एफसीसी हल्के पेट्रोलियम ईथरीकरण के लिए उत्प्रेरक आसवन प्रक्रिया पर अध्ययन

Thread Content

“लान्झोउ जियाओटोंग विश्वविद्यालय”, 2012 में संग्रह में शामिल हुआ। **एफसीसी हल्के गैसोलीन ईथरीकरण उत्प्रेरक आसवन प्रक्रिया पर अध्ययन** – हुआंग जिंग
**सारांश**: उत्प्रेरक विखंडन (फ्लूइड-बेड कैटालिटिक क्रैकिंग; एफसीसी) द्वारा प्राप्त गैसोलीन, वाहनों के लिए ईंधन का प्रमुख स्रोत है। चीन में, तैयार गैसोलीन में एफसीसी गैसोलीन का योगदान 75% है। इस गैसोलीन की विशेषताओं में ओलेफिनों एवं सल्फर की उच्च मात्रा, तथा खराब स्थिरता शामिल है। इस कारण यह गैसोलीन नए मानकों को पूरा नहीं कर पाता; यही कारण है कि गैसोलीन की गुणवत्ता में सुधार करना एक बड़ी चुनौती है। वर्तमान में, देश की रिफाइनरी कंपनियाँ FCC पेट्रोल में मौजूद एलीन्स एवं सल्फर की मात्रा को कम करने हेतु हाइड्रोजनीकरण, उत्प्रेरक-सहायित एलीन्स-निवारण तकनीकें, एवं हल्के पेट्रोल का ईथरीकरण जैसी विधियों का उपयोग करती हैं। हाइड्रोजनीकरण विधि का उपयोग करने से पेट्रोल में ओलेफिन्स एवं सल्फर की मात्रा को प्रभावी ढंग से कमाया जा सकता है; लेकिन इस विधि में कुछ कमियाँ भी हैं – हाइड्रोजन की अधिक खपत होती है, एवं ऑक्टेन संख्या में भी कमी आती है। ； उत्प्रेरक द्वारा ओलेफिन्स को कम करने से पेट्रोल में ओलेफिन्स की मात्रा को प्रभावी ढंग से कम किया जा सकता है; हालांकि, इस विधि में पेट्रोल उत्पादन दर कम होने की समस्या भी है। ； और हल्के पेट्रोल के ईथरीकरण तकनीक का उपयोग, उत्प्रेरक-सहायित पेट्रोल की गुणवत्ता में सुधार करने हेतु एक प्रभावी तरीका बन गया है। कैटालिटिक गैसोलीन ईथरीकरण तकनीक पर देश-विदेश में काफी अनुसंधान किया गया है। इस तकनीक की विशेषता यह है कि हल्के गैसोलीन में मौजूद टर्शियरी कार्बन अल्कीन, CH3OH के साथ ईथरीकरण अभिक्रिया करके संबंधित ईथर उत्पन्न करते हैं। इस प्रक्रिया से गैसोलीन में अल्कीनों की मात्रा कम हो जाती है, गैसोलीन का ऑक्टेन मान बढ़ जाता है, एवं लगभग 4% मेथनॉल भी गैसोलीन के घटकों में परिवर्तित हो जाता है। यह एक ऐसी प्रक्रिया है जिससे गैसोलीन की मात्रा बढ़ती है; साथ ही कम मूल्य वाले मेथनॉल को उच्च मूल्य वाले गैसोलीन घटकों में भी परिवर्तित किया जाता है। हल्के पेट्रोल का ईथरीकरण, पेट्रोल को सुधारने हेतु एक नई उत्प्रेरक-आधारित तकनीक है। इस प्रक्रिया में अभिक्रिया की परिस्थितियाँ सरल होती हैं, प्रक्रिया भी जटिल नहीं होती, एवं इसका प्रभाव बहुत ही अच्छा होता है। इसी कारण दुनिया