Καταλυτική υδρογονοεπεξεργασία δύο σταδίων μείγματος heavy coker gas oil και diesel auto - Ριζόπουλος, Ιωάννης (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Εργαστήριο Τεχνικής Χημικών Διεργασιών, 2014)
Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετήθηκε η καταλυτική υδρογονοεπεξεργασία σε ήπιες συνθήκες λειτουργίας του προϊόντος Heavy Coker Gas Oil της μονάδας FlexiCoker των ΕΛΠΕ Ελευσίνας. Στόχος της μελέτης ήταν η ήπια προ-επεξεργασία του προϊόντος όπως παράγεται από το FlexiCoker, το οποίο έχει αποδειχθεί ότι προκαλεί λειτουργικά προβλήματα όταν συν-τροφοδοτείται στις μονάδες υδρογονοεπεξεργασίας του διυλιστηρίου. Στα εργαστηριακά πειράματα ήπιας υδρογονοεπεξεργασίας μείγματος HKGO και Diesel χρησιμοποιήθηκε εμπορικός καταλύτης NiMo/γ-Al2O3 και μετά τη θείωσή του πραγματοποιήθηκαν δύο σειρές πειραμάτων με την ίδια φόρτωση της καταλυτικής κλίνης. Στην πρώτη σειρά πειραμάτων διεξήχθησαν συνολικά 29 πειράματα συνολικής διάρκειας 324 ωρών σε ήπιες συνθήκες υδρογονοεπεξεργασίας του μείγματος HCGO 25% σε αδρανή μήτρα Diesel Auto και θερμοκρασίες 230, 250, 270 και 290 οC. Τα πειράματα διακρίθηκαν σε δύο κατηγορίες. Η πρώτη αφορούσε πειράματα που πραγματοποιήθηκαν σε σταθερή πίεση 40 bar, σταθερή αέρια παροχή υδρογόνου 20 Νlt/h και μεταβλητές παραμέτρους τη θερμοκρασία (270 και 290 οC) και την ταχύτητα χώρου/WHSV (0.7, 1 και 1.3 h-1). Μετρήθηκαν τα κύρια χαρακτηριστικά των προϊόντων (αριθμός βρωμίου και περιεκτικότητα σε αρωματικά), και προσδιορίστηκε η τάξη των αντιδράσεων αποθείωσης (n=2.4) και απαζώτωσης (n=1) αλλά και των αντίστοιχων κινητικών σταθερών σε κάθε θερμοκρασία. Επίσης υπολογίστηκε η ενέργεια ενεργοποίησης για την αντίδραση αποθείωσης (Ea=33.4 kcal/mol). Η δεύτερη κατηγορία αφορούσε πειράματα που πραγματοποιήθηκαν για τη διερεύνηση της ανάσχεσης στην αντίδραση αποθείωσης των θειούχων ενώσεων του μείγματος HCGO/Diesel Auto από το παραγόμενο υδρόθειο και το αέριο υδρογόνο. Τα πειράματα αυτά πραγματοποιήθηκαν σε σταθερή ταχύτητα χώρου 1h-1, σε θερμοκρασίες 270 και 290οC και μεταβλητές παραμέτρους την αέρια παροχή υδρογόνου (13, 20 και 30 Nlt/h) αλλά και την πίεση λειτουργίας της μονάδας (30, 40 και 50 bar). Μελετήθηκαν δύο διαφορετικά κινητικά μοντέλα, τα οποία κρίθηκαν αξιόπιστα και υπολογίστηκε ότι τόσο το υδρόθειο όσο και το υδρογόνο προκαλούν ανάσχεση σε κάθε θερμοκρασία. Στη δεύτερη σειρά πειραμάτων διεξήχθησαν συνολικά 18 πειράματα συνολικής διάρκειας 200 ωρών σε έντονες συνθήκες υδρογονοεπεξεργασίας των προϊόντων της ήπιας υδρογονο-επεξεργασίας PRODUCT 270oC και PRODUCT 290oC σε σταθερή πίεση 40 bar και σταθερή αέρια παροχή υδρογόνου 20 Nlt/h, ενώ οι θερμοκρασίες που επιλέχθηκαν ήταν 360 και 370 οC. Από τα πειράματα αυτά μετρήθηκαν τα κύρια χαρακτηριστικά των τελικών προϊόντων, η τάξη των αντιδράσεων αποθείωσης (n=1.3 και για τα δύο προϊόντα) και απαζώτωσης (n=1 και για τα δύο προϊόντα), καθώς και οι αντίστοιχες κινητικές σταθερές σε κάθε θερμοκρασία. Ακόμα, υπολογίστηκαν οι ενέργειες ενεργοποίησης για την αντίδραση αποθείωσης (Ea.product270= 18.9 kcal/mol και Ea.product290= 31.1 kcal/mol) και την αντίδραση απαζώτωσης (Ea.product270= 22.1 kcal/mol και Ea.product290= 19.6 kcal/mol). Τέλος, εκτιμήθηκε η κατανάλωση υδρογόνου στα πειράματα και των δύο σειρών και παρακο-λουθήθηκε η ενεργότητα του καταλύτη, η οποία δεν εμφάνισε πτώση όσον αφορά την αποθείωση.