بررسی تاثیر پارامترهای عملیاتی بر عملکرد راکتورهای هیدروژن دار کردن استیلن

موضوع تحقیق: اتیلن ماده بسیار مهمی در صنایع پتروشیمی است که کاربرد اصلی آن در تولید پلیمرها از قبیل پلی اتیلن است. معمولاً از کراکینگ بخار اتان یا نفتا برای تولید اتیلن استفاده می شود. مقدار کمی استیلن نیز در این فرایند تولید می شود. مقدار استیلن در محصول نباید از ppm 1 تجاوز کند، زیرا استیلن برای کاتالیزور های پلیمری شدن واحدهای پایین دستی مضر است. واحد هیدروژن دار کردن استیلن برای حذف استیلن در واحدهای صنعتی طراحی شده است. در این واحد، حذف استیلن تا حداکثر ppm 1 در محصول خروجی و همچنین انتخاب پذیری اتیلن از اهمیت ویژه ای برخوردار است.روش تحقیق: در این مقاله، مدل سازی و شبیه سازی پویای راکتورهای هیدروژن دار کردن استیلن پتروشیمی مارون با در نظر گرفتن کاهش فعالیت کاتالیزور ارائه شده است. سپس به بررسی تاثیر شرایط عملیاتی از قبیل دما، فشار و شدت جریان خوراک ورودی به راکتور بر مقادیر استیلن خروجی و انتخاب پذیری اتیلن پرداخته شده است. نتایج اصلی: نتایج شبیه سازی نشان داد که برای جبران کاهش فعالیت کاتالیزور ضروری است تا دمای ورودی به راکتور به تدریج افزایش یابد. با افزایش خطی دمای خوراک راکتورها از55 تا 90 درجه سانتی گراد در دوره عملیاتی 720روزه، مقادیر استیلن خروجی و همچنین انتخاب پذیری اتیلن کاهش می یابند. واکنش های استیلن به اتیلن و همچنین اتیلن به اتان با افزایش دمای ورودی به راکتورهای هیدروژن دار کردن استیلن افزایش می یابند. با افزایش شدت جریان خوراک از50 تا 100 کیلوگرم بر ثانیه، مقادیر استیلن خروجی و انتخاب پذیری اتیلن افزایش می یابند. زمان اقامت با افزایش شدت جریان خوراک کاهش می یابد و این موجب کاهش تبدیل استیلن به اتیلن (افزایش استیلن خروجی در محصول) می شود. با کاهش فشار ورودی از 40 تا 33 بار نسبی، مقادیر استیلن خروجی و همچنین انتخاب پذیری اتیلن کاهش می یابند.

Study of the effect of operating parameters on the performance of acetylene hydrogenation reactors

AbstractResearch subject: Ethylene is a very important material in petrochemical industries, whose chief application is producing polymers such as polyethylene. The steam cracking of ethane or naphtha is commonly used to produce ethylene. A small amount of acetylene is produced in this process. The amount of acetylene in the product stream should not exceed 1 ppm, because it is harmful to polymerization catalysts in downstream units. The acetylene hydrogenation unit is designed for acetylene removal in industrial plants. In this unit, the removal of acetylene up to 1 ppm in the product stream and ethylene rsquo;s selectivity are of great importance.Research approach: In this paper, the modeling and the dynamic simulation of acetylene hydrogenation reactors of Marun petrochemical complex with considering catalyst deactivation are presented. Then, here investigated is the effect of the operating conditions such as temperature, pressure and flow rate of the reactor feed on the amount of outlet acetylene as well as ethylene rsquo;s selectivity.Main results: The simulation results show that in order to compensate for catalyst deactivation, it is necessary to gradually increase the reactor inlet temperature. With a linear increase in the inlet temperature of the reactors from 55 to 90 ˚C in a period of 720 operating days, the amount of outlet acetylene and ethylene rsquo;s selectivity are decreased. The reactions of acetylene to ethylene and ethylene to ethane are increased by increasing the inlet temperature of acetylene hydrogenation reactors. By increasing the feed flow rate from 50 to 100 kg/s, the amount of outlet acetylene and ethylene rsquo;s selectivity are increased. The residence time is decreased by increasing the feed flow rate and thus the conversion of acetylene to ethylene is decreased (increasing the outlet acetylene in the product). The amount of outlet acetylene and ethylene rsquo;s selectivity are decreased by decreasing the inlet pressure from 40 to 33 barg.