भर की रिफाइनरी कंपनियाँ इस तकनीक के विकास में रुचि दिखा रही हैं, एवं विभिन्न प्रकार की नई तकनीकों का विकास करने में लगी हैं। विदेशों में, सीडीटेक, यूओपी, नेस्टे, आर्को, आईएफपी, बीपी जैसी प्रसिद्ध कंपनियों ने कैटालिटिक लाइट गैसोलीन ईथरीकरण की औद्योगिक तकनीकें विकसित की हैं; एवं इन तकनीकों को अंतरराष्ट्रीय बाजार में भी उपलब्ध कराया गया है। इस शोधपत्र में FCC हल्के गैसोलीन के ईथरीकरण हेतु उत्प्रेरक आसवन प्रक्रिया का अध्ययन किया गया है। इस प्रक्रिया में उत्प्रेरक विखंडन द्वारा प्राप्त गैसोलीन को हल्के एवं भारी गैसोलीन घटकों में विभाजित किया जाता है। हल्के गैसोलीन में मौजूद टर्शियरी कार्बन अल्कीन, मेथनॉल के साथ ईथरीकरण अभिक्रिया करके संबंधित ईथर बनाते हैं; इससे हल्के गैसोलीन में अल्कीनों की मात्रा कम हो जाती है एवं गैसोलीन का ऑक्टेन मान बढ़ जाता है। भारी गैसोलीन पर हाइड्रोजनीकरण एवं डीसल्फराइजेशन की प्रक्रिया करके, कैटालिटिक गैसोलीन में मौजूद सल्फर की मात्रा कम की जाती है। हल्के गैसोलीन के ईथरीकरण तकनीक एवं भारी गैसोलीन के हाइड्रोजनीकरण/डीसल्फराइजेशन तकनीकों को आपस में जोड़कर एक समग्र प्रक्रिया विकसित की जाती है; इससे शुद्ध गैसोलीन प्राप्त होता है। इस शोधपत्र में FCC हल्के पेट्रोलियम गैसों के ईथरीकरण प्रक्रिया का अध्ययन किया गया है। इस प्रक्रिया में पहला चरण FCC पेट्रोलियम गैसों का विभाजन है; अर्थात्, बहुउद्देशीय आसवन टॉवर के द्वारा उन गैसों को ऐसे भागों में विभाजित किया जाता है, जिनका क्वथनांक 70°C से कम है – ये हल्की पेट्रोलियम गैसें हैं। वहीं, जिन गैसों का क्वथनांक 70°C से अधिक है, वे भारी पेट्रोलियम गैसें हैं। ； दूसरा है चयनात्मक हाइड्रोजनीकरण; कटाई के बाद प्राप्त हल्का पेट्रोलियम उत्पाद चयनात्मक हाइड्रोजनीकरण रिएक्टर में जाता है, जहाँ इसमें मौजूद डाइओलीफिन्स को हटाया जाता है। ； तीसरा है स्थिर-बिस्तर वाली प्री-ईथरीकरण अभिक्रिया। हल्के पेट्रोल में बड़ी मात्रा में C5 एवं C6 टर्शियरी कार्बोनिल यौगिक होते हैं; इनकी मेथनॉल के साथ ईथरीकरण अभिक्रिया से मिथाइल टर्शियरी पेंटाइल ईथर (TAME) एवं मिथाइल टर्शियरी हेक्साइल ईथर (THXME) बनते हैं। ； चौथा तरीका है कैटालिटिक डिस्टिलेशन टॉवर का उपयोग करके पदार्थों को और अधिक एथरीकृत करना। फिक्स्ड-बेड रिएक्टर से निकलने वाले पदार्थों को कैटालिटिक डिस्टिलेशन टॉवर में भेजकर उन्हें और अधिक एथरीकृत किया जाता है; इससे TAME श्रेणी के गैसोलीन घटक प्राप्त होते हैं। इस तरह गैसोलीन में