHSV), an‎d methanol feed composition on the aromatic content of the gasoline product an‎d the overall gasoline yield. The results indicated that increasing the reaction temperature from 380°C to 420°C led to an increase in the aromatic weight fraction from 51.3% to 55%, while the gasoline yield decreased from 67.3% to 58.7%. Increasing the pressure from 5 to 15 bar resulted in a slight rise in the aromatic content from 52.5% to 52.7%, whereas the gasoline yield decreased from 76.3% to 64%. With an increase in LHSV from 0.8 to 1.3 h⁻¹, the aromatic content first increased from 51.8% to 53.2% an‎d then decreased to 47.6% as LHSV reached 2 h⁻¹; meanwhile, the gasoline yield increased from 64% to 70.6%. Furthermore, increasing the methanol feed weight fraction from 0.2 to 0.4 led to an increase in both the aromatic content an‎d gasoline yield from 51.5% to 54% an‎d from 65% to 73%, respectively. Since the hydrocarbon feed used in this study was a mixture of four hydrocarbon cuts comprising approximately six hundred individual components, a lumped-species kinetic model was applied for kinetic investigations. The lumped species were categorized based on hydrocarbon structure (including normal paraffins, isoparaffins, olefins, naphthenes, an‎d aromatics) an‎d molecular weight. After defining forty lumped species, thirty-three dominant reaction pathways were proposed to describe the consumption of normal paraffins, naphthenes, an‎d methanol, as well as the formation of aromatics. Kinetic modeling of the reaction network was then performed, an‎d the Arrhenius pre-exponential factors an‎d activation energies were estimated using MATLAB. The strong agreement between the model predictions an‎d experimental data demonstrated the high accuracy of the developed kinetic model. Using the obtained kinetic parameters, process simulations were carried out, an‎d validation plots were generated for five experimental data points that were not included in the model fitting. The validation results confirmed good agreement between the simulated an‎d experimental values. The simulated weight percentage deviations for normal paraffins, isoparaffins, naphthenes, an‎d aromatics were within ±10%, ±10%, ±15%, an‎d +18%, respectively, compared with experimental data. Finally, using Aspen HYSYS with the design specification tool, the reactor volume required for producing 30 barrels per day of gasoline on a pilot-scale was estimated to be 100 liters (length = 1.415 m, diameter = 30 cm).
  • تعداد فصل ها
    6
  • فهرست مطالب pdf
    156722
  • نويسنده

    صادقي، فاطمه