مدلسازي ترموديناميكي فرايند توليد بنزين از طريق واكنش شكست حرارتي هيدروكربن هاي سنگين

Thermodynamic Modeling of Gasoline Production Process through Thermal Cracking of Heavy Hydrocarbons

در اين مقاله، تعادل ترموديناميكي فرايند شكست حرارتي هيدروكربن سنگين به منظور توليد بنزين مطالعه شده است. محاسبات تعادلي با به كارگيري روش حداقل سازي انرژي آزاد گيبس صورت گرفته است. وابستگي ميزان بازده محصولات، ازجمله بنزين، به شرايط عملياتي ازقبيل دما (300-1200k)، فشار (1-30 atm) و نسبت بخار آب به خوراك (۰/۵-0) بررسي شده است. نتايج به دست آمده نشان داد كه افزايش دما تاثير مثبتي در توليد بنزين دارد. به صورتي كه در فشار ثابت atm1، با افزايش دما از K500 تا K800، بازده توليد بنزين از ۴۱/۵ درصد به ۹۲/۸ درصد مي رسد. ماهيت گرماگير واكنش شكست حرارتي هيدروكربن هاي سنگين دليل افزايش بازده بنزين در اثر افزايش دماست. اما، با افزايش فشار در دماي ثابت، از ميزان توليد بنزين كاسته مي شود و اين امر بيانگر تاثير منفي فشار بر ميزان توليد بنزين است. علاوه بر اين، بازده بنزين توليدي با افزايش نسبت بخار آب به خوراك از صفر تا ۰/۵، 45 درصد كاهش داشته است. نتايج حاكي از آن است كه بازه دمايي K1200-800، محدوده فشار atm5-1 و عدم حضور بخار آب شرايط عملياتي بهينه براي توليد بنزين از طريق فرايند شكست حرارتي هيدروكربن هاي سنگين است.

In this paper، equilibrium thermodynamics of thermal cracking of heavy hydrocarbons for gasoline production has been investigated. Equilibrium calculations have been performed using the Gibbs free energy minimization method. The dependence of products yield on the operating conditions including temperature (300-1200K)، pressure (1-30atm) and the steam to feed ratio (0-0.5) has been studied. Results showed that increasing temperature has a positive impact on the production of gasoline. For instance، in a constant pressure of 1atm، increasing temperature from 500 to 800K led to increasing gasoline yields from 5.41% to 8.92%. This is due to the endothermic nature of thermal cracking of heavy hydrocarbons. However، with increasing pressure at constant temperature، the amount of gasoline production decreased. This circumstance represents the adverse effect of pressure on gasoline yield. Results depicted that with increasing steam ratio from zero to 0.5، gasoline yield declined 45%. It can be concluded that the optimum operating conditions for gasoline production through thermal cracking of heavy hydrocarbons is within a temperature range of 8001200K، the pressure range of 1-5atm and in the absence of steam.