مقاله اثر سولفیدهای آروماتیک بر روی سرعت و گزینش پذیری واکنشهای تبدیلی هیدروکربنها 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 آروماتیک بر روی سرعت و گزینش‌پذیری واکنشهای تبدیلی هیدروکربنها. همینطور تشکیل گرمایی که در لوله‌های فولاد ضدزنگ در راکتورها پرداخته شده است که 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 کاهش می‌یابد. و افزودن 1% چربی دی‌سولفید دی‌بنزیل موجب افزایش تجزیه شیمیایی هپتان تا حدود 8% می‌شود. افزایش این ترکیبات (5/0%- 1/0 جرمی) در خوراک ورودی پدیده ککینگ را تا 70% در کوره‌های پیرولیز در دمای 8200c بدون حضور بخار کاهش می‌دهد و کاهش کک گرفتگی در عوض موجب افزایش مقدار موجودی آروماتیک‌ها در محصولات مایع پیرولیز می‌گردد. این نتایج با استفاده از گاز کروماتوگرانی با لوله موئین و اسپکترومتری جرمی بدست آمده است.
مقدمه:
تولید الفین‌های سبک حاصل از پیرولیز هیدروکربنها به روشهای متعددی صورت می‌پذیرد. افزودنیهای خاصی موجب کاهش دمای مورد نیاز برای پیرولیز شده و میزان تبدیل رادیکالی را افزایش می‌دهد و موجب افزایش انعطاف‌پذیری در فرآیند پیرولیز شده و گزینش‌پذیری را بالا می‌برد. اخیراً‌تحقیقات گسترده‌ای در جهت ساخت این ترکیبات (همگن و غیرهمگن) آغاز شده است. ترکیباتی که بر روی فرآیند پیرولیز در مراحل مختلف مؤثر باشند مثل (شروع کننده‌ها، کاتالیتها و فعال کننده و …) و موادی که از پیرولیز محصولات غیردلخواه جلوگیری نماید مانند (بازدارنده‌ها و متوقف‌کننده‌ها). کاربرد این مواد محدود به تأثیرگذاری- در دسترس بودن و قیمت آنها می‌باشد. ترکیباتی که بتوانند روی فرآیندهای رادیکالی مربوط به تجزیه گرمایی مواد آلی و معدنی، نیتروژن، اکسیژن، سولفورو فسفر مؤثر باشند.
ترکیبات گوگردی نه تنها روی واکنشهای اولیه اثر می‌گذارند بلکه بر روی واکنشهای ثانویه که موجب پدید آمدن مشکلات قابل ملاحظه‌ای هستند نیز مؤثرند. از مثالهای آن می‌توان به اثر هیدروژن سولفید بر سینتیک و گزینش‌پذیری و تبدیل هیدروکربنها اشاره کرد. تحقیق بر روی سایر ترکیبات گوگردی که بتوانند در پیرولیز هیدروکربنها به اولفین‌ها مؤثر باشند ادامه دارد. آروماتیک سولفیدها روی سولفیدها که به رادیکالهای پایدار تجزیه می‌شوند نیز مورد توجه هستند این ترکیبات شامل دی‌بنزیل سولفید و دی‌بنزیل دی سولفید هستند. تأثیر این مواد بر روی سرعت تبدیل و تشکیل کک در پیرولیز هیدروکربونها مورد مطالعه است. تمام این آزمایشات در 2 جریان در راکتورهای لوله‌ای فولاد ضد زنگ که 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. راکتور این واکنش از نوع Tubein-Tabe با نسبت سطح به حجم حدود 6.65cm می‌باشد. ترکیب درصدهای جرمی در این راکتور به قرار زیر است. کروم 16.8% نیکل 10.7%، 101%Mn و کربن %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 ترکیبات واکنش مخصوصاً آنهایی که وزن مولکولی زیادی دارند و آنهایی که پتانسیل بالایی در تشکیل کک دارند واکنش می‌دهد. نسبت جرم آب به هپتان است. مقدار آب 57/2 تا 85/5 است. این راکتورها u شکل بوده و آن 6.66-1cm است و ترکیب درصد اجزاء مطابق مقابل می‌باشد. C 0.18%, Mn 0.7%, Ni 904%, Cr 17.5%. اثر دی‌بنزیل دی‌سولفید و دی بنزیل سولفید به تشکیل کک در پیرولیز
Reformer Raffinate گرفته شده از قسمت کاتالیست ریفرمینگ نفتا بعد از استخراج آروماتیک، مورد بررسی قرار گرفته است. این پس ماند (با رنج تقطیر (27-1560c) دارای ترکیب درصد زیر است.
