مدل­سازي و شبيه­سازي فرآيند كراكينگ كاتاليستي ته­مانده برج تقطير با به­كارگيري تكنولوژي CLC به­منظور كاهش انتشار CO2 به محيط زيست

Mathematical Modeling and Simulation of CLC Assisted Residue Fluid Catalytic Cracking (RFCC) Process in order to Reduce CO2 Emission into the Environment

در اين پژوهش به­منظور بهبود شرايط عملياتي و افزايش نرخ توليد بنزين، مدل­سازي فرايند كراكينگ كاتاليستي بستر سيال ته­مانده­ي برج تقطير (RFCC) و چرخه­ احتراق شيميايي (CLC)، مورد بررسي قرار مي­گيرند. كوپلينگ حرارتي دو واكنش گرماگير و گرمازا باعث بهبود بازده حرارتي و افزايش ميزان توليد محصولات مي­شود. كراكينگ كاتاليستي فرايندي گرماگير است كه گرماي واكنش از طريق پيش گرم­كن­هاي خوراك تأمين مي­شود. در اين شبيه­سازي گرماي مورد نياز اين فرايند از طريق احتراق غيرمستقيم متان در چرخه­ي احتراق شيميايي كه در دو راكتور بستر سيال انجام مي­شود، تأمين مي­گردد. مشاهده مي­شود كه با انجام اين كوپل حرارتي، پروفايل دمايي فرايند كراكينگ كاتاليستي بهبود داشته­است و كاهش دما تا حد زيادي جبران مي­شود و درنتيجه شكست هيدروكربن­هاي سنگين خوراك، كه نيازمند حرارت بالايي مي­باشد، افزايش ميابد. از ديگر دستاوردهاي اين شبيه­سازي افزايش 10 درصدي نرخ توليد بنزين است. نتايج حاصل از اين شبيه­سازي با داده­هاي صنعتي واحد RFCC پالايشگاه اراك اعتبارسنجي شده است.

This study examines the gasoline production by the Residue Fluid Catalytic Cracking (RFCC) process integrated to Chemical Looping Combustion (CLC) as a novel technology in order to improve operating conditions and achievement of higher gasoline production yield. Thermal coupling of endothermic and exothermic reactions causes higher heat efficiency and an increase in production rate could be observed. Catalytic cracking is an endothermic process and the required heat has been prepared by feed preheaters. In this simulation, combustion of methane in CLC process which is occurred in two fluidized bed reactors, has been used instead of feed preheaters. This thermal coupling indicates that temperature profile of catalytic cracking process has been improved and temperature drop has been compensated and cracking of heavy hydrocarbons have been increased due to higher temperature. Another advantage of this simulation is a ten percents increase in gasoline production yield. The model predictions are compared and validated with industrial plant data of Arak refinery