Αξιολόγηση υπολείμματος ήπιας υδρογονοπυρόλυσης για την παραγωγή βασικών λιπαντικών ελαίων

Παπαθανασίου, Αστέριος; Papathanasiou, Asterios

dc.contributor.author	Παπαθανασίου, Αστέριος	el
dc.contributor.author	Papathanasiou, Asterios	en
dc.date.accessioned	2023-01-13T08:23:46Z
dc.date.available	2023-01-13T08:23:46Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/56655
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.24353
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Υπόλειμμα υδρογονοπυρόλυσης	el
dc.subject	Βασικά λιπαντικά	el
dc.subject	Εκχύλιση με διαλύτες	el
dc.subject	Αποπαραφίνωση με διαλύτες	el
dc.subject	Απόσταξη υπό κενό	el
dc.subject	Hydrocracker residue	en
dc.subject	Base oils	en
dc.subject	Solvent extraction	en
dc.subject	Solvent dewaxing	en
dc.subject	Vacuum Distillation	en
dc.title	Αξιολόγηση υπολείμματος ήπιας υδρογονοπυρόλυσης για την παραγωγή βασικών λιπαντικών ελαίων	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Βασικά λιπαντικά	el
heal.classification	Υγρά Καύσιμα	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2022-09-30
heal.abstract	The present thesis aims at the evaluation of fuel hydrocracking residue (UCO) as feedstock for the production of base lubricants after refining and upgrading its properties. The sample used was residue from the Hydrocracking Unit of «Motor Oil» refinery. The residue of a hydrocracking unit displays a high Pour Point value and a relatively low Viscosity Index. These properties make UCO unsuitable for direct use as a base oil and they owe their origin to its paraffin molecules of high molecular weight and polycyclic aromatic molecules which were not hydrogenated under the hydrocracking conditions prevailing in the unit. In the present thesis, the possibility of producing base lubricants with high viscosity index and low pour point was examined by using solvent refining processes. This technology is also called conventional method and produces only Group I base lubricants, with natural removal of paraffin and aromatic molecules from the raw material. However, before starting the process for their removal, the feedstock was fractionated using a vacuum distillation device into three fractions of which only light and heavy ones (distillation temperature 400 - 450 and 450 - 500 oC respectively) were subjected to solvent refining and dewaxing processes. The residue and final product (distillation temperature above 500oC) were evaluated for their viscosity, viscosity index and pour point. For the removal of aromatic molecules the feed was extracted with N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) solvent and for the removal of paraffins with a solvent mixture of MEK/TOL (ketone dewaxing process). The final step was to add improving additives to the dewaxed products in order to achieve the desired viscosity index and pour point. For this purpose, a viscosity index improver and a pour point depressant were added in different ratios. Products were evaluated through measuring their refractive Index, Viscosity Index, Pour Point temperature, Refractive Index, sulfur content as well as the removal of solvents. After the end of the process and property analysis, it was concluded that the poor initial composition of UCO, which reflects in poor initial properties, overcame the refining processes. This means that the sample is capable of only being used as a feedstock for the production of base oils classified in Low Viscosity Index Group I (and not in Groups II or III). The main parameters responsible for these poor properties are the low value of Viscosity Index (=90) and the high sulfur content (=827ppm) of crude UCO. Another parameter that demonstrates its low quality and was attempted to be improved is the pour point, which was measured at 44°C. However, if each process is considered separately, it is observed that their main goal, which was to refine UCO by removing aromatic and large paraffinic molecules of the feed, was successfully achieved, with heavy fraction giving the best results. Finally, after the addition of the viscosity index improvers and the pour point depressant, viscosity index of the final product of both fractions reached satisfactory levels. On the other hand, although the pour point has significantly dropped, it needs improvement until it reaches operational levels.	en
