پروژه هیدروکراکینک

فرآیند هیدرو کراکینگ کراکینگ پارافینهای سنگین به پارافینهای سبکتر و شاخه دار ر ا چون این واکنش در حضور هیدروژن انجام می شود ، به هیدرو کراکینگ موسوم است

دسته بندی	نفت و گاز
بازدید ها	0
فرمت فایل	docx
حجم فایل	147 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	110

فروشنده فایل

کد کاربری 3230

تمام فایل ها

پروژه هیدروکراکینک

فرآیند هیدرو کراکینگ

کراکینگ پارافینهای سنگین به پارافینهای سبکتر و شاخه دار ر ا چون این واکنش در حضور هیدروژن انجام می شود ، به هیدرو کراکینگ موسوم است . هیدر وکراکینگ برشهای هیدروکربنی همیشه مورد توجه بوده است . در سال 1927 شرکت ((فاربن )) از این فرآیند برای تبدیل لینیت به بنزین استفاده کرد . در سال 1930 ، شرکت
((اسو )) این روش را برای بهبود کیفیت خوراکهای نفتی به کار برد .

در سالهای اخیر به علت تغییر ساختار پالایشگاهها ، افزایش تقاضا برای فرآورده های سبک نظیر بنزین ، تولید هیدروژن فراوان و ارزان از واحد رفرمینگ و بهبود
کاتالیزورها ، فرآیند هیدرو کراکینگ به سرعت گسترش یافته است . همانند کراکینگ کاتالیزوری ، هیدروکراکینگ برشهای هیدروکربنی سنگین و ارزان را به برشهای سبکتر و با ارزشتر تبدیل می کند .

ویژگی اصلی هیدرو کراکینگ عملکرد در فشار بالای هیدروژن است . نقش هیدروژن عبارتست از :

1-افزایش فعالیت کاتالیزور که امکان می دهد در دمای پایین تر و با سلکیتوتیه بیشتر عمل شود .

2- کاهش ککی که باعث افت فعالیت کاتالیزور می شود .

3- تولید هیدرو کربنهای سیر شده پرشاخه که در مورد بنزین باعث افزایش پایداری و عدد اکتان می شود.

علاوه بر این ، هیدرو کراکینگ روشی است بسیار انعطاف پذیر که امکان استفاده از خوراکهای مختلف را می دهد. البته خوراک معمول هیدروکراکینگ گازوئیل سنگین است . در پالایشگاههای جدید ، کراکینگ کاتالیزوری از گازوئیل های اتمسفری و خلأ که پارافینی هستند و اسانتر شکسته می شوند ، استفاده می شود در حالیکه هیدرو کراکینگ از سایکل اویل ها (cycle oil) که آروماتیکی ترند و فرآورده های ککینگ به عنوان خوراک استفاده می کند . این مواد درمقابل کراکینگ کاتالیزوری بسیار مقاومند در حالیکه فشار بالای هیدروژن موجب سهولت شکستن آنها می شود.

لازم به ذکر است که با توجه به نوع خوراک ، عملیات هیدرو کراکینگ را به دو فرآیند کلی تقسیم کرده اند : هیدرو کراکینگ که بر روی خوراکهای تقطیر شده انجام
می شود و هیدروپروسسینگ از باقیمانده به عنوان خوراک استفاده می کند . این دو فرآیند از بسیاری جهات مشابهند و اختلاف اصلی آنها در نوع کاتالیزور و شرایط عملیاتی است.

فرآورده های معمول هیدرو کراکینگ عبارتند از : بنزین های با اکتان بالا ، سوختهای جت و گازوئیل مرغو ب ، انتخاب شرایط عملیاتی مناسب ، واکنشها را به سوی تولید فرآورده های مورد نظر جهت می دهد.

واکنشها:

ویژگی اصلی واکنشهای هیدرو کراکینگ ، گسستگی پیوند کربن – کربن است .
بر حسب وضعیت قرار گرفتن این پیوند ، می توان واکنشها را به 3 گروه تقسیم کرد :

الف) واکنشهای هیدرو کراگینگ ساده (شکستن c-c در یک زنجیر ):

این واکنش مجموعه دو واکنش کراکینگ هیدرو کربن زنجیری و اشباع اولفین حاصل به وسیله هیدروژن می باشد .

