اثر سولفیدهای آروماتیك بر روی سرعت و گزینش پذیری واكنشهای تبدیلی هیدروكربنها

دسته: فنی و مهندسی
بازدید: 41 بار
فرمت فایل: doc
حجم فایل: 25 کیلوبایت
تعداد صفحات فایل: 22

مقاله اثر سولفیدهای آروماتیك بر روی سرعت و گزینش پذیری واكنشهای تبدیلی هیدروكربنها در 22 صفحه ورد قابل ویرایش

قیمت فایل فقط 3,500 تومان

مقاله اثر سولفیدهای آروماتیك بر روی سرعت و گزینش پذیری واكنشهای تبدیلی هیدروكربنها در 22 صفحه ورد قابل ویرایش

Steam Cracking of Hydrocarbons. 6 effect of Dikenyye Sulyt and Dibuyyle Dinalide On Reactim Kinetice and Coring

در این مقاله به اثر سولفیدهای آروماتیك بر روی سرعت و گزینش‌پذیری واكنشهای تبدیلی هیدروكربنها. همینطور تشكیل گرمایی كه در لوله‌های فولاد ضدزنگ در راكتورها پرداخته شده است كه سرعت از بین رفتن هپتان (در 100kp, 700⁰c و نسبت ) تا حدود 16-26% افزایش می‌یابد و اگر 1/0 تا 1% جرمی دی‌بنزیل سولفید به چپتان افزوده شود گزینش‌پذیری كاهش می‌یابد. و افزودن 1% چربی دی‌سولفید دی‌بنزیل موجب افزایش تجزیه شیمیایی هپتان تا حدود 8% می‌شود. افزایش این تركیبات (5/0%- 1/0 جرمی) در خوراك ورودی پدیده ككینگ را تا 70% در كوره‌های پیرولیز در دمای 820⁰c بدون حضور بخار كاهش می‌دهد و كاهش كك گرفتگی در عوض موجب افزایش مقدار موجودی آروماتیك‌ها در محصولات مایع پیرولیز می‌گردد. این نتایج با استفاده از گاز كروماتوگرانی با لوله موئین و اسپكترومتری جرمی بدست آمده است.

مقدمه:

تولید الفین‌های سبك حاصل از پیرولیز هیدروكربنها به روشهای متعددی صورت می‌پذیرد. افزودنیهای خاصی موجب كاهش دمای مورد نیاز برای پیرولیز شده و میزان تبدیل رادیكالی را افزایش می‌دهد و موجب افزایش انعطاف‌پذیری در فرآیند پیرولیز شده و گزینش‌پذیری را بالا می‌برد. اخیراً‌تحقیقات گسترده‌ای در جهت ساخت این تركیبات (همگن و غیرهمگن) آغاز شده است. تركیباتی كه بر روی فرآیند پیرولیز در مراحل مختلف مؤثر باشند مثل (شروع كننده‌ها، كاتالیتها و فعال كننده و …) و موادی كه از پیرولیز محصولات غیردلخواه جلوگیری نماید مانند (بازدارنده‌ها و متوقف‌كننده‌ها). كاربرد این مواد محدود به تأثیرگذاری- در دسترس بودن و قیمت آنها می‌باشد. تركیباتی كه بتوانند روی فرآیندهای رادیكالی مربوط به تجزیه گرمایی مواد آلی و معدنی، نیتروژن، اكسیژن، سولفورو فسفر مؤثر باشند.

