Maximizing Light Olefins Yield from the fluid catalytic cracking of whole crude oil. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF Usman_Abdulhafiz.pdf - Submitted Version Download (4MB) | Preview

Arabic Abstract

التكسير الحفزي لثلاثة أنواع من النفط الخفيف )العربي شديد الخفة- ASL ، العربي الخفيف جد ا AXL- و العربي الخفيف -AL ( أجريت في وحدة إختبار مثبتة ذات النشاط الصغير للإختبار ) MAT (. وقد تم ذلك لبحث إمكانية استخدام الزيوت الخام كمغذي في وحدات التكسير المحفز للمائع ) FCC ( بدلا من استخدام الزيوت الغاز التقليدية ( VGOs ( وأيضا لزيادة الغلة من الأوليفينات الخفيفة باستخدام إضافات ZSM-5 المعدل. تم تكسير أنواع النفط الخام الثلاثة و زيوت استخدام الزيوت الغاز التقليدية ) VGOs ( على حفاز التوازن ) E-cat ( و خليط من حفاز التوازن ( E-cat ( مع ZSM-5 25 % عند درجة حرارة 550 درجة مئوية عند نسب مختلفة للنفط/العامل الحفاز. تم إضافة ال ZSM-5 فيزيائيا للعامل الحفاز E-Cat بنسب مختلفة وتم الحصول على أقصى قدر من الأوليفينات الخفيفة عند نسبة وزنية 25 ٪ من ZSM-5 مضافة. وتمت مقارنة عوائد المنتجات التي تم الحصول عليها في تحويل ثابت قدره 60 ٪. في ظل نفس الظروف، VGO والزيوت الخام الثلاثة تسفر عن كميات مماثلة من الأوليفينات الخفيفة ) 12 وزن٪(. هذا يشير إلى أن النفط الخام يمكن استخدامها في مكان VGO في تكسير وحدات الحفاز المائع ) FCC .) التكسير على خليط E-Cat/ZSM-5 ، تم الحصول على الحد الأقصى الأوليفينات الخفيفة على تكسير ZSM-5 بنسبة مولية للسيليكا/ الألومنيا تساوي 280 ( Z280 (. بلغ إجمالي عائدات الأوليفينات الخفيفة وزني ا 14.5 ، 21.3 و 20 ٪ من العربي شديد الخفة- ASL ، العربي الخفيف جد ا AXL- و العربي الخفيف- AL على التوالي. أدى التعديل في Z280 عن طريق تشريب المنغنيز إلى زيادة طفيفة في عوائد الأوليفينات الخفيفة من 14.8 ، 21.8 و 21.6 وزن٪ لأنواع النفط الخام: العربي شديد الخفة- ASL ، العربي الخفيف جد ا AXL- و العربي الخفيف- AL على التوالي، في حين أدى إدخال mesopores في إضافة ال Z280 عن طريق إزالة السيليكا لزيادة الغلة إلى 15.7 ، 23 و 21.6 وزن٪ لأنواع النفط الخام: العربي شديد الخفة- ASL ، العربي الخفيف جد ا AXL- و العربي الخفيف- AL على التوالي. مزيد xx من التعديل على Z280 المضاف عن طريق البخار أدى نسبي ا إلى عائد ثابت من الأوليفينات الخفيفة. وهذا يشير إلى أن هذه المادة المضافة المعالجة بالبخار مستقرة hydrothermally تحت ظروف التفاعل. بالنسبة لزيوت النفط الخام الثلاثة، ومحتوى المواد العطرية من البنزين زادت مع زيادة الحموضة في ال ZSM-5 مع زيادة مقابلة في GC-RON . تم الحصول على أعلى GC-RON في الغازولين على تكسير الخام العربي الخفيف- AL خلال العامل Z30 . تعديل المضافات ليس له أي تأثير على محتوى العطريات في الغازولين لجميع أنواع الزيوت الخام. النموذج الحركي ذو الأربعة تكتلات تنبأ بدقة بالنتائج التجريبية لتكسير النفط العربي الخفيف AL على العامل الحفاز التجاري E-Cat و العامل الحفاز E-Cat/Z280 بين درجات الحرارة 500 - 550 درجة مئوية. من النموذج الحركي، انخفضت طاقة التنشيط لتحويل الغازولين إلى غازات للنفط العربي الخفيف AL من 21 كيلوكالوري/مول على العامل الحفاز التجاري E-Cat إلى 16 كيلوكالوري/مول على العامل الحفاز E-Cat/Z280 مما يدل على أن Z280 سهلت زيادة تكسير نوعية المركبات المتفاعلة في مدى الغازولين إلى أوليفينات خفيفة

English Abstract

The catalytic cracking of three light crude oils (Arabian Super Light –ASL, Arabian Extra Light-AXL and Arabian Light-AL) was carried out in a fixed-bed microactivity test (MAT) unit. This was done to investigate the possibility of using crude oils as feeds in fluid catalytic cracking (FCC) units instead of using conventional vacuum gas oils (VGOs) and also to increase the yield of light olefins using modified ZSM-5 additives. The three crude oils and a hydrotreated VGO were cracked over an equilibrium catalyst (E-Cat) and a blend of E-Cat and 25 wt.% ZSM-5 at 550°C and 1 atm over a range of catalyst oil ratios. The ZSM-5 was physically added to the E-Cat in various ratios and maximum light olefins yield was obtained at 25 wt.% ZSM-5 additive. The product yields obtained were compared at a constant conversion of 60%. Under the same conditions, VGO and the three crude oils yield comparable amount of light olefins (12 wt.%). This suggests that crude oils can be used in place of VGO in fluid catalytic cracking (FCC) units. Cracking over E-Cat/ZSM-5 blends, maximum light olefins yield was obtained on cracking the ZSM-5 with Si/Al molar ratio of 280 (Z280). The total yields of light olefins were 14.5, 21.3 and 20 wt.% for ASL, AXL and AL respectively. Modification of the Z280 additive by Mn-impregnation led to slightly increased light xviii olefins yields of 14.8, 21.8 and 21.6 wt.% for ASL, AXL and AL crude oils while introduction of mesopores into the Z280 additive by desilication led to increased yields of 15.7, 23 and 21.6 wt.% for ASL, AXL and AL respectively. Further modification of the Z280 additive by steaming led to relatively unchanged light olefins yields; this suggests that the steamed additive is hydrothermally stable under the reaction conditions. For the three crude oils, the aromatics content of the gasoline increased with increasing ZSM-5 acidity with a corresponding increase in GC-RON. The highest gasoline GC-RON was obtained on cracking AL over Z30. Additive modification has no effect on gasoline aromatics content for all the crude oils. A four-lump kinetic model accurately predicted experimental yields of AL cracking over E-Cat and E-Cat/Z280 between 500 C and 550 C. From the kinetic model, the apparent activation energy for the conversion of gasoline to gases for AL decreased from 21 kcal/mol over E-Cat to 16 kcal/mol over E-Cat/Z280 which indicates that Z280 facilitated the increased cracking of gasoline-range reactive species to light olefins

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Chemical Engineering Petroleum
Department:	College of Chemicals and Materials > Chemical Engineering
Committee Advisor:	Al-Khattaf, Sulaiman
Committee Members:	Al-Baghli, Nadhir and Ba-Shammakh, Mohammed
Depositing User:	ABDULHAFIZ USMAN (g201403440)
Date Deposited:	26 Jan 2017 10:29
Last Modified:	31 Dec 2020 09:00
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/140228