ب) واکنشها ی الکیل زدایی درحضور هیدروژن ( شکستن c-c مجاور یک هسته )

CH2-R + H2 + R-CH3

ج) واکنشها ی باز شدن حلقه (شکستن c-c در یک حلقه ):

C6H14 H2+

واکنش ایزومری زنجیرها نیز انجام می شود .

واکنشها ی جنبی عبارتند از : هیدروژنی شدن اولفینها و آروماتیک ها ، تصفیه هیدروژنی ترکیبات گوگردی ، نیتروژن دار ، اکسیژن دار .

جدول صفحه بعد لیست تبدیلهای ممکن را در مورد گروههای مختلف هیدروکربنی ارائه می دهد .

واکنشهای انجام پذیر گروههای مختلف در هنگام هیدرو کراکینگ

هیدرو کربنها	واکنشها	فرآورده های اصلی
پارافینها	ایزومری گسستگی	ایزو پارافینها مواد سبک
نفتنها	ایزومری الکیل زدایی در حضور هیدروژن	سیکلو پنتانهای ایزو پارافنها ی سبک
دی نفتنها	باز شدن حلقه ایزومری الکیل زدایی در حضور هیدروژن	سیکلوپنتنهای ایزو پارافینهای سبک
الکیل بنزنها	ایزومری دیسموتاسیون الکیل زدایی در حضور هیدروژن	الکیل بنزنها ی ایزو پارافینها و سیکلو پارافینهای سبک
بنزو نفتنها	باز شدن حلقه هیدروژنی شدن	الکیل بنزنها دی نفتنها
الکیل نفتالنها	هیدرو ژنی شدن	بنزو نفتنها دی نفتنها

بررسیها ی ترمودینامیکی

همانگونه مشاهده شد ، هیدرو کراکینگ مجموعه واکنشها ی گرماگیر کراکینگ و گرمازای هیدروژنی کردن است و چون حرارت تولید شده در واکنش اخیر خیلی بیش از گرمای مصرفی توسط کراکینگ است ، در مجموع هیدرو کراکینگ واکنشی است گرمازا . پایین تر از 500 درجه سانتیگراد و تحت فشار هیدروژن ، این واکنش و واکنشهای اشباع اولفینها به صورت واکنشهای کاملند ولی اشباع آروماتیکها تعادلی است . واکنشهای اشباع بسیار گرمازا می باشند.

گرمای اضافی باعث افزایش دمای راکتور می شود که برای کاهش آن باید هیدروژن سرد در راکتور تزریق کرد .

میزان گرمازایی واکنشها

نوع واکنش	گرمای متوسط واکنش(400)
ا لف)هیدر و کراکینگ
پارافینها :	14-11 625/0-49/0
نفتنها : +	12-10 54/0-45/0
آروماتیکها: R s + 3 H2 RH +	11-10 49/0-45/0
ب) اشباع
اولفینها :	31-27 4/1-2/1
آروماتیکها:	52-48 77/.-71/.

سینتیک و مکا نیسم

در بررسی سینتیکی هیدرو کراکینگ باید نکات زیر را در نظر داشت:

1- کاهش جرم مولکولی خوراک موجب کاهش سرعت واکنش می شود. به طوریکه در مورد هیدرو کربنهای و صفر می باشد.

2- باز شدن حلقه نفتنی فقط تحت شرایط عملیاتی شدید صورت می گیرد .

3- باز شدن حلقه ، فقط بعداز اشباع شدن صورت می گیرد .

4- در مورد خوراک شاخه دار یا نفتنی ، نسبت تشکیل ایزو به نرمال افزایش
می یابد .

5- در موردآرو ماتیکها واکنش الکیل زدایی صورت می گیرد.

6- با توجه به حضور زنجیرهای شاخه دار در فراورده ، معلوم می شود که قبل از گسستگی پیوند کربن – کربن ، باید یک ایزومری سریع صورت گرفته باشد .

کاتالیزورها ی معمول هیدرو کراکینگ دو عاملی بوده ، از یک عامل هیدرو ژنی کننده و یک پایه اسیدی تشکیل شده اند . برروی پایه اسیدی ، پایه اسیدی ، گسستگی پیوند کربن – کربن پس از یک تجدید آرایش مولکولی و با واسطه یون کربونیوم صورت
می گیرد .