تركیبات گوگردی نه تنها روی واكنشهای اولیه اثر می‌گذارند بلكه بر روی واكنشهای ثانویه كه موجب پدید آمدن مشكلات قابل ملاحظه‌ای هستند نیز مؤثرند. از مثالهای آن می‌توان به اثر هیدروژن سولفید بر سینتیك و گزینش‌پذیری و تبدیل هیدروكربنها اشاره كرد. تحقیق بر روی سایر تركیبات گوگردی كه بتوانند در پیرولیز هیدروكربنها به اولفین‌ها مؤثر باشند ادامه دارد. آروماتیك سولفیدها روی سولفیدها كه به رادیكالهای پایدار تجزیه می‌شوند نیز مورد توجه هستند این تركیبات شامل دی‌بنزیل سولفید و دی‌بنزیل دی سولفید هستند. تأثیر این مواد بر روی سرعت تبدیل و تشكیل كك در پیرولیز هیدروكربونها مورد مطالعه است. تمام  این آزمایشات در 2 جریان در راكتورهای لوله‌ای فولاد ضد زنگ كه دارای سطح داخلی بزرگی هستند انجام می‌پذیرد. نقش دی‌بنزیل دی‌سولفید و دی‌بنزیل سولفید روی گزینش‌پذیری و تبدیل هپتان در مقاله قبلی توضیح داده شده است. راكتور این واكنش از نوع Tubein-Tabe با نسبت سطح به حجم حدود 6.65cm می‌باشد. تركیب درصدهای جرمی در این راكتور به قرار زیر است. كروم 16.8% نیكل 10.7%، 101%Mn و كربن %0.08 و هپتان با شدت  وارد می‌شود. دمای عملیاتی 700⁰c می‌باشد با توجه به سهم و اثر مهم سطح داخلی، بخار با بعضی از تركیبات واكنش مخصوصاً آنهایی كه وزن مولكولی زیادی دارند و آنهایی كه پتانسیل بالایی در تشكیل كك دارند واكنش می‌دهد. نسبت جرم آب به هپتان  است. مقدار آب 57/2 تا 85/5  است. این راكتورها u شكل بوده و  آن 6.66^-1cm است و تركیب درصد اجزاء مطابق مقابل می‌باشد. C 0.18%, Mn 0.7%, Ni 904%, Cr 17.5%. اثر دی‌بنزیل دی‌سولفید و دی بنزیل سولفید به تشكیل كك در پیرولیز
Reformer Raffinate گرفته شده از قسمت كاتالیست ریفرمینگ نفتا بعد از استخراج آروماتیك، مورد بررسی قرار گرفته است. این پس ماند (با رنج تقطیر (27-156⁰c) دارای تركیب درصد زیر است.

آلكان غیرشاخه‌ای 8/18%، آلكان شاخه‌دار 4/60% آلكان حلقه‌ای 3/10% و آروماتیك 6% و باقی مانده محصولات در حدود 5/4% است. شدت جریان حدود molhr^-10.3 است. پیرولیز بدون حضور بخار و در 820 درجه سانتی‌گراد و فشار KP 100 انجام می‌شود. مقدار كك تشكیل شده از روی وزن كردن راكتور قبل و بعد از آزمایش مشخص می‌شود. تجدید دوباره راكتور قبل از هر آزمایش مهم می‌باشد. سوزاندن كك قبل از هر آزمایش با هوا و تركیب درصد اكسیدهای فلزی و با حل در اسید (H₂CO₄3% + HCl 3%) انجام می‌شود. وقتی كه راكتور تجدید شد مطابق انحراف استاندارد آن از 5% به 12% تغییر می‌كند.

حجم معادل راكتور (VR) از پروفایل دمایی غیر ایزوترمال راكتور طبق Watson, Hougen مشخص شده است. و زمان اقامت در آن همانطور كه توضیح داده شد تعیین می‌گردد. تركیب درصد مخلوط محصولات مایع و گازی در برج‌های پر شده با عمل گاز كروماتوگرافی تعیین شده است. محصولات مایع قبلاً با مقدار زیاد حل گاز كروماتوگرافی محاسبه شده بودند لوله موئین كه با فاز ساكن SE - 30 پوشانده شده است با فاز متحرك گاز هلیم كار می‌كند و جداسازی‌ها در تحت دمای برنامه‌ریزی شده صورت می‌گیرد. برای یافتن تركیبات گوگردی لوله موئین در گاز كروماتوگراف قرار می‌گیرد كه با مشعل‌های موازی یونیزاسیونی و آشكار كننده‌های فتومتریك (FPD) تجهیز شده‌اند. ستون به صورت مستقیم در منبع یونها قرار می‌گیرد و آنالیزهای كمی انجام می شود.

نتایج:

1) سرعت تجزیه‌ای حرارتی:

تجزیه هپتان در دمای 700 درجه سانتی‌گراد و با زمان اقامت 0.02- 0.12 S در حضور 0.1-0.05 تا 1% از دی‌بنزیل سولفید و 1% دی‌بنزیل دی‌سولفید انجام گرفت. وابستگی تبدیل هپتان به زمان اقامت برای 3 تركیب درصد مختلف دی‌بنزیل سولفید و دی‌بنزیل دی‌سولفید در شكل 1 نشان داده شده است. نتایج در 2 پروفایل دمایی بدست آمده است. برای پروفایل دمایی اول حجم معادل حدود cm 7-5 است. پروفایل دمایی دوم باریك‌تر بوده و حجم معادل آن cm 4-5 است. میانگین مقادیر حجم معادل جدول 1 آمده است.

