Προσδιορισμός ασφαλτενίων σε υπολείμματα διεργασιών επεξεργασίας πετρελαίου

Αλεξόπουλος, Χρήστος; Alexopoulos, Christos

dc.contributor.author	Αλεξόπουλος, Χρήστος	el
dc.contributor.author	Alexopoulos, Christos	en
dc.date.accessioned	2024-01-16T11:16:49Z
dc.date.available	2024-01-16T11:16:49Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/58585
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.26281
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	Ασφαλτένια	el
dc.subject	ASTM D 6560	el
dc.subject	Βαριά κλάσματα πετρελαίου	el
dc.subject	Απασφάλτωση	el
dc.subject	Εκχύλιση	el
dc.title	Προσδιορισμός ασφαλτενίων σε υπολείμματα διεργασιών επεξεργασίας πετρελαίου	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Υγρά Καύσιμα	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2023-07-07
heal.abstract	Ένα από τα συστατικά του αργού πετρελαίου είναι τα ασφαλτένια. Τα ασφαλτένια ορίζονται ως το κλάσμα του αργού πετρελαίου που είναι κανονικά διαλυτό σε αρωματικούς διαλύτες και αδιάλυτο σε ελαφριούς παραφινικούς διαλύτες. Τα μόρια των ασφαλτενίων περιβάλλονται από αλειφατικές και ετεροατομικές αλυσίδες (N, O, S) και μέταλλα (Fe, Ni, V). Η παρουσία ασφαλτενίων καθιστά δύσκολη την καύση του καυσίμου και προκαλεί πτώση της δραστικότητας των καταλυτών υδρογονοκατεργασίας εξαιτίας των μετάλλων και της συσσώρευσης κωκ. Κατά την ιξωδόλυση και την καταλυτική υδρογονοπυρόλυση η παρουσία των ασφαλτενίων προκαλεί τους σχηματισμούς ιλύος και ιζήματος. Τα ασφαλτένια αποφράζουν σωλήνες και εναποτίθενται σε βαλβίδες ασφαλείας εμποδίζοντας τη λειτουργία τους και αποσταθεροποιούν τα μείγματα καυσίμων στη ναυτιλία. Επομένως είναι επιθυμητή η απομάκρυνση των ασφαλτενίων. Η απασφάλτωση με διαλύτη απομακρύνει από το πετρέλαιο συστατικά πλούσια σε άνθρακα, ρητίνες και ασφαλτένια, έτσι το απασφαλτωμένο πετρέλαιο είναι κατάλληλο για περαιτέρω επεξεργασία. Στόχος της διπλωματικής εργασίας είναι ο προσδιορισμός της περιεκτικότητας σε ασφαλτένια βαρέων κλασμάτων του πετρελαίου και η μελέτη της επίδρασης των ασφαλτενίων στις ιδιότητες αυτών των κλασμάτων. Εφαρμόζεται η πρότυπη μέθοδος ASTM D6560 όπου διαχωρίζονται τα ασφαλτένια από τα κλάσματα πετρελαίου και παραλαμβάνεται το απασφαλτωμένο κλάσμα πετρελαίου. Τα δείγματα κλασμάτων πετρελαίου που υποβάλλονται σε επεξεργασία και αναλύσεις είναι υπόλειμμα ατμοσφαιρικής απόσταξης, vacuum gasoil, υπόλειμμα απόσταξης υπό κενό, cracked heavy fuel oil (μαζούτ) και υπόλειμμα καταλυτικής πυρόλυσης (FCC Slurry oil). Τόσο τα αρχικά δείγματα πετρελαίου όσο και τα απασφαλτωμένα, υποβάλλονται σε μέτρηση πυκνότητας και ιξώδους. Με φασματομετρία ακτίνων Χ και φασματομετρία ατομικής απορρόφησης προσδιορίζονται οι περιεκτικότητες των κλασμάτων πετρελαίου σε θείο και μέταλλα. Τέλος με φασματομετρία υπερύθρου με μετασχηματισμό Fourier (FT – IR) ταυτοποιούνται οι δραστικές ομάδες τόσο στα δείγματα, πριν και μετά την απασφάλτωση, όσο και στα ασφαλτένια που συλλέχθηκαν από το κάθε δείγμα. Από τα δείγματα που μελετώνται, το υπόλειμμα κενού αποδεικνύεται ότι έχει την μεγαλύτερη περιεκτικότητα σε ασφαλτένια, το vacuum gasoil δεν περιέχει σχεδόν καθόλου ασφαλτένια και το FCC Slurry oil περιέχει και ουσίες αδιάλυτες στο τολουόλιο. Η απασφάλτωση βελτιώνει σημαντικά τις φυσικές ιδιότητες των κλασμάτων μειώνοντας το ιξώδες τους και την πυκνότητά τους. Η ποσοστιαία μείωση του ιξώδους είναι μικρότερη όσο αυξάνεται η θερμοκρασία. Τα διαγράμματα και οι εξισώσεις του Walther δίνουν τη δυνατότητα προσδιορισμού του ιξώδους σε οποιαδήποτε θερμοκρασία. Η ανάλυση των δειγμάτων πριν και μετά την απασφάλτωση με φθορισμό ακτίνων Χ και φασματομετρία ατομικής απορρόφησης δείχνει ότι το υπόλειμμα κενού έχει την μεγαλύτερη περιεκτικότητα σε θείο και μέταλλα αφού είναι το πιο βαρύ κλάσμα που μελετήθηκε. Κατά την απασφάλτωση απομακρύνεται σημαντική ποσότητα θείου και μετάλλων. Οι περιεκτικότητες των κλασμάτων σε βανάδιο και νικέλιο μειώνονται αρκετά περισσότερο σε σχέση με το θείο, γιατί κυρίως αυτά τα μέταλλα βρίσκονται στα ασφαλτένια. Παράλληλα, η απασφάλτωση μειώνει και την περιεκτικότητα σε νάτριο. Τα κλάσματα, πριν και μετά την απασφάλτωση, που μελετήθηκαν έχουν παραπλήσια διαγράμματα IR. Τα προβλήματα λόγω της παρουσίας ασφαλτενίων που αφορούν τις αποθέσεις σε εναλλάκτες θερμότητας, τη δηλητηρίαση των καταλυτών υδρογονοκατεργασίας και τη συμβατότητα συστατικών ανάμιξης για την παραγωγή μαζούτ μπορούν να περιοριστούν με την απασφάλτωση.	el