آلکان غیرشاخه‌ای 8/18%، آلکان شاخه‌دار 4/60% آلکان حلقه‌ای 3/10% و آروماتیک 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 کک تشکیل شده از روی وزن کردن راکتور قبل و بعد از آزمایش مشخص می‌شود. تجدید دوباره راکتور قبل از هر آزمایش مهم می‌باشد. سوزاندن کک قبل از هر آزمایش با هوا و ترکیب درصد اکسیدهای فلزی و با حل در اسید (H2CO43% + HCl 3%) انجام می‌شود. وقتی که راکتور تجدید شد مطابق انحراف استاندارد آن از 5% به 12% تغییر می‌کند.
حجم معادل راکتور (VR) از پروفایل دمایی غیر ایزوترمال راکتور طبق Watson, Hougen مشخص شده است. و زمان اقامت در آن همانطور که توضیح داده شد تعیین می‌گردد. ترکیب درصد مخلوط محصولات مایع و گازی در برج‌های پر شده با عمل گاز کروماتوگرافی تعیین شده است. محصولات مایع قبلاً با مقدار زیاد حل گاز کروماتوگرافی محاسبه شده بودند لوله موئین که با فاز ساکن SE - 30 پوشانده شده است با فاز متحرک گاز هلیم کار می‌کند و جداسازی‌ها در تحت دمای برنامه‌ریزی شده صورت می‌گیرد. برای یافتن ترکیبات گوگردی لوله موئین در گاز کروماتوگراف قرار می‌گیرد که با مشعل‌های موازی یونیزاسیونی و آشکار کننده‌های فتومتریک (FPD) تجهیز شده‌اند. ستون به صورت مستقیم در منبع یونها قرار می‌گیرد و آنالیزهای کمی انجام می شود.
نتایج:
مواد و روشها:
تجزیه حرارتی هپتان و Reformer Raffinate در 2 حالت وجود و بدون حضور تیوفن مورد بررسی قرار می‌گیرد . راکتور لوله‌ای فولاد ضدزنگ با سطح داخلی خیلی زیاد مورد استفاده قرار دارد. تجهیزات آزمایشگاه که در آنها سرعت و تبدیل مورد بررسی قرار می‌گیرد قبلاً توضیح داده شده است. نوع راکتور Tube-in-Tube با نسبت 65/6 cm-1 است. ترکیب درصد مواد به قرار زیر می‌باشد Cr 8/16% نیکل 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 ترکیبات واکنش مخصوصاً آنهایی که وزن مولکول بالا دارند واکنش داده و موجب تولید مونواکسیدکربن 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 کربن استفاده نمائیم.
نحوه تشکیل کک در راکتورهای u شکل با قبلاً توضیح داده شد. ترکیب درصد مواد در این راکتور به قرار زیر است. 0.18% C, 0.7%Mn, 904% Ni, 12.5% Cr.
اثر تیوفن به تشکیل کک در پیرولیز Reformer Raffinate گرفته شده از واحد کاتالیتیک‌دیفرمرنفتا بعد از استخراج آروماتیک‌ها مورد بررسی قرار گرفته است. ترکیب درصد این پس‌ماند چنین است. آلکانهای بدون شاخه %18.8 آلکانهای شاخه‌دار 4/60% سیکلوآلکانها 3/10% آروماتیک‌ها 8/18% و باقی مانده محصولات 5/4% و جریان مولی در کل آزمایش 3/0 mol/h است.