برای مشخص شدن مرتبه واكنش تجزیه هپتان از روش Kershenba Martin استفاده شده است. برای تبدیل هپتان مقدار مرتبه واكنش در حضور دی‌بنزیل سولفید و دی‌بنزیل دی‌سولفید در حدود یك است. شكل 2 بدست آوردن مرتبه واكنش تجزیه هپتان را در حضور 1% دی‌بنزیل سولفید در پروفایل دمای ثابت و فشار ثابت نشان می‌دهد. معادله روبرو برقرار است.

حاصل محاسبات مقدار 07/1 می‌باشد. قسمت سمت راست معادله تابعی از زمان اقامت برای معادل شدن دی‌بنزیل سولفید و دی‌بنزیل دی سولفید است كه در شكل 3 نشان داده شده است. مقدار ریت ثابت تبدیل هپتان بدون سولفور تحت آزمایش مشابهی صورت گرفته است. با توجه به محاسبات عددی مقدار ماكزیمم ریت ثابت انحراف حدود 6/9% در می‌آید. درصد تبدیل اثر خاصی روی ریت ثابت ندارد. می‌توان نتیجه گرفت كه دی‌بنزیل سولفید ودی‌بنزیل دی‌سولفید موجب شتاب گرفتن واكنش تجزیه حرارتی هپتان می‌شوند در این حالت دی‌بنزیل سولفید 16 تا 26% و دی‌بنزیل دی‌سولفید حدود 8% این كار را می‌كند در شرایط مقایسه‌یا میزان تجزیه هپتان در حضور 5/0 -1/0% تیوفن در حدود 14% افزایش می‌یابد و در حضور 02/0% گوگرد تا حدود 28% افزایش پیدا می‌كند.

2) گزینش‌پذیری تجزیه حرارتی:

در تجزیه هپتان در حضور دی‌بنزیل سولفید و دی‌بنزیل دی‌سولفید 35%-10 محصولات در فاز گازی تشكیل می‌شوند بسته به درصد تبدیل شكل 4 در 18 درجه سانتی‌گراد محصولات گازی شامل هیدروژن، مونواكسیدكربن و محصولات حاصل از تجزیه و هیدروكربنهای C₄ و مقدار كمی heptane, 1 heptane, 1 hexene, 1 pentane هستند.

تفاوت در محصولات گازی برای مقادیر مختلف گوگرد در 2 پروفایل دمایی قابل صرف‌نظر است. محصول با انحراف استاندارد كمتر از 2/4% بدست آمده است. جرم مولكولی میانگین محصولات گازی 1/28-5/24 است.

چه تركیب كمی و چه كیفی با لك محصولات گازی و مایع در جدول 1 و 3 آورده شده است. حضور دی‌بنزیل سولفید و دی‌بنزیل دی‌سولفید هیچ تأثیری بر كیفیت اجزا ندارد. در میان محصولات واكنش اتان موقعیت مناسبتری دارد. محصولات اصلی 1hexene,1pentene هیدروژن و مونوكسیدكربن هستند. اثر زمان اقامت به گزینش‌پذیری تبدیل هپتان در حضور دی‌بنزیل سولفید و دی‌بنزیل دی سولفید در شكل‌های 5 تا 7 نشان داده شدهاست. در شكل‌های 8 و 9 تأثیر دی‌بنزیل سولفید و دی‌بنزیل دی‌سولفید به تریتب در شرایط پروفایل دمایی I را نشان می‌دهد. با افزایش زمان اقامت تشكیل، اتن، پروپن، متان افزایش می‌یابد در صورتی كه شتكیل ابوتن، 1 پنتن، 1 هگزن كاهش می‌یابد. با وجود هیدروژن ومونواكسیدكربن تأثیر زمان اقامت دارای ابهام است. زیرا به واكنشهای ثانویه ربط پیدا می‌كند. در حضور 1% دی‌بنزیل سولفید گزینش‌پذیری تبدیل اتان تحت شرایط پروفایل دمایی II بهتر انجام می‌شود. شكل 7 و 8 با استفاده از یك پروفایل دمایی (TPI) و 1% سولفور تجزیه هپتان به اتان با گزینش‌پذیری بیشتری انجام می‌شود. تأثیر حضور دی‌بنزیل سولفید در تبدیل میانگین 17-16% در تشكیل اتان در شكل 10 نشان داده شده است. با افزایش مقدار دی بنزیل سولفید گزینش‌پذیری تبدیل هپتان به اتان كاهش می‌یابد.

