توسعه یک رویکرد مبتنی بر مدل‌سازی به منظور طراحی رآکتور بالارونده در فرآیند شکست کاتالیستی بستر سیال (FCC)

نویسندگان

1 دانشیار شیمی معدنی، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، تهران، ایران

2 استادیار مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

3 دانشجوی دکتری مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

4 دانشجوی دکتری مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

doi
10.22034/farayandno.2024.2026377.1957
چکیده

فرآیند شکست کاتالیستی بستر سیال (FCC) یک مسیر مقرون به صرفه و قابل اطمینان برای تبدیل برش‌های سنگین نفتی به محصولات سبک و با ارزش است. رآکتورهای بالارونده به منظور انجام این فرآیند به طور گسترده تجاری‌سازی شده‌اند. در این مطالعه، بر اساس یک رویکرد مبتنی بر مدل‌سازی، طراحی یک رآکتور بالارونده واحد FCC بر اساس خوراک ورودی نفت‌گاز با دبی جرمی kg s-1 24/1 ارائه شده است. به دنبال آن، عملکرد رآکتور طراحی شده در شرایط عملیاتی مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. به این منظور، الگوریتمی به عنوان رویه طراحی پیشنهاد شده است. در ابتدا مدل عددی حاکم بر رآکتور توسعه داده شده و سپس با بهره‌گیری از داده‌های تجربی شامل توزیع محصولات و دمای خروجی اعتبارسنجی شده است. مدل عددی ارائه شده با متوسط خطای %7/52 بر داده‌های تجربی یک واحد صنعتی منطبق شده است. بر اساس طراحی انجام شده، کسر تبدیل نفت‌گاز %94/32 بوده و کسر وزنی محصولات شامل گازوئیل، بنزین، گاز مایع، گاز سبک و کک نیز به ترتیب برابر %21/66، %49/82، %12/55، %4/35 و %5/94 می‌باشد. کنترل‌پذیری فرآیند نسبت به شرایط عملیاتی نیز بر اساس آنالیز‌های حساسیت تعیین شده است به طوری که می‌توان نسبت کاتالیست به خوراک ورودی (COR)، نرخ خوراک ورودی، دمای خوراک ورودی و دمای کاتالیست ورودی را با هدف دست‌یابی به توزیع مناسبی از محصولات تنظیم نمود.