मौजूद एलीन्स की मात्रा कम हो जाती है, एवं गैसोलीन का ऑक्टेन स्कोर बढ़ जाता है। माइक्रो-फिक्स्ड-बेड ईथरीकरण रिएक्टरों में, आइसोपेंटीन को मुख्य घटक के रूप में उपयोग करके मेथनॉल के साथ ईथरीकरण अभिक्रिया द्वारा मिथाइल टर्ट-पेंटाइल ईथर (TAME) के निर्माण संबंधी अभिक्रिया गतिशीलता का अध्ययन किया गया। आइसोपेंटीन एवं मेथनॉल की अभिक्रिया संबंधी गतिकीय समीकरणों का अध्ययन किया गया। गतिकीय समीकरणों की सत्यापन प्रक्रिया के बाद, आइसोपेंटीन के रूपांतरण दर संबंधी गणनात्मक मानों एवं प्रयोगात्मक मानों के बीच का औसत सापेक्ष त्रुटि-मान 5% से कम रहा। इससे यह सिद्ध होता है कि ये समीकरण आइसोपेंटीन के एल्किलीकरण अभिक्रिया का अच्छी तरह वर्णन कर सकते हैं। एफसीसी प्रकाश गैसोलीन काटने की प्रक्रिया का अध्ययन किया गया था, और 2L/h की प्रयोगशाला फ़ीड के साथ एक बहुक्रियाशील आसवन टॉवर पर एक हल्का गैसोलीन काटने का परीक्षण किया गया था। हल्के गैसोलीन के काटने और पृथक्करण प्रभाव को प्रभावित करने वाले कई कारकों की जांच की गई, जिनमें शामिल हैं: ट्रे की संख्या, फ़ीड स्थिति, ऑपरेटिंग दबाव, रिफ्लक्स अनुपात और टावर टॉप रिकवरी दर, प्रयोगों के आधार पर, मल्टीफ़ंक्शनल डिस्टिलेशन टावर के इष्टतम ऑपरेटिंग पैरामीटर इस प्रकार हैं: मल्टीफंक्शनल डिस्टिलेशन टावर 16 ट्रे का उपयोग करता है, फीड ट्रे 5वां ब्लॉक है, फीड तापमान 70 डिग्री सेल्सियस है, टावर का स्थिर तापमान 195 डिग्री सेल्सियस है, टावर का शीर्ष तापमान 67 डिग्री सेल्सियस है, टावर का शीर्ष दबाव 0.118 एमपीए है, और रिफ्लक्स अनुपात 1.0 है। इस समय, C5 तृतीयक ओलेफ़िन की पुनर्प्राप्ति दर 100% है, और C6 तृतीयक ओलेफ़िन की पुनर्प्राप्ति दर 95.62% है। अंत में, एफसीसी गैसोलीन को हल्के गैसोलीन ≤70°C में काटा जाता है। प्रयोगशाला में माइक्रोरिएक्टर उपकरणों पर डाइओलीफिन्स के चयनात्मक हाइड्रोजनीकरण अभिक्रिया की गई। इस प्रक्रिया में LNEH-1 उत्प्रेरक का उपयोग किया गया। प्रयोग के दौरान LNEH-1 उत्प्रेरक की डाइओलीफिन्स को हटाने की क्षमता एवं आइसोमरीकरण क्षमता का अध्ययन किया गया। परिणामों से पता चला कि LNEH-1 उत्प्रेरक द्वारा डाइओलीफिन्स को हटाने की दर 80% से अधिक है; इसकी आइसोमरीकरण क्षमता भी अच्छी है। हाइड्रोजनीकरण प्रक्रिया के बाद प्राप्त हुआ हल्का पेट्रोलीयम उत्पाद ईथरीकरण हेतु कच्चा माल के रूप में उपयोग में आ सकता है। 