کا تا لیزو ر

همانگونه که ذکر شد ، کاتالیزورهای هیدرو کراکینگ دو عاملی (فلز + پایه اسیدی ) هستند . پایه اغلب این کاتالیزور ها از سیلیس – آلومین متبلور یا زئو لیتها ساخته شده است ولی فلزات به کار رفته بر حسب مورد متفاوتند و بیشتر از پلاتین ، پالادیم، تنگستن و نیکل استفاده می شود . سموم این کاتالیزورها عبارتند از ترکیبات
نیتروژن دار و گوگردی و ترکیبات مولد کک .

در طی عملیات ، به تدریج فعالیت کاتالیزور کاهش می یابد و برای جبران آن دمای راکتور را افزایش داد. سلکیتویته کاتالیزور نیز تغییر می کند به خصوص در دماهای بالا، در صورت استفاده از خوراکهای معمول ، دو تا چهار سال طول می کشد تا کاهش فعالیت کاتالیزور در اثر تجمع کک یا سایر رسوبها به حدی برسد که نیاز به باز سازی داشته باشد .

هنگام باز سازی ، رسوبهای کاتالیزور سوزانده می شوند . قبل از تعویض کاتالیزور ،
می توان چند بار آنرا باز سازی کرد .

روشهای صنعتی هیدرو کراکینگ

در جدول شماره (8) تعدادی از فرآیندهای به ثبت رسیده هیدرو کراکینگ ارائه شده اند . به استثنای دو فرآیند با بستر سیال اچ اویل(H –oil) و فاینینگ(Lcfining) ، بقیه فرآیندها با بستر ثابت کاتالیزوری کار می کنند . نمودار جریان اغلب روشهای با بستر ثابت مشابه است . بر حسب نوع خوراک و فرآورده های مورد نظر ، هیدرو کراکینگ
می تواند یک مرحله ای یا دو مرحله ای باشد .

شرح عملیات

هیدرو کراکینگ با بستر ثابت کاتالیزوری

در تاسیسات هیدرو کراکینگ دو بخش اصلی وجود دارد :

1- بخش واکنشی که شامل یک یا دو راکتور است .

2- بخش تفکیک که شامل تعدادی ستون تفکیک و تثبیت می باشد .

در اینجا عملیات هیدرو کراکینگ شرح داده می شود . برای وضوح بیشتر ، عملیات یک مرحله ای و دو مرحله ای از یکدیگر متمایز شده اند .

روشهای هیدرو کراکینگ ارائه شده توسط شرکتهای مختلف

روش	شرکت
آیزوماکس(Isomax)	Standard oil co. and u. o .p
یونی کراکینگ(unicracking)	Union oil co.
جی. ا . فاینینگ(G. o . fining)	Exxon Research and Engineering
اچ . جی هیدرو کراکینگ (H.G.Hydrocracking)	Golf oil co. and Holdary process
اولترا کراکینگ(ultracracking)	Standard oil co.
اچ – اویل (H – oil)	Hydrocarbon Research Inc. and Texaco De
ال سی – فاینینگ (Lc – Fining)	c- E Lmmus
شل(shell)	Shell development co.
آی اف پی هیدرو کراکینگ (BASF- Ifph hydrocracking )	Badische Anilin and Institut Francais du petrole
یونی بن(unibon)	U.O. P

الف) هیدرو کراکینگ یک مرحله ای

روش یک مرحله ای هنگامی استفاده می شود که بخواهند از یک برش سنگین ، حداکثر فرآورده های میان تقطیر مانند سوخت جت و گازوئیل را بدست آورند یا هنگامی که خوراک تازه عاری از ناخالصیها ی مسموم کننده کاتالیزور (ترکیبات نیتروژن دار ، فلزات …..) باشد.

در این واحد ، ابتدا خوراک تازه یا گاز برگشتی در یک مبادله کننده گرم شده ، پس از مخلوط شدن با ماده باز گردان ، وارد کوره می شود تا به دمای لازم برسد . به منظور انجام واکنشها ، این مخلوط وارد راکتور با بستر ثابت کاتالیزوری می شود . ماده خروجی از راکتور ابتدا سرد شده و گاز برگشتی در جداکننده فشار بالا جدا می شود ، بقیه فرآورده به قسمت تفکیک فرستاده می شود .