heal.abstract	Asphaltenes are among the components of crude oil. They are defined as the fraction of crude oil that is soluble in aromatic solvents and insoluble in light paraffinic solvents. Asphaltenes molecules contain aliphatic and heteroatomic chains (N, O, S) and metals (Fe, Ni, V). Their presence makes the combustion of the fuel difficult and causes a reduction in the activity of hydrotreating catalysts due to metals and coke. During visbreaking and catalytic hydrocracking, the presence of asphaltenes causes the formation of sludge and sediment. Asphaltenes clog pipes and deposit in safety valves preventing their operation. Also, they destabilise residual marine fuel oils. Therefore, the removal of asphaltenes would be desirable. Solvent deasphalting process removes carbon-rich components, resins and asphaltenes from the oil, and as a result the deasphalted oil becomes suitable for further processing. The aim of the thesis is the determination of the asphaltenes content in heavy oil fractions and the study of their effect on the properties of these fractions. The ASTM D6560 standard method is implemented based on which the asphaltenes are removed from the oil fractions and the deasphalted oil fraction is obtained. The oil fraction samples that are being processed and analysed are atmospheric residue, vacuum gasoil, vacuum residue, cracked heavy fuel oil and FCC Slurry oil. The density and viscosity are measured in both the original oil samples and the deasphalted ones. X-ray fluorescence and atomic absorption spectrometry determine the sulfur and metal contents of the oil fractions. Furthermore, with Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR) the active groups are identified in the samples, before and after deasphalting, as well as in the asphaltenes that are collected from each sample. In conclusion, the vacuum residue is found having the highest content of asphaltenes, the vacuum gasoil contains almost no asphaltenes and the FCC Slurry oil contains substances insoluble in toluene. Deasphalting process significantly improves the physical properties of the fractions by reducing their viscosity and density. The percentage of viscosity decrease is lower as the temperature increases. Walther's charts and equations enable viscosity to be determined at any temperature. The analysis of the samples before and after deasphalting by X-ray fluorescence and atomic absorption spectrometry shows that the vacuum residue has the highest content of sulfur and metals since it is the heaviest fraction studied. During deasphalting, a significant amount of sulfur and metals is removed. The vanadium and nickel contents of the fractions decrease much more than sulfur content because these metals are mainly found in the asphaltenes. Additionally, deasphalting also reduces the sodium content. The samples, before and after deasphalting, have got almost identical IR charts. The problems due to the presence of asphaltenes such as deposition in heat exchangers, poisoning of hydrotreating catalysts and instability of marine fuel oils can be reduced by deasphalting.	en
heal.advisorName	Καρώνης, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Ζαννίκος, Φανούριος	el
heal.committeeMemberName	Κόκκορης, Γεώργιος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Σύνθεσης και Ανάπτυξης Βιομηχανικών Διαδικασιών (IV). Εργαστήριο Τεχνολογίας Καυσίμων και Λιπαντικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	86 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false