heal.abstract	Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας αποτελεί ο εξευγενισμός του ακατέργαστου υπολείμματος μονάδας υδρογονοπυρόλυσης καυσίμων (UCO) για την αναβάθμιση των ιδιοτήτων του και η αξιολόγησή του ως πρώτη ύλη για την παραγωγή βασικών λιπαντικών. Χρησιμοποιήθηκε δείγμα από τη Μονάδα Υδρογονοπυρόλυσης Καυσίμων του διυλιστηρίου της Motor Oil. Το υπόλειμμα μίας μονάδας υδρογονοπυρόλυσης καυσίμων χαρακτηρίζεται από υψηλό Σημείο Ροής και χαμηλό Δείκτη Ιξώδους. Οι ιδιότητες αυτές το καθιστούν ακατάλληλο για άμεση χρήση ως βασικό λιπαντικό και οφείλονται στα παραφινικά μόρια μεγάλου μοριακού βάρους και στα πολυκυκλικά αρωματικά μόρια τα οποία δεν έχουν υδρογονωθεί κατά την υδρογονοπυρόλυση. Για τον εξευγενισμό και την αναβάθμιση των ιδιοτήτων του έγινε χρήση διεργασιών φυσικοχημικών διαχωρισμών με διαλύτες (Solvent Refining). Η τεχνολογία αυτή καλείται συμβατική μέθοδος και παράγει αποκλειστικά βασικά λιπαντικά της Ομάδας Ι, με φυσική απομάκρυνση των παραφινικών και αρωματικών μορίων από την πρώτη ύλη. Προτού, ωστόσο, ξεκινήσει η διαδικασία για την απομάκρυνσή τους, το ακατέργαστο UCO κλασματώθηκε με χρήση αποστακτικής διάταξης υπό κενό σε τρία κλάσματα εκ των οποίων μόνο το ελαφρύ και το βαρύ αυτής (θερμοκρασία απόσταξης 400-450 και 450-500 oC, αντίστοιχα) υποβλήθηκε στις διαδικασίες εξευγενισμού εκχύλισης και αποπαραφίνωσης. Το υπόλειμμα καθώς και το κλάσμα θερμοκρασίας απόσταξης μεγαλύτερης των 500οC αναλύθηκαν ως προς το ιξώδες, το δείκτη ιξώδους και το σημείο ροής τους. Έπειτα, για την απομάκρυνση των αρωματικών μορίων η τροφοδοσία υποβλήθηκε σε εκχύλιση με διαλύτη N-μεθυλο-2-πυρρολιδόνη (NMP) και για την απομάκρυνση των παραφινικών σε κλασική αποπαραφίνωση με μίγμα διαλυτών μέθυλο-αιθυλοκετόνης/τολουολίου (ΜΕΚ/TOL). Τέλος, για την περεταίρω βελτίωση του δείκτη ιξώδους και του σημείου ροής στα αποπαραφινωμένα προϊόντα έγινε χρήση βελτιωτικών προσθέτων. Συγκεκριμένα, προστέθηκε βελτιωτικό δείκτη ιξώδους (VI Improver) και ταπεινωτή σημείου ροής (Pour Point Depressant). Ενδιάμεσα από κάθε διεργασία τα προϊόντα αξιολογήθηκαν ως προς το ιξώδες, το δείκτη ιξώδους, το σημείο ροής, το δείκτη διάθλασης, την περιεκτικότητα σε θείο καθώς και την απομάκρυνση των διαλυτών από αυτά. Μετά το πέρας της διαδικασίας και την ανάλυση των ιδιοτήτων διαπιστώθηκε ότι η κακή αρχική σύσταση του ακατέργαστου UCO, που αντικατοπτρίζεται σε πενιχρές αρχικές ιδιότητες, υπερίσχυσαν των διεργασιών εξευγενισμού, με αποτέλεσμα το δείγμα να είναι ικανό να χρησιμοποιηθεί ως τροφοδοσία για την παραγωγή βασικών λιπαντικών που κατατάσσονται αποκλειστικά στη χαμηλού Δείκτη Ιξώδους Ομάδα Ι και όχι στις Ομάδες ΙΙ ή ΙΙΙ. Βασικοί παράμετροι που οφείλονται για τις πενιχρές αυτές ιδιότητες αποτελούν η χαμηλή τιμή του Δείκτη Ιξώδους (=90) και η υψηλή περιεκτικότητα σε θείο (=827ppm) του ακατέργαστου UCO. Ακόμα μία παράμετρος που επιδεικνύει την κακή ποιότητα του και τέθηκε σε προτεραιότητα βελτίωσης αποτελεί το σημείο ροής που είναι της τάξης των 44οC. Ωστόσο, εάν ληφθεί υπόψη η κάθε διεργασία ξεχωριστά παρατηρείται ότι ο βασικός στόχος, που ήταν ο εξευγενισμός του UCO με την απομάκρυνση των αρωματικών και των μεγάλων παραφινικών μορίων της τροφοδοσίας, πραγματοποιήθηκε με επιτυχία, με το βαρύ κλάσμα να δίνει τα καλύτερα αποτελέσματα. Τελικά, μετά και την προσθήκη των βελτιωτικών του δείκτη ιξώδους και του ταπεινωτή σημείου ροής, ο δείκτης ιξώδους του τελικού προϊόντος και των δύο κλασμάτων έφτασε σε ικανοποιητικά επίπεδα. Αντίθετα, αν και το σημείο ροής έπεσε σημαντικά, χρήζει βελτίωσης έως ότου φτάσει σε λειτουργικά επίπεδα.	el
heal.advisorName	Καρώνης, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Ζαννίκος, Φανούριος	el
heal.committeeMemberName	Τζαμτζής, Νικόλαος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	120 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false