مواد و روشها:

تجزیه حرارتی هپتان و Reformer Raffinate در 2 حالت وجود و بدون حضور تیوفن مورد بررسی قرار می‌گیرد . راكتور لوله‌ای فولاد ضدزنگ با سطح داخلی خیلی زیاد مورد استفاده قرار دارد. تجهیزات آزمایشگاه كه در آنها سرعت و تبدیل مورد بررسی قرار می‌گیرد قبلاً توضیح داده شده است. نوع راكتور Tube-in-Tube با نسبت  65/6 cm^-1 است. تركیب درصد مواد به قرار زیر می‌باشد Cr 8/16% نیكل 7/10%، Mn 101%، c 08/0% و شدت مولی هپتان ورودی 13/0- 15/0 مول بر ساعت است. دمای عملیاتی 700⁰c در حضور بخار می‌باشد. با توجه به اثر مؤثر سطح داخلی بخار با بعضی از تركیبات واكنش مخصوصاً آنهایی كه وزن مولكول بالا دارند واكنش داده و موجب تولید مونواكسیدكربن و هیدروژن می‌شود.

بخار همچنین موجب احیای تجهیزات اندازه‌گیری شده و ما را قادر می‌سازد تا به صورت پیوسته از دستگاههای مورد نیاز بدون احتیاج به سوزاندن كربن استفاده نمائیم.

نحوه تشكیل كك در راكتورهای u شكل با  قبلاً توضیح داده شد. تركیب درصد مواد در این راكتور به قرار زیر است. 0.18% C, 0.7%Mn, 904% Ni, 12.5% Cr.

اثر تیوفن به تشكیل كك در پیرولیز Reformer Raffinate گرفته شده از واحد كاتالیتیك‌دیفرمرنفتا بعد از استخراج آروماتیك‌ها مورد بررسی قرار گرفته است. تركیب درصد این پس‌ماند چنین است. آلكانهای بدون شاخه %18.8 آلكانهای شاخه‌دار 4/60% سیكلوآلكانها 3/10% آروماتیك‌ها 8/18% و باقی مانده محصولات 5/4% و جریان مولی در كل آزمایش 3/0 mol/h است.

پیرولیز بدون حضور بخار و در دمای 820 درجه سانتی‌گراد و فشار KPAS100 انجام می‌شد مقدار كك تشكیل شده به وسیله وزن كردن راكتور قبل و بعد از واكنش اندازه گرفته می‌شود. برای بدست آوردن نتایج صحیح آماده‌سازی راكتور قبل از هر آزمایش مهم است. سوزاندن كك قبل از هر آزمایش به وسیله هوا و تجزیه اكسیدهای فلزی با واكنش دادن با محلول اسیدی (3% HCL و 3% H₂SO₄) ضرروی است.

حجم معادل (VR) راكتور از پروفایل دمایی غیر ایزوترمال راكتور با توجه به Watson,Houger بدست می‌آید. زمان اقامت همانگونه كه در قبل توضیح داده شد محاسبه می‌شود.

تركیب درصد محصولات گازی و مایع به وسیله گاز كروماتوگرافی اندازه گرفته می‌شود.

نتایج:

1- سرعت تجزیه حرارتی:

هپتان محتوی 5/0، 1/0 و 1% جرمی تیوفن در دمای 700 درجه سانتی‌گراد سازمان اقامت 125/0-02/0 تجزیه می‌شود. ریت ثابت واكنش با در نظر گرفتن واكنش درجه اول برگشت‌ناپذیر در یك راكتور لوله ای بدست می‌آید.

وابستگی تبدیل هپتان به زمان اقامت برای مقادیر مختلف تیوفن در شكل 1 نشان داده شده است.

قیمت فایل فقط 3,500 تومان

برچسب ها : تحقیق اثر سولفیدهای آروماتیك بر روی سرعت و گزینش پذیری واكنشهای تبدیلی هیدروكربنها , پروژه اثر سولفیدهای آروماتیك بر روی سرعت و گزینش پذیری واكنشهای تبدیلی هیدروكربنها , مقاله اثر سولفیدهای آروماتیك بر روی سرعت و گزینش پذیری واكنشهای تبدیلی هیدروكربنها , دانلود تحقیق اثر سولفیدهای آروماتیك بر روی سرعت و گزینش پذیری واكنشهای تبدیلی هیدروكربنها , اثر سو