پیش‌بینی طول عمر کاتالیست فرایند تبدیل کاتالیستی ‏پالایشگاه اصفهان ‏ با استفاده از داده‌های کارکردی

الموضوعات :

اکبر ایراندوخت ¹

1 - ‏ استادیار بازنشسته پژوهشگاه صنعت نفت، تهران، ایران.‏

تاريخ الإرسال : 05 الخميس , محرم, 1446 تاريخ التأكيد : 09 الخميس , ربيع الأول, 1446 تاريخ الإصدار : 26 الجمعة , صفر, 1446

الکلمات المفتاحية: فرایند تبدیل کاتالیستی, غیرفعال‌شدن‎ ‎کاتالیست‎ ‎تبدیل, نشست کک, ‏پیش‌بینی عمر نهایی کاتالیست, داده¬های آزمون‎ ‎کارکردی.‏,

ملخص المقالة :

کاتالیست­های تبدیل در پالایشگاه­های نفت و صنایع پتروشیمی با گذشت زمان کاری در اثر نشست کک بر سطح آن دچار کاهش فعالیت می­شوند و در پایان پس از چند دوره کاری، کاتالیست باید تعویض شود. در این کار پژوهشی، با درنظرگرفتن یک واکنش برگشت‌ناپذیر، افزایش عدد اکتان فراورده واکنشگاه مدل­سازی شد. همچنین، سرعت غیرفعال‌شدن، یک واکنش توانی درنظرگرفته شد. ثابت سرعت هر دو واکنش توابع آرنیوسی برحسب دما، فرض شدند. با استفاده از آزمون‌های کارکردی انجام‌شده، داده­های چهار دوره کاری گردآوری شد. پس از تخمین مقدار عامل‌های مدل، مقایسه جدول تجزیه وردایی و همچنین، مقایسه مقدارهای عدد اکتان آزمون­ها با عدد اکتان پیش­بینی‌شده با مدل، درستی نتیجه­های مدل­سازی و همخوانی آن­ها با داده­های آزمون به اثبات رسید. میانگین انحراف مطلق اعداد اکتان برای 62 آزمون معادل 856_/0 به­دست آمد. حالت‌های متفاوت برای تعیین عمر نهایی کارکرد کاتالیست تبدیل با مدل­سازی به­دست آمد. براین پایه اگر کمینه عدد اکتان قابل‌قبول در دمای EOR معادل 89 در نظرگرفته شود، این کاتالیست می­تواند 8134 روز کار کند که به‌تقریب برابر با 3_/22 سال می‌شود. اگر کمینه عدد اکتان را 88 فرض کنیم، عمر کاتالیست به حدود 30 سال افزایش خواهد یافت. نمودار­های تغییرهای فعالیت و عدد اکتان در دماهای ثابت و زمان عملکرد برای کاتالیست تبدیل پالایشگاه نفت اصفهان توسعه داده شد.

 

المصادر:

[1] R. P. De Pauw, G. F. Froment; Deactivation of the Platinum Reforming Catalyst in a Tubular Reactor; Chemical Engineering science, Vol.60, 789- 801, 1975; https://doi.org/10.1016/0009-2509(75)80043-1‎[1] Nauman EB. Chemical reactor design optimization and scale up. New York: MacGraw – Hill; 2002. ‎
‎[2] Froment GF, Bischoff KB, De Wilde J. Chemical Reactor Analysis and Design. 3rd edition. USA: John ‎Wiley & Sons Inc; 2011. ‎
‎[3] Rahmatullah R, Putri RW, Mahendra B, Arofi HT, Hadi CS. Catalyst lifetime analysis for high-temperature shift ‎converter (104-D1) at urea factory. CHEESA. 2023;6(2):76-‎‏84. doi: 10.25273/cheesa.v6i2.15986.76-84 ‏
‎[4] Liang Y. Zhang Y. Data-driven approaches for predicting catalyst performance in CO2 hydrogenation. ‎Journal of Computing and Electronic Information Management. 2024;14(2):80-86. ‎doi: 10.54097/2c9dk233‎
‎[5] Hamad KI, Humadi JI, Issa YS, Gheni SA, Ahmed MA, Hassan AA. Enhancement of activity and lifetime of ‎nano-iron oxide catalyst for environmentally friendly catalytic phenol oxidation process. Cleaner ‎Engineering and Technology. 2022;11:100570. doi: org/10.1016/j.clet.2022.100570 ‎
‎[6] De Pauw RP, Froment GF. Deactivation of the platinum reforming catalyst in a tubular reactor. Chemical ‎Engineering science. 1975;60:789- 801. doi: org/10.1016/0009-250‎‏9(75)80043-1‏
‎[7] Froment GF. Modeling of catalyst deactivation by coke formation. In: Bartholomew CH, But JB, editors. ‎Catalyst deactivation. Nederlands: Elsevier Science Publishers; 1991. p. 53-58.‎
‎[8] Froment GF. Coke formation in catalytic processes: Kinetics and catalyst deactivation. In: Bartholomew ‎CH, Fuentes GF, editors. Catalyst Deactivation. Nederlands: Elsevier Science Publishers; 1997. p. 53-‎‏68.‏
‎[9] Ancheyta JJ, and Isunza FL. Analysis of deactivation models based on time-on-stream (TOS) theory for ‎fluid catalytic cracking process. Journal of the Mexican Chemical Society. 2000;44(3):183-1‎‏87. ‏
‎[10] Lapinski M, Baird L, James R. UOP Platforming Process, Chapter 4.1. In: Myers RA, editor. Handbook of ‎Petroleum Refining Processes. New York: McGraw-Hill Companies; 2‎‏004. p. 4.1-4.31 ‏
‎[11] Kelly J. Reforming reformate octane measurement. HYDROCARBON ENGINEERING. 2002;9:48-51. ‎
‎[12] Rashidzadeh M, Ahmad A, Sadighi S. Studying of catalyst deactivation in a commercial hydrocracking process ‎‎(ISOMAX). Journal of Petroleum Science and Technology. 2011;1(1):46-54. doi: org/10.22‎‏078/jpst.2010.26‏
‎[13] Azarpour A, Alwi SRW. Prediction of industrial catalysts deactivation rate using first principle model and opeating ‎data. Malaysian Journal of Analytical Sciences. 2017;21(1):204-212. doi: org/10.17576/mjas-‎‏2017-2101-24‏
‎[14] Arani HM, Shirvani M, Safdarian K, Dorostkar E. Lumping procedure for a kinetic model of catalytic ‎naphtha reforming. Brazilian Journal of Chemical Engineering. 2009;26(4):723-732.‎
‎[15] Seif Mohaddecy R, Sadighi S. Predicting catalyst lifetime. Petroleum Technology Quarterly. 2013;10008‎‏40:1-8. ‏
‎[16] Birtill JJ. Systematic Procedures for interpretation and modeling of catalyst deactivation using integral ‎fixed-bed reactors. I & EC Research. 2011;50:3145-315‎‏8. doi: org/10.1021/ie101481y
‎[17] Krishnaswamy S, Kittrell JR. Analysis of temperature-time data for deactivating catalysts. Ind. Eng. Chem. ‎Process Des. Dev. 1979;18(N3):399- 403.‎
‎[18] Bartholomew CH, Farrauto RJ. Fundamentals of Industrial Catalytic Processes. USA: John Wiley & Sons; ‎‏2006. doi: 10.1002/9780471730071‏