THERMAL AND CATALYTIC CRACKING OF ARABIAN LIGHT CRUDE OIL TO LIGHT OLEFINS. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF (MS Thesis) MS_Thesis_Akram_Alabsi.pdf - Accepted Version Download (4MB) | Preview

Arabic Abstract

التكسير الحراري والحفزي لثلاثة أنواع من النفط العربي وهي: ASL العربي شديد الخفة و AXL العربي الخفيف جدا و AL العربي الخفيف التي تمتاز بكثافة 51 و 39 و 34 API على التوالي، تمت دراسته عبر وحده تكسير مصغرة. تم استخدام نوعين من المحفزات للتكسير الحفزي هما: حفاز متعادل (E-cat) و حفاز MFI تم معالجته بالبخار. بالنسبة للتكسير الحراري والحفزي للنفط العربي الخفيف تمت مقارنتهما عند تحويل 34% ودرجة حرارة 650 درجة مئوية ثابتتين. لكلا التكسيران كلما زادت درجة الحرارة زادت الإنتاجية لكل من الألكينات الخفيفة وغاز النفط المسال و الغاز الجاف والفحم وهذه الزيادة قابلها نقصان في السوائل ذات درجات الغليان المرتفعة LCO و HCO. التفوق الملاحظ للتكسير الحفزي مقارنة بالحراري في إنتاجية البروبلين تم عزوه الى طرق الجذور الحرة وأيونات الكاربينيوم. عند درجة حرارة 650º ونسبة عامل حفاز الى نفط 4 إنتاجية الألكينات الخفيفة تناقصت بالترتيب التالي: M-cat (32.7) ثم E-cat (30.3) ثم تكسير حراري (22.8). أعلى إنتاجيه للإيثلين (10.9 ) والبروبلين (15.7) تمت عند درجة حرارة 650º وعلى العامل الحفاز M-cat نتيجة لانتقائية الشكل والحمضية للعامل الحفاز. إنتاجية الجازولين على E-cat كانت أعلى بكثير من M-cat فمثلا عند درجة حرارة 550º كمية الجازولين على E-cat كانت 48.3 بالمئة بينما M-cat كانت 24.4 بالمئة. الفارق الكبير بين الحفازين يعزى الى محدودية الانتشار ل M-cat. أيضا تمت دراسة نسبة العامل الحفاز الى النفط الخام على التحويل والإنتاجيات، وقد أظهرت النتائج انه عند نسبة حفاز الى نفط أكثر من 4 فإن التأثير كان قليلا. وأخيرا تم أيضا دراسة تأثير الخلط الفيزيائي للعوال الحفازة عند نسب مئوية مختلفة وقد اتم استنتاج انه عند نسبة 30% M-cat ظهرت اعلى إنتاجية للألكينات. فإنتاجية الايثلين والبروبلين كانتا 9.9 و 19.2 بالمئة على التوالي. أيضا تمت المقارنة بين قابلية التكسير للثلاثة أنواع من النفط العربي الخفيف. بالنسبة للتكسير الحراري عند درجة حرارة 650º فإن إنتاجية الايثلين والبروبلين كانت بالترتيب التالي: ASL (6.1 , 6.8 wt.%) ثم AXL (6.5 , 6.9 wt.%) ثم AL (7.6 , 8.6 wt.%). كمية انتاج الجازولين عند نفس درجة الحرارة كانت 48.0 و 38.1 و 34.4 لكل من AL, AXL, ASL على التوالي. التباينات الكبيرة في إنتاجية الجازولين والمركبات الثقيلة تنسب الي الفوارق في تركيب النفط الخام. بالنسبة للتكسير الحفزي فإن إنتاجية الايثلين والبروبلين كانت كالتالي: 25.8 للعربي الخفيف و 26.3 للعربي الشديد الخفة و 27.4 للعربي الخفيف جدا اعلى إنتاجية من الايثلين والبروبلين كانت 29.9 و 31.2 و 32.2 لكل من AL, AXL, ASL على التوالي وتم تحقيقها عند درجة حرارة 650º و نسبة حفاز الى نفط 6.

English Abstract

Thermal and catalytic cracking of three kinds of light crude oils namely Super Light (ASL), Extra Light (AXL) and Arabian Light (AL), which have API gravities of 51, 39, and 34, respectively, have been investigated in a fixed bed Micro-Activity Test (MAT) unit. For catalytic cracking, two catalysts were used, a steamed commercial MFI catalyst (M-cat) and an equilibrium FCC catalyst (E-cat). For thermal and catalytic cracking of AL crude oil, results were compared at the same conversion 34% at 650 C. For both, as temperature increased yields of light olefins, LPG, dry gas, and coke increased associated with a consistent decrease in heavy ends (LCO and HCO). The superiority of catalytic cracking over thermal cracking for propylene yield was interpreted in terms of mechanisms of free radicals and carbenium ions. Thermal cracking gave a higher yield of ethylene. At high temperature (650 C) and catalyst to oil ratio (C/O) of 4, light olefins yield decreased in order M-cat (32.7 wt.%,) > E-cat (30.3 wt.%) > thermal cracking (22.8 wt.%). Highest yields of ethylene and propylene (10.9 wt.% and 15.7 wt.%), achieved over M-cat at 650 C, are attributed to shape selectivity and higher acidity. Naphtha yield for E-cat was much higher than for M-cat: for instance, at 550 C it was 48.3 wt.% for E-cat and 24.4 wt.% for M-cat. This was attributed to diffusion limitations for M-cat. Effect of C/O ratio on conversion and yields was also inspected, and showed that after C/O of 4 further increases had only a minor effect. In addition, effect of mixing E-cat and M-cat at different percentages was evaluated and showed an optimum point at 30% M-cat, with corresponding yields of ethylene and propylene of 9.9 wt.% and 19.2 wt.%, respectively. Lastly, thermal and catalytic crackability of the three crudes were also investigated. For thermal cracking case at 650 ºC, yields of corresponding ethylene and propylene increased in order: ASL (6.1 and 6.8 wt.%) < AXL (6.5 and 6.9 wt.%) < AL (7.6 and 8.6 wt.%) crude oils. For catalytic cracking over (30 % M-cat and 70% E-cat), highest yield of ethylene and propylene for ASL, AXL, and AL were 32.2, 31.2, and 29.9 wt.% respectively, were achieved at 650 ºC and a C/O ratio of 6.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Chemistry Chemical Engineering Petroleum
Department:	College of Chemicals and Materials > Chemical Engineering
Committee Advisor:	Al-Khattaf, Suliman
Committee Members:	Al-Baghli, Nadhir and Al-Jundi, Isam
Depositing User:	AKRAM AL-ABSI (g201194050)
Date Deposited:	30 Dec 2018 05:55
Last Modified:	31 Dec 2020 05:59
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/140839