Καταλυτική υδρονονοεπεξεργασία μιγμάτων Heavy Coker Gasoil και Diesel Auto σε τριφασικό αντιδραστήρα

Βάρσος, Αθανάσιος-Αντώνιος; Varsos, Athanasios-Antonios

dc.contributor.author	Βάρσος, Αθανάσιος-Αντώνιος	el
dc.contributor.author	Varsos, Athanasios-Antonios	en
dc.date.accessioned	2015-08-27T07:27:53Z
dc.date.available	2015-08-27T07:27:53Z
dc.date.issued	2015-08-27
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/41119
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.11375
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Υδρογονοεπεξεργασία	el
dc.subject	Hydroprocessing	en
dc.subject	Καταλύτες	el
dc.subject	Αποθείωση	el
dc.subject	Απαζώτωση	el
dc.subject	Κορεσμός ολεφινών	el
dc.subject	Coking	en
dc.subject	Desulfurisation	en
dc.subject	Denitrogenation	en
dc.title	Καταλυτική υδρονονοεπεξεργασία μιγμάτων Heavy Coker Gasoil και Diesel Auto σε τριφασικό αντιδραστήρα	el
dc.title	Catalytic Hydroprocess of Heavy Coker Gasoil in a Trickle Bed Reactor	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Χημική μηχανική	el
heal.classification	Chemical engineering	en
heal.classification	Petroleum engineering	en
heal.classification	Τεχνολογία πετρελαίου	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2015-03-12
heal.abstract	Το αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη της καταλυτικής υδρογονοεπεξεργασίας σε έντονες συννήκες του προϊόντος (Heavy Coker Gasoil) της μονάδας FlexiCoker των ΕΛ.ΠΕ. διυλιστήριο Ελευσίνας. Τα πειράματα πραγματοποιήθηκαν στο εργαστήριο Τεχνικής Χημικών Διεργασίων της Σχολής Χημικών Μηχανικών Ε.Μ.Π., σε αυλωτό καταλυτικό αντιδραστήρα εφοδιασμένο με εμπορικό καταλύτη 𝑁��𝑖��𝑀��𝑜��/γ-𝐴��𝑙��2𝑆��𝑂��3. Μετά τη θείωση του καταλύτη πραγματοποιήθηκαν τέσσερις σειρές πειραμάτων σε ήπιες και έντονες συνθήκες με την ίδια φόρτωση. Από αυτές, οι δύο τελευταίες σειρές αποτέλεσαν το αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας. Στην πρώτη σειρά πειραμάτων πραγματοποιήθηκαν 18 πειράματα με τροφοδοσία μίγματος 25% wt. HCGO σε διαλύτη Diesel Auto σε θερμοκρασία 310° C. Σε αυτόν τον κύκλο πειραμάτων, αρχικά διατηρήθηκε σταθερή η πίεση στα 40 bar και μεταβαλλόταν από πείραμα σε πείραμα η ταχύτητα χώρου του αντιδραστήρα (WHSV) μεταξύ των τιμών 0,7, 1 και 1,3 ℎ-1. Με τα πειράματα αυτά, κατέστει δυνατός ο υπολογισμός της τάξης της αντίδρασης αποθείωσης (n=2,4) και της κινητικής σταθεράς 𝑘�� = 10−5 (𝑝��𝑝��𝑚��−1.4×𝑔��𝑟��𝑓��𝑒��𝑒��𝑑�� 𝑏��𝑎��𝑟��×𝑔��𝑟��𝑐��𝑎��𝑡�� ) ενώ σε συνδυασμό με τα απο- τελέσματα από τις προηγούμενες σειρές πειραμάτων σε θερμοκρασίες 270° C και 290° C (που η τάξη της αντίδρασης ήταν η ίδια) πραγματοποιήθηκε υπολογισμός της ενέργειας ενεργοποίησης της αποθείωσης (𝐸��𝑎�� = 25, 42(𝑘��𝑐��𝑎��𝑙��/𝑚��𝑜��𝑙��)). Επιπλέον, πραγματοποιήθηκαν 15 πειράματα με τροφοδοσία μίγματος 25% wt. HCGO σε διαλύτη Diesel σε θερμοκρασίες 370 και 380° C. Ακολουθώντας την ίδια διαδικασία, υπολογίστηκαν η τάξη της αντίδρασης αποθείωσης (n=1,2) για αυτό το θερμοκρασιακό εύρος και οι κινητικές σταθερές για κάθε θερμοκρασία (0,63(𝑝��𝑝��𝑚��−0.2×𝑔��𝑟��𝑓��𝑒��𝑒��𝑑��/ 𝑏��𝑎��𝑟��×𝑔��𝑟��𝑐��𝑎��𝑡�� ) και 0,86 (𝑝��𝑝��𝑚��−0.2×𝑔��𝑟��𝑓��𝑒��𝑒��𝑑�� /𝑏��𝑎��𝑟��×𝑔��𝑟��𝑐��𝑎��𝑡�� ) αντίστοιχα. Ακοθούθως, η τιμή της ενέργειας ενεργοποίησης της αποθείωσης υπολογίστηκε ίση με 𝐸��𝑎�� = 26,43(𝑘��𝑐��𝑎��𝑙��/𝑚��𝑜��𝑙��). Στη συνέχεια, διατηρώντας σταθερή τη θερμοκρασία 310° C και την ταχύτητα χώρου του αντιδραστήρα (WHSV=1 ℎ−1) διερευνήθηκε κατά πόσο το παραγόμενο 𝐻��2𝑆�� όσο και το 𝐻��2 της τροφοδοσίας προκαλούν ανάσχεση στην αντίδραση αποθείωσης. Στην περίπτωση αυτή οι μεταβλητές παράμετροι ήταν η πίεση (30, 40 και 50 bar) και η παροχή τροφοδοσίας του 𝐻��2 (13, 20 και 30 (Nl/h)). Από τα παραπάνω, πειράματα μελετήθηκαν δύο κινητικά μοντέλα τα οποία κρίθηκαν αξιόπιστα και από τα οποία προέκυψε ότι τόσο το 𝐻��2𝑆�� όσο και το 𝐻��2 προκαλούν ανάσχεση. Ομοίως, και στα πειράματα σε θερμοκρασίες 370 και 380° C διατηρώντας την ταχύτητα χώρου του αντιδραστήρα (WHSV=1 ℎ−1) και μεταβάλλοντας την πίεση (30, 40 και 50 bar) και την παροχή τροφοδοσίας του 𝐻��2 (13, 20 και 30 (Nl/h)) παρατηρήθηκε και πάλι ανάσχεση από την παρουσία 𝐻��2𝑆�� και 𝐻��2.	el