این نمودار قابلیت پذیرش تغییراتی از نظر محل تزریق گاز برگشتی ، گاز تازه و ماده باز گردان را دارد . در بخش تفکیک نیز بعضی تغییرات و یا افزایش برخی تجهیزات
امکان پذیر است .

ب) هیدرو کراکینگ دو مرحله ای

مواد خروجی از دو راکتور ، در یک جداکننده فشار بالا دریافت می شوند . در اینجا مدار باز گشتی به صورت مشترک است و فرآورده سنگین ته ستون تفکیک به راکتور مرحله دوم باز گردانده می شود . در این حالت موا د خروجی از دو جداکننده فشار بالا ، در یک جدا کننده فشار پایین دریافت می شوند .این واحد دارای دو مسیر باز گشتی جداگانه است .

براین اساس ، فرآورده سنگین ته ستون تفکیک به راکتور مرحله دوم باز گردانده
می شود . در صورتیکه حداکثر بنزین مورد نظر باشد ، می توان ماده خروجی از جداکننده فشار بالای مرحله اول را ابتدا در برج تثبیت و سپس مستقیما در مدار مرحله دوم وارد کرد .

امتیاز اصلی مدارهای جداکننده ، جلوگیری از حضور هیدروژن در مرحله دوم و در ستونهای تفکیک است . به این ترتیب می توان در این قسمتها از مصالح ارزانتر مثل فولاد کربن دار یا آلیاژهای با در صد کم کروم و مولیبدن استفاده کرد که باعث صرفه جویی در سرمایه گذاری می شود.

در این طراحی نیز می توان تغییراتی از نظر محل اختلاط گاز برگشتی ، گاز تازه و ماده باز گرداندن اعمال کرد .

امتیاز روشهای دو مرحله ای نسبت به یک مرحله ای انعطاف پذیری بیشتر آنها و نیز امکان جهت دادن تولید به سوی حداکثر مواد میان تقطیر است .

در مرحله اول اساسا گوگرد زایی و نیتروژن زدایی صورت می گیرد . ترکیبات
نیتروژن دار موجب از بین رفتن اسیدیته کاتالیزور شده ، اثر نامساعدی بر هیدرو کراکینگ می گذارند .

به همین دلیل در این روش از دو کاتالیزور متفاوت استفاده می شود . در مرحله اول از کاتالیزوری با قدرت کراکینگ کمتر و مقاوم در برابر سموم استفاده می شود در حالیکه در مرحله دوم یک کاتالیزور فعالتر به کار می رود . حساسیت این کاتالیزور نسبت به سموم خیلی زیاد است به همین دلیل فقط در مورد مواد باز گردان و یا فرآورده های مرحله اول که تخلیص شده اند ، به کار می رود .

هیدرو کراکینگ با بستر سیال

در حال حاضر دو فرآیند بابستر سیال به ثبت رسیده اند: فرآیند اچ اویل و فرآیند ال.سی فاینینگ. این فرایندها برای هیدروکراکینگ خوراکهای سنگین طراحی شده اند و از کاتالیزور های مشابه تصفیه هیدروژنی استفاده می کنند .خوراک پیش گرم شده، مواد برگشتی و هیدروژن وارد اولین راکتور می شوند . مایع از میان ذرات کاتالیزور معلق در بستر جوشان به طرف بالا جریان می یابد. به منظور افزایش میزان تبدیل، مواد خروجی از راکتور اول به راکتور دوم فرستاده می شوند. فرآورده راکتور دوم پس از عبور از یک مبادله کننده حرارتی وارد جدا کننده فشار بالا شده و در آنجا گاز برگشتی جدا می شود. به منظور حذف گازهای اضافی، جریان مایع به مخزن انبساط فرستاده می شود. پس از آن جریان مایع را به ستون تفکیک می فرستند تا فرآورده های مختلف از یکدیگر جدا شوند .فشار عمل بستگی به فاصله جوش خوراک دارد و در مورد باقیمانده ها می تواند تا 200 اتمسفر برسد.

دما نیز بستگی به نوع خوراک و درجه تبدیل آن داشته و معمولا در محدوده 420 تا 450 درجه سانتیگرا د قرار دارد .

یکی از امتیازات بستر سیال آنست که امکان افزایش یا حذف کاتالیزور را در طول عملیات می دهد. به این ترتیب می توان همواره با افزایش کاتالیزور تازه یا بازسازی قسمتی از کاتالیزور فرسوده ، فعالیت ان را در حد بالایی حفظ کرد.