2 लीटर/घंटा क्षमता वाले स्थिर-बेड रिएक्टर में, हल्के गैसोलीन के स्थिर-बेड प्री-ईथरीकरण प्रक्रिया का अध्ययन किया गया। स्थिर-बेड ईथरीकरण प्रक्रिया को प्रभावित करने वाले कारकों, जैसे फीड दर, अभिक्रिया तापमान एवं तेल-अल्कोहल अनुपात का भी अध्ययन किया गया। अध्ययन से स्थिर-बेड ईथरीकरण हेतु इष्टतम अभिक्रिया शर्तें निर्धारित की गईं – फीड दर 2 घंटे⁻¹, अभिक्रिया तापमान 65°C, एवं तेल-अल्कोहल अनुपात 10:1। इन शर्तों पर, C5 सक्रिय ओलेफिनों का रूपांतरण प्रतिशत 66.5% एवं C6 सक्रिय ओलेफिनों का रूपांतरण प्रतिशत 48.8% रहा। 2 लीटर/घंटा की दर से आवश्यक पदार्थों को देने वाले उत्प्रेरक आसवन टॉवर पर, हल्के गैसोलीन के गहन ईथरीकरण प्रक्रिया का अध्ययन किया गया। इस प्रक्रिया में आवश्यक पदार्थों की मात्रा, अभिक्रिया तापमान, अल्कोहल-ओलेफिन अनुपात एवं रिफ्लक्स अनुपात के प्रभावों का भी अध्ययन किया गया। प्रयोगों के आधार पर, गहन ईथरीकरण हेतु उपयुक्त संचालन मापदंड निर्धारित किए गए: आवश्यक पदार्थों का तापमान 65°C, रिफ्लक्स अनुपात 1.0, टॉवर के शीर्ष पर तापमान 60°C, दबाव 0.243 मेगापास्कल; टॉवर के निचले भाग पर तापमान 113°C, दबाव 0.286 मेगापास्कल। इन संचालन मापदंडों के अंतर्गत, C5 अल्कीनों का कुल रूपांतरण प्रतिशत 82.5% एवं C6 अल्कीनों का कुल रूपांतरण प्रतिशत 71.0% रहा। ईथरीकृत गैसोलीन के विश्लेषण से पता चला कि ईथरीकरण प्रक्रिया के बाद FCC गैसोलीन का ऑक्टेन संख्या 1–1.6 इकाई बढ़ गया; एलीन्स की मात्रा 12.8% कम हो गई, जबकि संतृप्त वाष्प दबाव 18.8 kPa कम हो गया। इस शोधपत्र में, प्रायोगिक अध्ययनों के आधार पर, 100,000 टन/वर्ष क्षमता वाले FCC लाइट गैसोलीन ईथरीकरण संयंत्र की प्रक्रिया का अनुकरण किया गया है। इस अनुकरण से पता चला कि उत्प्रेरक आसवन टॉवर में आवश्यक टॉवर प्लेटों की संख्या 30 है; फीड इनलेट प्लेट की स्थिति 27 है। अभिक्रिया क्षेत्र में 12 से 26 प्लेटें हैं। फीड तापमान 65°C से 73°C के बीच है। सी: रिफ्लक्स अनुपात 4-5.4 के बीच है; D/F का मान 0.7-0.8 के बीच है। उत्प्रेरक डिस्टिलेशन टॉवर में उत्प्रेरक की ऊँचाई 1.54 मीटर है, जबकि टॉवर का आंतरिक व्यास 2.5 मीटर है। इन गणना परिणामों का उपयोग FCC हल्के पेट्रोल के एथरीकरण हेतु उत्प्रेरक डिस्टिलेशन टॉवरों के औद्योगिक डिज़ाइन हेतु तकनीकी आधार के रूप में किया जा सकता है। 