heal.abstract	The present thesis studies the catalytic hydrotreatment under severe conditions of Heavy Coker Gas Oil derived from the Hellenic Petroleum Refineries' Flexi-Coking Unit. The experiments were carried out at the Chemical Process Laboratory in a catalytic plug flow reactor. A commercial catalyst 𝑁�� 𝑖��Μ𝜊��/-𝐴��𝑙��2𝑂��3 was used for the severe hydrotreating experiments. After it was sulfidation, four different sets of experiments were conducted with the same catalyst loading from which the last two are included in this thesis. In the first set, 18 experiments were conducted for the mixture HCGO 25% w/w into non-reacting Diesel Auto mixture, at temperature of 310° C. At first, the pressure was kept constant at 40 bar, flow of hydrogen at the unit’s inlet was constant too 20 Nl/h and the space velocity WHSV was changed from 0.7 to 1.3 ℎ−1. The order of hydrodesulfurization reactions was estimated (n=2.4) as well as the kinetic constant at this temperature. Subsequently, the activation energy for the hydrodesulfurization reaction was calculated Ea=25.42 kcal/mol. Another 15 experiments were conducted for the mixture HCGO 25% into non-reacting Diesel Auto mixture, at 370 and 380° C. Following the same procedure, the order of hydrodesulfurization reactions and the activation energy were estimated (n=1.2 and Ea=26.43 (kcal/mol) respectively). Furthermore, conducted some extra experiments were conducted in order to investigate the inhibition effect of the 𝐻��2𝑆�� produced during by the hydrodesulfurization on the hydrodesulphurization reactions (HDS) of HCGO/Diesel Auto’s sulfur compounds. These experiments were conducted under constant temperatures at 310, 370 and 380° C and constant WHSV at 1 ℎ−1, when varying the inlet hydrogen flow (13, 20 and 30 Nlt/h) as well as the reactor pressure (30, 40, 50 bar). Adding to that, the experimental process was simulated by using two different kinetic models. Both models produced reliable predictions on the experimental data. Both models indicated that 𝐻��2𝑆�� affected inhibition considerably, at all temperatures. Concerning the hydrodenitrogenation reactions, for the first set, they were considered to be of first order whereas the activation energy was estimated 𝐸��𝑎�� = 17, 65(𝑘��𝑐��𝑎��𝑙��/𝑚��𝑜��𝑙��). Finally, upon these experiments, were determined the final products’ properties (bromine number and total aromatics content) were determined. For the second set, 8 experiments were conducted under severe conditions. As feed, was used the the mild-hydrotreated products of the HCGO/Diesel Auto mixture hydrotreated at 310° C. These experiments were performed, to assess the properties of final products, the order of hydrodesulfurization (n=1.2) and hydrodenitrogenation (n=1) reactions. The experimental conditions for these experiments were, constant temperature at 370° C , hydrogen flow rate (13, 20 and 30 Nlt/h), pressure 30, 40 και 50 bar and WHSV 0,7, 1,1,3 ℎ−1. Closing, this study calculated the hydrogen consumption during the progress of the desulfurization process while no deactivation concerning HDS reaction was observed. Key words: hydrotreating, hydrodesulphurization, hydrodenitrogenation, HCGO, FlexiCoking, bromine number, total aromatics content, hydrogen consumption, activation energy.	en
heal.advisorName	Παπαγιαννάκος, Νικόλαος	el
heal.committeeMemberName	Φιλιππόπουλος, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Γρηγοροπούλου, Ελένη	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Ανάλυσης, Σχεδιασμού και Ανάπτυξης Διεργασιών και Συστημάτων (ΙΙ). Εργαστήριο Τεχνικής Χημικών Διεργασιών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	135 σ.
heal.fullTextAvailability	true