مقاله 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 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:

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.