شرایط عملیاتی

طراحان واحدهای هیدروکراکینگ شرایط عملیاتی متفاوتی ارایه داده اند. به طور مثال شرکت ((یو. ا.پی)) محدوده فشار را 107-35 و محدوده دما را 425-205 درجه سانتیگراد اعلام کرده است .در این شرایط ، درجه تبدیل در مرحله اول
60-30% و در مرحله دوم 70-50% است .

شرکت ((کال)) محدوده دما و فشار را 375-200 درجه سانتیگراد و140-35 درجه تبدیل در هر گذر را 70-50% اعلام کرده است .

((گاری)) محدوده دما را 385-270 درجه سانتیگراد و فشار را135-80 پیشنهاد کرده است.

سرعت فضایی بستگی به تعداد مراحل هیدرو کراکینگ ، نوع خوراک و فرآورده های مورد نظر دارد و درحدود یک یا کمتر تعیین شده است .

نسبت باز گردان در مورد واحد نیمه صنعتی 1100 به ازای هر متر مکعب خوراک تعیین شده است . گردش مقدار زیاد هیدروژن همراه با خوراک ، از فرسودگی بیش از حد کاتالیزور جلوگیری کرده ، عمر آن را افزایش می دهد .

بطور کلی ، تنظیم شرایط عملیاتی بستگی زیادی به نوع خوراک و فرآورده های مورد نظر دارد.

خوراک هیدرو کراکینگ

از ویژگیهای روش هیدرو کراکینگ، انعطاف پذیری در مقابل خوراک است .معمولا برشهای سنگین تر از بنزین که از تقطیر مستقیم ویا عملیات تبدیل حرارتی یا کاتالیزوری تولید شده باشند ، به عنوان خوراک هیدرو کراکینگ به کار می روند فاصله جوش سنگین ترین این برشها بین 450 و 570 درجه سانتیگراد قرار دارد .

معمولا خوراکهایی را که درصد آروماتیک بالایی دارند و در مقابل کراکینگ کاتالیزوری مقاومند ، برای هیدرو کراکینگ در نظر می گیرند مانند گازوییل های عملیات کاتالیزوری و حرارتی و فرآورده های سنگین تقطیر .

به علت حساسیت کاتالیزور و هیدرو کراکینگ نسبت به تر کیبات آلی نیتروژندار ، ترکیبات گوگردی ، اکسیژن و فلزات ، باید خوراک را بیش از ورود به راکتور مورد تصفیه هیدروژنی قرارداد تا ترکیبات مزاحم حذف شوند . علاوه بر این باید مقدار آب خوراک را نیز تا ppm 25 کاهش داد . بدین منظور ، خوراک را از روی خشک کن های سیلیکاژل یا الکل مولکولی عبور می دهند .

فرآورده ها

فرآورده های اصلی هیدرو کراکینگ عبارتند از بنزین ، سوخت جت و گازوییل .
در ایالات متحده ، هدف هیدرو کراکینگ تولید حد اکثر بنزین از بر شهای متوسط و سنگین است در حالیکه در اروپا تولید بیشتر سوخت جت و گازوییل مورد نظر است .

شکل شماره (10) بازده فرآورده های تولید شده از هیدرو کراکینگ گازوییل خلا را ارایه می دهد . بازده حجمی فرآورده ها همیشه از 100% بیشتر است .

هد ف اکثر واحدهای هیدرو کراکینگ تولید بنزین است . تمامی واحدهایی که این هدف را دنبال می کنند دو مرحلهای می باشند .

برخی از ویژگیهای بنزینهای تولیدی به قرار زیر می باشد :

1-در برش – درصد ترکیبات شاخه دار بالا بوده ، موجب افزایش عدد اکتان این برش می شود .

2- در برش درصد بالایی از ترکیبات حلقوی بویژه نفتن ها وجود دارد . این برش خوراک مناسبی برای رفومیتگ است .

3- در این بنزینها ، اکثر پارافینها به صورت ایزومرهای شاخه دار هستند . هنگامی که هدف هیدروکراکینگ تولید بیشتر گازوییل و سوخت جت باشد ، می توان عملیات را در یک مرحله انجام داد . د راین حالت معمولا از گازو ییل خلا به عنوان خوراک استفاده می شود . بازده حجمی حدود 80% است . کیفیت فرآورده های تولیدی مناسب است ، نقطه ریزش گازوییل و سوخت جت پایین بوده ، ستانشان بالا است .

