Kinetic study for hydrodesulfurization processes of diesel fuels over CoMo-based catalyst
CoMo-bazlı katalizörde dizel yakıtların hidrodesülfürizasyon proseslerinin kinetik çalışması
- Tez No: 794836
- Danışmanlar: PROF. DR. CAN ERKEY
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya ve Biyoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 149
Özet
Dizel taşımacılık araçları için önemli bir yakıt olup Euro V spesifikasyonlarına uygun olarak üretilmelidir. Dizel yakıtlarının kükürt içeriği maksimim 10 ppm olacak şekilde limitlenmiştir ve dizel şarjının kükürt içeriğini düşürmek için ağır desülfürizasyon prosesi uygulanmalıdır. Rafinerileri yüksek miktarda ve kompleks yapılı azot, aromatik, metal ve kükürt bileşenleri içeren çok çeşitli ham petrol şarjlarını işlemektedir. İlave olarak, ham petrolün kalitesi de giderek ağırlaşmaktadır, dolayısıyla rafineride hidrodesülfürizasyon (HDS) prosesleri de dahil olacak şekilde ticari üniteler daha ağır koşullarda çalıştırılmaktadır. Daha aktif katalizörlerin kullanılması, hidrojen tüketiminin arttırılması, operasyon sıcaklık ve basıncının artırılması, reaktörlerin iyileştirilmesi, reaktör ve reaksiyon modellerinin anlaşılması gibi çeşitli değişiklikler rafinerilerde uygulanmaktadır. Ancak, ağır operasyonel koşulların uygulanması hızlı katalizör deaktivasyonuna ve katalizör ömrünün azalmasına neden olmaktadır. Operasyonel koşulları optimize etmek ve katalizör performansını maksimize etmek için hem katalizör aktivitesi takibi hem de katalizör seçim süreçlerinde yeni katalizörlerin taranmasında aktivite kıyaslamasının yapılması aşamalarında, HDS kinetik modelleri önemli bir yere sahiptir. Bu nedenle, dizel şarjlarının farklı operasyonel koşullarındaki HDS prosesinin doğasını anlamak gereklidir. Endüstriyel şarjlara uygulanan görünün HDS kinetiği, farklı çeşitlerde sülfür bileşenleri içeren şarjın özelliğine, hidrokarbon matrisinin yapısına, operasyonel koşullara ve kullanılan katalizörün çeşidine oldukça bağlıdır. Bu nedenle, bir çalışma için belirlenen kinetik parametreler, söz konusu prosese özgüdür. Bu çalışmanın amacı, ticari CoMo/Al2O3 katalizörü kullanılan dizel HDS reaksiyonunda kükürt dağılımı verilerini kullanarak görünen kinetik modelini araştırmaktır. Çalışmanın ilk bölümünde, ticari CoMo/Al2O3 katalizörünü karakterize etmek için çeşitli analiz yöntemleri uygulanmıştır. Çalışmanın ikinci bölümünde, HDS performans testleri sıcaklık, basınç, H2/şarj oranı ve LHSV gibi farklı operasyonel koşullarda yürütülmüştür. Performans testlerini kesintisiz, güvenli ve 7/24 gözetimsiz operasyon sağlayacak şekilde gerçekleştirebilmek için çalışmanın süreci sırasında bir pilot tesis tasarımı, kurulumu ve devreye alma çalışmaları da tamamlanmıştır. Dizel şarjı ve elde edilen dizel ürünleri çok çeşitli metotlarla detaylı olarak analiz edilerek, ürün özelliklerindeki değişimler ve katalizör aktivitesi incelenmiştir. Çalışmanın üçüncü bölümünde, görünen HDS kinetik modelleri, şarj ve ürünün toplam kükürt içerikleri ile n dereceden model yöntemi uygulanarak elde edilmiştir ve literatür ile kıyaslamak için bir referans noktası olarak kullanılmıştır. Çalışmanın dördüncü bölümünde, görünen HDS kinetik modelleri için, CNS-Simdis analizi ile elde edilen kükürt dağılımları verileri kullanılarak, şarj ve ürünler farklı alt-fraksiyonlara bölünmüştür. Ardından alt-fraksiyonların kükürt içerikleri belirlenmiştir ve her bir alt-fraksiyonun kükürt içeriği ile n dereceden model yöntemi uygulanarak her bir alt-fraksiyon için görünen reaksiyon hız mertebesi ve aktivasyon enerjisi elde edilmiştir. Çalışmanın beşinci bölümünde, şarj ve ürünler distilasyon ile fiziki olarak birkaç fraksiyona ayrılmıştır ve elde edilen tüm fraksiyonlar analiz ediştir. Her bir fraksiyona n dereceden model uygulanarak elde edilen sonuçlar, üçüncü bölümdeki sonuçlar ile kıyaslanmıştır.