【मुख्य शब्द】: कैटेलिटिक डिस्टिलेशन कैनेटीक्स और कैटेलिटिक क्रैकिंग लाइट गैसोलीन के ईथरीकरण की एस्पेन प्लस सिमुलेशन गणना [डिग्री प्रदान करने वाली इकाई]: लान्चो जियाओतोंग विश्वविद्यालय [डिग्री स्तर]: मास्टर डिग्री [प्रदत्त वर्ष]: 2012 [वर्गीकरण संख्या]: TE624.48 【कैटलॉग】: सार 4-6 सार6-12 परिचय 12-25 1.1 परिचय 12-13 1.2 विदेशी एफसीसी प्रकाश गैसोलीन ईथरीकरण प्रौद्योगिकी 13-19 1.2.1 उत्प्रेरक प्रकाश गैसोलीन ईथरीकरण उत्पादों के लक्षण 14-15 1.2.2 नेस्टे प्रकाश गैसोलीन ईथरीकरण प्रौद्योगिकी 15 1.2.3 यूओपी प्रकाश गैसोलीन ईथरीकरण प्रौद्योगिकी 15-16 1.2.4 आईएफपी लाइट गैसोलीन ईथरीकरण प्रौद्योगिकी 16-17 1.2.5 सीडीटेक लाइट गैसोलीन ईथरीकरण प्रौद्योगिकी 17-18 1.2.6 एसपीए प्रकाश गैसोलीन ईथरीकरण प्रौद्योगिकी 18 1.2.7 एआरसीओ प्रकाश गैसोलीन ईथरीकरण प्रौद्योगिकी 18-19 1.3 घरेलू एफसीसी प्रकाश गैसोलीन ईथरीकरण प्रौद्योगिकी 19-23 1.3.1 किलू पेट्रोकेमिकल अनुसंधान संस्थान प्रकाश गैसोलीन ईथरीकरण प्रौद्योगिकी 19-20 1.3.2 फ़ुषुन पेट्रोकेमिकल कंपनी की हल्की गैसोलीन ईथरीकरण तकनीक 20-21 1.3.3 चीन पेट्रोलियम और पेट्रोकेमिकल रिसर्च इंस्टीट्यूट की हल्की गैसोलीन ईथरीकरण तकनीक 21-22 1.3.4 घरेलू लाइट गैसोलीन सरल ईथरीकरण तकनीक 22-23 1.4 विषय का आधार और मुख्य सामग्री 23-25 2 आइसोपेन्टीन और मेथनॉल की ईथरीकरण प्रतिक्रिया कैनेटीक्स TAME को संश्लेषित करें 25-32 2.1 TAME को संश्लेषित करने का प्रायोगिक सिद्धांत 25-28 2.1.1 प्रतिक्रिया सिद्धांत 25 2.1.2 कच्चे माल और उत्प्रेरक 25-26 2.1.3 गतिज प्रयोग और विश्लेषण विधियां 26 2.1.4 समय के साथ प्रत्येक घटक की सामग्री में परिवर्तन 26-27 2.1.5 TAME सामग्री पर तापमान का प्रभाव 27-28 2.2 गतिज समीकरण की स्थापना 28-31 2.2.1 गतिज समीकरण का परीक्षण 31 2.3 सारांश 31-32 3 एफसीसी प्रकाश गैसोलीन ईथरीकरण उत्प्रेरक आसवन प्रक्रिया प्रौद्योगिकी अनुसंधान 32-57 3.1 प्रकाश गैसोलीन ईथरीकरण उत्प्रेरक आसवन प्रतिक्रिया सिद्धांत और प्रक्रिया 32-35 3.1.1 प्रकाश गैसोलीन और मेथनॉल ईथरीकरण प्रतिक्रिया सिद्धांत 32-33 3.1.2 हल्के गैसोलीन ईथरीकरण उत्प्रेरक आसवन प्रक्रिया 33-34 3.1.3 प्रायोगिक उपकरण 34 3.1.4 विश्लेषणात्मक तरीके 34-35 3.1.5 टर्ट-पेंटीन रूपांतरण दर की गणना 35 3.1.6 ईथरीकृत उत्पादों की मात्रात्मक विश्लेषण विधि 35 3.2 हल्के गैसोलीन ईथरीकरण उत्प्रेरक आसवन कच्चे माल और उत्प्रेरक 35-38 3.2.1 एफसीसी गैसोलीन 35-37 3.2.2 मेथनॉल 37 3.2.3 मजबूत अम्लीय राल ईथरीकरण उत्प्रेरक 37-38 3.2.4 उत्प्रेरक आसवन टावर की उत्प्रेरक लोडिंग 38 3.3 एफसीसी गैसोलीन और मध्यम प्रकाश गैसोलीन की काटने और पृथक्करण प्रक्रिया पर अनुसंधान 38-45 3.3.1 कटिंग प्रभाव पर ट्रे की संख्या का प्रभाव 