در طی عملیات هیدرو کراکینگ ، مقداری برش با درصد بالای ایزو بوتان تولید می شود . می توان شرایط عمل و خوراک را طوری انتخاب کرد که بازده هیدرو کربنهای سبک به حد اکثر برسد . هدف اصلی چنین عملیاتی تولید ایزو پنتان و ایزو بوتان برای مصارف پالایشی و پترو شیمی است . در این حالت ، هیدرو کراکینگ در یک مرحله انجام شده ، از بنزینهای تقطیر مستقیم (150 درجه سانتیگراد- ) به عنوان خوراک استفاده می شود.

مصرف هیدروژن

قیمت هیدروژن یکی از مسایل مهم در اقتصاد روش هیدروکراکینگ است . بر حسب شرایط عملیاتی ، میزان مصرف هیدروژن متفاوت است . هیدروژن برای هیدروکراکینگ پارافینها و نفتن ها ، اشباع اولفینها و آروما تیکها و تجزیه ترکیبات گوگردی ، نیتروژندار و اکسیژندار مصرف می شود . بیشترین مصرف هیدروژن مربوط به خود واکنش هیدرو کراکینگ است که میتوان مقدار آن را با توجه به نسبت جرمهای مولکولی متوسط خوراک و فرآورده ها محاسبه کرد .

هر چه خوراک سنگین تر باشد و فرآورده ها سبکتر ، میزان مصرف هیدروژن بیشتر

می شود . همچنین افزایش درجه سیرنشدگی خوراک و درصد بالای گوگرد ، مصرف هیدروژن را افزایش می دهد .

متغیرهای عملیاتی

شدت واکنش هیدروکراکینگ با توجه به درجه تبدیل خوراک به فرآورده های سبکتر تعیین می شود . متغیر های اصلی عبارتند از دما ، فشار و سرعت فضایی . در بعضی مواقع ، مقدار هیدروژن سولفید و مقدار نیتروژن خوراک را نیز جزء متغیر های عملیاتی ذکر کرده اند . اثر متغیرهای اصلی در زیر ارایه شده است :

الف) دما

دما تاثیر اساسی برمیزان تبدیل دارد . در شرایط عادی ، یک افزایش بیست درجه ای دما ، سرعت واکنشها را تقریبا دو برابر می کند .

دمای راکتور را در هر روز F 1/0 تا F 2/0 افزایش می دهند تا افت فعالیت کاتالیزور جبران شود .

ب) فشار

افزایش فشار کل باعث افزایش فشار جزئی هیدروژن می شود . درجه تبدیل نیز با اضافه شدن فشار جزئی هیدروژن افزایش می یابد . در بعضی مواقع ، اثر نامساعد فشار جزئی آمونیاک بر درجه تبدیل مطرح شده است .

ج) سرعت فضایی

سرعت فضایی حجمی نسبت دبی حجمی خوراک به حجم کاتالیزور است . چون حجم کاتالیزور ثابت است ، بنابراین سرعت فضایی مستقیما با دبی خوراک تغییر می کند . در اثر افزایش دبی ، زمان تماس کاهش یافته و درجه تبدیل کاهش می یابد . در چنین حالتی برای حفظ درجه تبدیل در حد مناسب ، باید دما را افزایش داد .

بازده ها

بازده های هیدروکراکینگ را می توان از منحنی ها و معاملات (( نلسون )) بدست آورد.

برای استفاده از این منحنی ها ، عامل تشخیص خوراک و میزان مصرف هیدروژن مورد توجه قرار می گیرد .

- درصد حجمی مایع بوتان ها از روابط زیر محاسبه می شود :

درصد حجمی مایع بوتان ها از روابط زیر محاسبه می شود :

LV % iC4=0.377[LV%(C5-180F)]

LV % nC4=0.186[LV%(C5-180F)]

-درصد وزنی پروپان و مواد سبکتر ، از رابطه زیر محاسبه می شود :

WT % C3=1.0+0.09[LV%(C5-180)]

LV% معرف درصد حجمی نفتای سبک است .

در مورد هیدروکراکینگ معمولا هم موازنه جرمی وهم موازنه هیدروژن انجام
می شود.