Özet (Çeviri)
Diesel is an important fuel for transportation vehicles and is to be produced in compliance with Euro V specifications. The sulfur content diesel fuels is limited to be maximum of 10 ppm and deep desulfurization process is required to reduce the sulfur content of the diesel feed. Refineries process various kinds of crude oils containing high amounts of nitrogen, aromatics, metals, and sulfur compounds, with complex structures. In addition, the quality of the crude oil is also being declining; the refineries operate at the commercial units including hydrodesulfurization (HDS) processes at more severe conditions. Several changes are also implemented by the refineries such as using more active catalysts, increasing hydrogen consumption, operating temperature and pressure, improving the reactors and understanding reactor and reaction modeling. However, severe operating conditions cause rapid catalyst deactivation and decrease the catalyst life. To optimize the operating conditions and maximize the catalyst performance, HDS kinetic models are important for reviewing the catalyst activity and comparing the activities of the catalysts in the case of selecting and evaluating new catalysts i.e., catalyst screening. Therefore, it is necessary to understand the nature of HDS process for diesel feeds with respect to different operating conditions. Apparent HDS kinetics applied for industrial real feeds depend significantly on feed properties having variety of different sulfur compounds, nature of the hydrocarbon matrix, operating conditions and type of catalysts. Therefore, kinetic parameters determined for a study is specific to the related process. The purpose of this study is to investigate apparent kinetic model for diesel HDS reaction using commercial CoMo/Al2O3 catalyst based on sulfur distribution data. In the first part of the work, different characterization methods are applied to commercial CoMo/Al2O3 catalyst. In the second part of the work, HDS performance tests were conducted at different operating conditions such as temperature, pressure and H2/oil ratio and LHSV. A pilot plant is designed, constructed and started-up during the course of the work to carry out the performance tests with continuous, safe, 24/7 unattended operations. The diesel feed and the obtained diesel products were analyzed with extensive methods to investigate the changes in the product properties and catalyst activity. In the third part of the work, apparent HDS kinetic models are derived with power law model based on total sulfur of the feed and the products as a reference point to compare with literature. In the fourth part of the work, apparent HDS kinetic model was investigated using the sulfur distribution of the feed and the liquid products by dividing into several sub-fractions using the sulfur distribution data from CNS-Simdis analysis. Then, power law model based on the sulfur contents of the related sub-fractions was applied to determine the apparent reaction rate order and activation energy of each sub-fraction. In the fifth part of the work, the feed and the products were separated physically into several fractions with distillation and the properties of the fractions were analyzed. Power law model was applied to each fraction to compare with the results obtained in the third part of the work.
Benzer Tezler
- Kinetic modeling and simulation of an industrial diesel hydroprocessing plant
Endüstriyel dizel hidro-işleme ünitesinin kinetik modellenmesi ve simülasyonu
AYŞE DİLAN ÇELEBİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Kimya MühendisliğiKoç ÜniversitesiKimya ve Biyoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YAMAN ARKUN
- Fischer-tropsch ile hafif olefin üretimi prosesi için kinetik modelleme ve optimizasyon çalışması
Kinetic modeling and optimization study for light olefin production process with fischer-tropsch
SELİN ERTUNAN GÜMÜŞBOĞA
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ GAMZE GÜMÜŞLÜ GÜR
- Poliüretan önpolimer eldesi ve reaksiyon kinetiğinin incelenmesi
Preparation and kinetic study of polyurethane prepolymers
NEVRA TAMER
Yüksek Lisans
Türkçe
2001
Kimya Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ALİ GÜRKAYNAK
DOÇ. DR. AHMET KAŞGÖZ
- Platin ve metal oksit katalizörleri üzerinde karbon monoksit oksidasyonu
Başlık çevirisi yok
ERCAN ÖNÜR
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Kimya Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. M. ALİ GÜRKAYNAK
- Domates mamullerinde ergosterolin düzeyi ve proseste değişiminin kinetiği
Ergosterol level in tomato products and variation kinetics during process
ÇETİN KADAKAL
Doktora
Türkçe
2003
Gıda MühendisliğiAnkara ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NEVZAT ARTIK