39-40 3.3.2 कटिंग प्रभाव पर फ़ीड प्लेट की स्थिति का प्रभाव 40-41 3.3.3 कटिंग प्रभाव पर ऑपरेटिंग दबाव का प्रभाव 41 3.3.4 कटिंग प्रभाव पर रिफ्लक्स अनुपात का प्रभाव 41-42 3.3.5 कटिंग प्रभाव पर टावर टॉप रिकवरी दर का प्रभाव 42 3.3.6 कटिंग परिणाम 42-45 3.3.7 सारांश 45 3.4 एलएनईएच-1 उत्प्रेरक का चयनात्मक हाइड्रोजनीकरण प्रदर्शन 45-48 3.4.1 उत्प्रेरक के चयनात्मक हाइड्रोजनीकरण प्रदर्शन पर प्रतिक्रिया समय का प्रभाव 45-46 3.4.2 उत्प्रेरक के चयनात्मक हाइड्रोजनीकरण और आइसोमेराइजेशन प्रदर्शन पर प्रतिक्रिया तापमान का प्रभाव 46-47 3.4.3 तरल का प्रभाव उत्प्रेरक के चयनात्मक हाइड्रोजनीकरण और आइसोमेराइजेशन प्रदर्शन पर अंतरिक्ष वेग 47-48 3.4.4 सारांश 48 3.5 एफसीसी प्रकाश गैसोलीन निश्चित बिस्तर पूर्व-ईथरीकरण प्रतिक्रिया 48-52 3.5.1 हल्के गैसोलीन ईथरीकरण पर तरल अंतरिक्ष वेग का प्रभाव 48-49 3.5.2 हल्के गैसोलीन ईथरीकरण पर प्रतिक्रिया तापमान का प्रभाव 49-50 3.5.3 का प्रभाव हल्के गैसोलीन ईथरीकरण पर ओलेइल-से-अल्कोहल अनुपात 50-51 3.5.4 हल्के गैसोलीन पूर्व-ईथरीकरण परीक्षण के परिणाम 51-52 3.5.5 सारांश 52 3.6 उत्प्रेरक प्रकाश गैसोलीन आसवन गहरे ईथरीकरण परीक्षण 52-57 3.6.1 उत्प्रेरक आसवन टावर गहरे ईथरीकरण कच्चे माल और ऑपरेटिंग पैरामीटर 52-53 3.6.2 अल्कोहल-एनी तुलना सी_5 सक्रिय ओलेफिन रूपांतरण दर का प्रभाव 53-54 3.6.3 सी पर रिफ्लक्स अनुपात_5 सक्रिय ओलेफिन रूपांतरण दर का प्रभाव 54-55 3.6.4 उत्प्रेरक आसवन गहराई ईथरीकरण परीक्षण के परिणाम 55-56 3.6.5 सारांश 56-57 4 उत्प्रेरक क्रैकिंग मिश्रित गैसोलीन गुणों का विश्लेषण और माप परिणाम 57-60 4.1 मिश्रित गैसोलीन और एफसीसी गैसोलीन की ऑक्टेन संख्या की तुलना 57 4.2 मिश्रित गैसोलीन उत्पादों और कच्चे माल के भौतिक गुणों की तुलना 57-58 4.3 सारांश 58-60 5 100,000t/aFCC प्रकाश गैसोलीन ईथरीकरण उत्प्रेरक आसवन इकाई प्रक्रिया प्रवाह सिमुलेशन गणना 60-64 5.1 एस्पेन प्लस सॉफ्टवेयर सिमुलेशन गणना 60-63 5.1.1 प्लेटों की संख्या के साथ तापमान वितरण 60-61 5.1.2 प्लेटों की संख्या के साथ गैस-तरल चरण द्रव्यमान प्रवाह दर का वितरण 61 5.1.3 सी_प्लेटों की संख्या 61-62 5.1.4 C के साथ 5 तृतीयक कार्बन ओलेफिन और TAME की द्रव्यमान सामग्री का वितरण_प्लेट संख्या 62-63 5.2 सारांश 63-64 निष्कर्ष 64-66 आभार 66-67 संदर्भ 67-71 डिग्री अध्ययन के दौरान अनुसंधान परिणाम 71 के साथ तृतीयक कार्बन ओलेफिन और टीएचएक्सएमई द्रव्यमान सामग्री का वितरण