چگالی فرآورده ها را می توان با استفاده از عامل تشخیص این فرآورده ها بدست آورد و نیز نقاط جوش متوسط میانگین ( 131 ،281 ،460 به ترتیب برای نفتای سبک ، نفتای سنگین و برش 400) بدست آورد .

ولی در مورد نفتای سنگین ، درصد وزنی هیدروژن را9/13% در نظر می گیرند . اتلاف در اثر انحلال در فرآورده ها ، یک پاوند به ازای هر بشکه خوراک در نظر گرفته
می شود .

هید رو پرو سسینگ

در پالایشگاههای آمریکا ، فرآیند هیدرو پروسسینگ بیشتر برای تهیه خوراک واحدهای کراکینگ و ککینگ به کار می رود . با آنکه باقیمانده خلاء را می توان به عنوان خوراک این واحد به کار برد ولی اغلب واحدها از باقیمانده اتمسفری که سیالتر است و نا خالصی کمتری دارد ، استفاده می کنند .

فرآورده ها ی این واحد عبارتند از نفت ، گازوییل اتمسفری و خلاء وباقیمانده خلاء نفتای سنگین این واحد باید رفرمینگ شود . گازوییل اتمسفری آن نیز باید مورد تصفیه هیدروژنی قرار گیرد . از گازوییل خلاء به عنوان خوراک کراکینگ کاتالیزوری استفاده شده وباقیمانده به واحد کینگ یا کراکینگ فرستاده می شود .

به استثنای اچ اویل و ال سی فاینینگ ، بقیه فرآیندها دارای بستر ثابت کاتالیزوری می باشند .

عملیات در فشارهای بالا (بیش از 135 بار) و سرعت فضایی پایین(5/0-2/0)انجام می شود

فرآیند هیدرو پروسسینگ

این فرآیند شباهت زیادی به فرآیند هیدروکراکینگ دارد به اضافه یک واحد جذب آمین (برای حذف هیدروژن سولفید از جریان هیدروژن برگشتی ) ویک راکتور محافظ (برای حفاظت کاتالیزور ) .

باقیمانده اتمسفری پیش از ورود به واحد هیدروپروسسینگ ، از صافی عبور می کند تا ذرات جامد بزرگتر از 25 جدا شوند . سپس این جریان با هیدروژن برگشتی مخلوط شده وتا دمای لازم گرم می شود . این جریان از بالا وارد راکتور محافظ میشود.

ذرات جامد معلق در خوراک ، در قسمت فوقانی این راکتور رسوب می کنند و بیشتر فلزات نیز بر روی کاتالیزور قرار می گیرند . بنابراین در این راکتور ، مقدار فلزات و ذرات جامد و مواد مولد کک خوراک کاهش می یابند . پس از راکتور محافظ ، سه یا چهار راکتور قرار گرفته اند . در این راکتور ها ، عملیات حذف گوگرد و نیتروژن و شکستن ترکیبات سنگین انجام می شود .

در خروج از آخرین راکتور ، هیدروژن برگشتی جدا شده و فرآورده مایع در ستونهای تقطیر اتمسفری وخلاء تفکیک می شود .

کاتالیزور راکتور محافظ از نوع سیلیس –آلومین با خلاء و فرج بزرگ (200-15) است که بر روی آن مقدار کمی از فلزات نظیر کبالت و مولیبدن پخش شده است .

در سایر راکتورها برحسب نوع خوراک و درجه تبدیل مورد نظر ، اندازه ذرات و خلل و فرج کاتالیزور و نوع فلزات آن (کبالت- مولیبدن یا نیکل- مولیبدن ) متفاوتند . معمولا اندازه خلل و فرج بین 80 تا 100 است .

واحد های هید ر و کراکینگ د ر ایران

در پالایشگاههای ایران ، هدف اصلی هیدرو کراکینگ تولید مواد میان تقطیر
(نفت سفید و گازوئیل ) از گازوئیل سنگین خلا ست . همزمان با فرآوده های مورد نظر گاز مایع ، بنزین سبک و سنگین نیز تولید می شوند .

اولین واحد هیدرو کراکینگ در پالایشگاه تهران تحت عنوان آیزوماکس (Isomax) با ظرفیت تقریبی 15000 بشکه در روز آغاز به کار کرد و به دنبال آن واحدها ی دیگری در پالایشگاههای شیراز ، تهران (دوم ) ، تبریز و اصفهان نصب شدند.

