Development and verification of a two phase reactor model for industrial light naphtha isomerization reactors
Endüstriyel hafif nafta izomerizasyon reaktörleri için iki fazlı reaktör modeli geliştirilmesi ve doğrulanması
- Tez No: 409303
- Danışmanlar: DOÇ. DR. AHMET KERİM AVCI, PROF. DR. ZEYNEP İLSEN ÖNSAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 120
Özet
İzomerizasyon prosesleri, petrol endüstrisinde en çok kullanılan kimyasal süreçlerden biridir. İzomerat olarak adlandırılan ürünü, benzen ve bütan türevlerinin giderilmesi sonucu meydana gelen hacim kaybını karşılamak için benzin havuzunda kullanılan ana maddedir. Ek olarak, çevre mevzuatı benzin içerisindeki sülfür ve benzen oranını belirli sınırlarda tutmakta ve gelecekte bu düzenlemelerin daha fazla kısıtlama yaratacağı öngörülmektedir. İzomerizasyon teknolojisinde, UOP PenexTM uygulaması en fazla tercih edilen proses türüdür. İşlem olarak düşük oktanlı hafif naftayı yüksek oktanlı, dallanmış izomerlerine dönüştürür ve aynı zamanda benzen azaltımı, halka açılması, ve kırılma reaksiyonlarının da olmasını sağlar. Tipik Penex reaktörü, klorlanmış Pt/Al2O3 katalizi üzerinde kırılma ve dönüşümle ürünün 60-70 oktandan 85-87 oktan aralığına çıkmasını sağlar. Reaksiyonlar düşük kısmi basınç altında hidrojen varlığında 32 bar ve 130-160 oC aralığında gerçekleşir. Reaksiyonlar yüksek egzotermik geri dönüşümlü olduğundan düşük sıcaklıkta daha etkili olan termodinamik denge ile kontrol edilir. Bu da sıcaklığın termodinamik ve kinetik limitler arasında optimum bir noktada olması gerektiğinin önemini gösterir. Süreci optimize edebilmek için gerekli düzeyde karmaşıklık içeren reaktor modeli kurulması önemlidir. Bu çalışmada, Tüpraş İzmir Rafinerisinde bulunan Penex reaktörlerinin, yatışkın halde, aşağı yönde akışla çift fazda ve reaksiyon hızlarının üs kuralı kinetiğiyle modellenmesi yapılmıştır. Kinetik parametreler, ünite verisi ve model çıktısı arasındaki hatanın kareleri toplamının minimize edilmesine dayanan hedef fonksiyonunun lineer olmayan regresyon yöntemi ile çözülmesinden elde edilmiştir. Sonuçlar izopentan ve 2,2-dimetilbütanın ürün oranının normalde olması gereken 130 oC'nin çok üzerinde, 160 oC'de maksimize edilebildiğini göstermiştir. Aynı zamanda beş karbonlu parafinlerin altı karbonlu parafinlere oranla daha kolay izomerleşmekte olduğu da görülmüştür. Ek olarak, ünite beslemesinin içerisinde bulunan benzen 100-200 oC aralığında neredeyse tamamen dönüşüme uğramıştır.
Özet (Çeviri)
Isomerization process is one of the most important chemical processes used in the petroleum industry. Its product is named as the“isomerate”which is the major element of the gasoline pool that compensates for the octane rating and volume loss upon reduction of benzene and butane derivatives. In addition, environmental regulations limit the sulfur and benzene levels in gasoline, which are expected to become even more stringent with future restrictions on maximum vapor pressure and olefins content. UOP PenexTM process is one of the most preferred applications for isomerization. It converts low-octane light naphtha to higher-octane, branched isomers. In addition to isomerization reactions, benzene reduction, ring opening and cracking reactions also occur in reaction mixtures. A typical Penex reactor involves catalytic cracking and conversion on a fixed bed of chlorinated Pt/Al2O3 catalyst and increases the octane number from 60-70 to 85-87. The reactions take place in the presence of hydrogen with low partial pressure, at operating pressures around 32 bars and in a temperature range of 130-160°C. Isomerization involves moderately exothermic reversible reactions; hence, it is controlled by thermodynamic equilibrium that is more favorable at low temperatures. This implies that the reaction temperature has to be maintained in an optimal range between the thermodynamic and kinetic limits. A descriptive reactor model with sufficient complexity is essential in order to optimize the process by maximizing the isomerate up to a given octane number and quantity and related process improvement. In this work, the Penex reactors at Tüpras Izmir Refinery are handled rigorously, using a steady-state, co-current, down-flow, two-phase reactor model where chemical reaction rates are described by power law kinetics. Kinetic parameters are estimated by nonlinear regression that uses an objective function based on the minimization of the sum of square errors between plant data and calculated values. The results show that, i-C5 product ratio is typically maximized at ca. 160°C, slightly above the required ca. 130°C for obtaining maximum 2,2-dimethylbutane product ratio. It is also seen that C5 paraffins isomerize more readily than C6 paraffins. Moreover, the benzene in the feed is found to be completely converted in the 100-200°C range studied.
Benzer Tezler
- Simulation of water resource recovery facilities with an open source software
Su kaynağı geri kazanım tesislerinin açık kaynak yazılım ile simülasyonu
DOĞA BİNAY
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZLEM KARAHAN ÖZGÜN
- Politics of urban planning in Ankara betwen 1985 and 2005
Ankara'da 1985 ve 2005 arasında kent planlamanın siyaseti
SAVAŞ ZAFER ŞAHİN
Doktora
İngilizce
2007
Kamu YönetimiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiSiyaset Bilimi ve Kamu Yönetimi Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. H. TARIK ŞENGÜL
- Yeni milliyetçi ideoloji olarak ulusalcılık: İzmir örneği üzerinden ulusalcıların duygularının analizi
Ulusalcilik as a new nationalist ideology: Analysis of the emotions of ulusalcis through the case of Izmir
GÜNCE SABAH ERYILMAZ ERDAMAR
Doktora
Türkçe
2024
Siyasal BilimlerGalatasaray ÜniversitesiSiyaset Bilimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN ÖZGÜR ADADAĞ
- Kalite güvence sistemindeki bazı öğelerin denetim sürecine ilişkin bilgi tabanlı bir uzman sistem yaklaşımı
Başlık çevirisi yok
DEMET BAYRAKTAR
- Çimento fabrikalarında makina performansına dayalı bakım planlaması sistemi ve yönetimi
Başlık çevirisi yok
ÜMİT ÖZTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. H. TEMEL BELEK