HYDROCRACKING OF VACUUM GAS OIL USING Fe, Ni AND Mo BASED DISPERSED CATAYST. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF (Thesis) Thesis_Al-Rashidy_final_Dec_30_2015.pdf - Accepted Version Download (1MB) | Preview

Arabic Abstract

تمت دراسة الآثار الايجابية للمحفزات المشتتة الذائبة في الزيوت العضوية على التكسير الهيدروجيني لل (VGO). في هذا الاطار تم تحضير ومعرفة خصائص وتقييم نوع من المحفزات المشتتة القابلة للذوبان في الزيت العضوي و يحتوي المحفز على النيكل والموليبدينوم ونوعان اخران قابلان للذوبان في المياه يحتوي الاول على الحديد والموليبدينوم و الثاني على النيكل والموليبديوم. تم اجراء التكسير الهيدروجيني لل (VGO) في مفاعل من النوع batch autoclave reactor عند ضغط 4 ميجا باسكال وعند درجات حرارة مختلفة تتراوح من 400 ل 430 درجة مئوية في وجود وعدم وجود محفز تكسير هيدروجيني صلب. يشير تحليل ناتج التجربة إلى أن المحفزات ثنائية المعدن القابلة للذوبان في الماء تعطي تحويل أكبر لل (VGO) مقارنة بالمحفزات ثنائية المعدن القابلة للذوبان في الزيت. إلا أن المحفزات ثنائية المعدن القابلة للذوبان في الزيت تعطي نسب أكبر من الجازولين والكيروسين (51.96 wt%) مقارنة بالنسب الناتجة عن المحفزات القابلة للذوبان في الماء وهي (44.79 wt%). تم تقييم المحفز ثنائي المعدن القابل للذوبان في الزيت كمحفز مساعد للمحفز التجاري Ni-W/Al2O3-SiO2. إضافة المحفز المشتت القابل للذوبان في الزيت تقلل من معدل تكون فحم الكوك على سطح المحفز الصلب بنسبة 30%. صور ال SEM للمحفز الصلب المستهلك تظهر بوضوح تأثير إنخفاض معدل ترسب فحم الكوك على سطح المحفز. تمت نمذجة حركية تفاعلات و ميكانيكيات التكسير الهيدروجيني الذي تم بمساعدة المحفزات المشتتة باستخدام النموذج الخماسي المجمع five lumped model. تم اضافة دالة تعطيل المحفز للنموذج لأخذ تردي حالة المحفز مع مرور الوقت في الاعتبار. تقييم عوامل نموذج التفاعل يوضح أن معدل تكون (الجازولين + الكيروسين) أكبر من معدل تكون الديزل. وهذا يتفق مع زيادة نسبة تكون الجازولين والكيروسين المحفز المشتت. بالإضافة إلى ما سبق تم تطوير نماذج لميكانيكيات التفاعلات phenomenological based kinetics models للتفاعلات الهيدروجينية لنزع الكبريت (HDS) لل (DBT) و لل( (4-MDBT باستخدام المحفز CoMo/Al2O3 المعدل ب P2O5. تحليل النموذج المطور يشير إلى أن آلية لانجميور-هنشلوود يناسب البيانات التجريبية على نحو كاف. ثوابت معدل تكوين ال BP أعلى 6-8 مرات من ثوابت معدل تكوين ال CHB. وبالمثل، فإن ثوابت معدل تكوين ال MBP أعلى 3-5 مرات من ثوابت معدل تكوين ال MCHB. هذه الملاحظات تشير إلى أن العملية الهيدروجينة لنزع الكبريت HDS لمركبات النموذج من خلال عملية نزع الكبريت المباشرة DDS أسرع عدة مرات من العملية الهيدروجينة لنزع الكبريت HDS من خلال الهدرجة HYD. وعلاوة على ذلك، فإن ثابت معدل تكوين ال BP وCHB هو أعلى بحوالي مرتين من ثابت معدل تكوين ال MBP وMCHB. إضافة ال P2O5 أعطت الأفضلية لعملية نزع الكبريت المباشرة DDS مقارنة بعملية نزع الكبريت بالهدرجة HYD لكلا من ال DBT و 4 MDBT.

English Abstract

The promotional effects of oil-dispersed slurry catalyst(s) on hydrocracking of heavy oil (vacuum gas oil –VGO) has been investigated. In this regards, an oil soluble bimetallic Ni-Mo and two water soluble bimetallic Ni-Mo and Fe-Mo dispersed catalysts are synthesized, characterized and evaluated. The hydrocracking of VGO experiments are conducted in a batch autoclave reactor at 4 MPa and different temperatures (400-430 °C) without and with presence of a solid hydrocracking catalyst. The product analysis indicates that the water soluble bimetallic catalysts give higher VGO conversion than that of the oil soluble bimetallic catalysts. However, the oil soluble catalyst provides higher yields of gasoline and kerosene fractions (51.96 wt%) than those of the water soluble catalysts (44.79 wt%). The oil soluble bimetallic catalyst is further evaluated as co-catalyst with a commercial Ni-W/Al2O3-SiO2 catalysts. The addition of the oil soluble dispersed catalyst decreases the coke formation on the solid catalyst significantly (almost 30 %). The SEM images of the spent solid catalysts clearly shows the effects of less coke deposition on the catalysts. The kinetics of the dispersed catalysts assisted VGO hydrocracking is modeled by using a five lumped model. A catalyst deactivation function is used to take into account of the catalyst decay with time. The evaluation of the kinetics model parameters shows that the specific reaction rate of formation of (gasoline + kerosene) is significantly higher than the rate of diesel formation. This is consistent to the higher yield of gasoline and kerosene in presence of the dispersed catalysts. In addition to the above, a phenomenological based kinetics models have been developed for hydrodesulfurization (HDS) of dibenzothiophene (DBT) and 4-methyl dibenzothiophene (4-MDBT) using a P2O5 modified CoMo/Al2O3 catalyst. The analysis of the developed model suggests that a Langmuir-Hinshelwood mechanism fits the experimental data adequately. The rate constants for the formation of BP are 6-8 times higher than the rate constants for the formation of CHB. Similarly, the rate constants for the formation of MBP are 3-5 times higher than the rate constants of MCHB formation. These observations indicate that the HDS of the model compounds through the DDS route is several times faster than the HDS through the HYD route. Furthermore, the rate constant for the formation of BP and CHB is about two times higher than the respective rate constant for the formation of MBP and MCHB. The addition of P2O5 favored the DDS pathway over the HYD pathway for both DBT and 4-MDBT.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Chemical Engineering Research > Engineering
Department:	College of Chemicals and Materials > Chemical Engineering
Committee Advisor:	Abdur Razzak, Shaikh
Committee Members:	S. Al-Khattaf, Sulaiman and S. Ba-Shammakh, Mohammed and A.Al-Bogami, Saad
Depositing User:	AHMED HASSAN AL-RASHIDY (g201306250)
Date Deposited:	03 May 2016 11:13
Last Modified:	01 Nov 2019 16:32
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/139854