ماهیت تجربه و تحلیل فرآیند

هدف از مهندسی ایجاد و تولید مواد جدید به صورت انبوه است. ما قصد داریم در مهندسی شیمی این کار را از طریق تبدیل شیمیایی و یا جداسازی مواد انجام دهیم.

طراحی فرآیند فعالیتی است خلاقانه که در طی آن طرحهایی نو در قالب تجهیزات و
فرآیند هایی در می آیند تا مواد جدید را به وجود آورند یا سبب ارزش افزوده بالاتری از مواد موجود شوند . در هر شرکت خاص معمولا تلاش می کنیم تا طرحهای تازه ای را در موارد زیر ابداع کنیم:

ـ تبدیل محصولات فرعی زائد به محصولات با ارزش

ـ ساخت مواد کاملا جدید (الیاف مصنوعی،مواد غذایی، زیست فرآیندی)

ـ یافتن روش تازه ای برای تولید محصولات موجود (یک کاتالیزور جدید، یک جایگزینه زیست فرآیندی).

ـ به کارگیری یک فن آوری نو (مهندسی ژنتیک)

ـ استفاده از مواد جدید برای ساخت (مواد مقاوم در برابر دما یا فشار بالا، پلیمرهای خاص)باید دانست که تعداد بسیار کمی از طرحهای تازه چه در زمینه بهبود فرآیندهای موجود و چه در زمینه ارائه فرآیندهای نو به مرحله تولید انبوه می رسند. در حقیقت احتمال صنعتی شدن یک فرآیند جدید در مرحله تحقیقاتی تنها در حدود 1تا 3درصد،در مرحله توسعه در حدود 10تا 25درصد،و در مرحله نیمه صنعتی در حدود 40تا 60درصداست.

شاید بزرگترین مشخصه ای که مسائل طراحی را از انواع دیگر مسائل مهندسی متمایز می سازد این است که آنها تعریف نشده و نا معینند، به عبارت دیگر تنها قسمت بسیار کوچکی از اطلاعات مورد نیاز جهت تعریف مسئله طراحی از صورت مسئله قابل حصول است. به عنوان مثال یک شیمیدان ممکن است واکنش جدیدی را برای ساخت محصول موجود و یا کاتالیزور جدیدی را برای واکنش موجود کشف کند و ما بخواهیم که این کشفیات را به یک فرآیند جدید تبدیل کنیم. در این حالت تنها با اطلاعاتی در مورد شرایط واکنش که از شیمیدان به دست آورده ایم و همینطور برخی اطلاعات در مورد مواد اولیه در دسترس و محصولات که از قسمت بازیابی به دست می آید، شروع می کنیم و در مرحله بعد نیازمندیم که تمام اطلاعات مورد نیاز برای تعیین حدود طراحی را به دست آوریم.برای تهیه این اطلاعات لازم است فرضیاتی را در مورد اینکه چه نوع واحدهایی در فرآیند بایستی مورد استفاده واقع شوند، چگونه این واحدها به یکدیگر مرتبط شوند،و چه دماها،فشارها و شدت جریانهایی از مواد مورد نیاز است در نظر گرفت. کار در واقع نوعی فعالیت ترکیبی است. این گونه ترکیب امری است مشکل چرا که تعداد بسیار زیادی(تا ( روش گوناگون جهت انتخاب و رسیدن به هدف مورد نظر وجود دارد. بنابراین محدوده مسائل طراحی بسیار باز و گسترده است.

معمولاً هدف این است که فرآیند جایگزینی ای را پیدا کنیم ( ازبین تا احتمال) که حداقل هزینه را داشته باشد اما از طرفی بایستی مطمئن شویم که فرآیند مطمئن و ایمن بوده ، قوانین محیط زیست را نقص نمی کند ، راه اندازی و عملکرد آن آسان بوده ، قوانین محیط زیست را نقص نمی کند ، راه اندازی و عملکرد آن آسان است و غیره . در برخی از موارد می توانیم با استفاده از قواعد تجربی فرآیند های خاصی را حذف کنیم اما در اغلب موارد لازم است که فرآیند های جایگزین گوناگون

پروژه هیدروکراکینکHydrvkrakynk project