بهینه‌سازی پویای راکتورهای هیدروژناسیون استیلن با در نطر گرفتن کاهش فعالیت کاتالیست

نوع مقاله : مقاله شیمی

نویسندگان

1 دانشجو دکتری، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه سیستان و بلوچستان

2 مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی شهید نیکبخت، دانشگاه سیستان و بلوچستان،زاهدان، ایران

3 دانشگاه سیستان و بلوچستان

4 گروه مهندسی شیمی، دانشگاه بجنورد

چکیده

اتیلن یک ماده بسیار مهم در صنایع پتروشیمی است که کاربرد اصلی آن در تولید پلیمرها است. معمولا از کراکینگ بخار اتان یا نفتا جهت تولید اتیلن استفاده می‌شود. مقدار کمی استیلن در این فرآیند تولید می‌شود. مقدار استیلن در محصول نباید از ppm 1 تجاوز کند، زیرا استیلن برای کاتالیست‌های پلیمرسازی واحدهای پایین‌ دستی مضر می‌باشد. واحد هیدروژن‌دار کردن استیلن جهت حذف استیلن در واحدهای صنعتی طراحی شده است. در این واحد، حذف استیلن تا حداکثر ppm 1 در محصول خروجی و انتخاب‌پذیری اتیلن از اهمیت ویژه‌ای برخوردار می‌باشد. در این مقاله بهینه‌سازی پویای راکتورهای هیدروژن‌دار کردن استیلن پتروشیمی مارون با در نطر گرفتن کاهش فعالیت کاتالیست ارائه شده است. در این مطالعه، از روش تکامل تفاضلی به عنوان یک روش قدرتمند برای تعیین پروفایل دمایی بهینه پویا برای دست‌یابی به بیشینه‌ی انتخاب‌پذیری اتیلن در یک دوره عملیاتی 720 روزه استفاده شده است. سپس به مقایسه‌ی نتایج بهینه‌سازی با شرایطی که در آن دماهای ورودی به راکتورها در 55 درجه سانتیگراد ثابت نگه داشته شوند و با شرایطی که در آن این دماها به طور خطی از 55 تا 90 درجه سانتیگراد افزایش داده ‌شوند، پرداخته شده است. نتایج نشان داد وقتی دماهای ورودی در 55 درجه سانتیگراد ثابت باشند، استیلن خروجی از ppm 1 تجاوز می‌کند اما بهترین انتخاب‌پذیری بدست می‌آید. با افزایش خطی دماهای ورودی، استیلن خروجی از ppm 1 کمتر می‌شود اما انتخاب‌پذیری کاهش می‌یابد. یک مسیر دمایی بهینه برای وقتی که استیلن خروجی از ppm 1 کمتر می‌باشد، بیشینه‌ی انتخاب‌پذیری را بدست می‌آورد

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Dynamic optimization of acetylene hydrogenation reactors with considering catalyst deactivation

نویسندگان [English]

  • Taha Ghiyami 1
  • Farhad Shahraki 2
  • Jafar Sadeghi 3
  • Mehdi Bayat 4
1 1. PhD Student, Department of Chemical Engineering, University of Sistan and Baluchestan
2 Department of Chemical Engineering, Shahid Nikbakht Faculty of Engineering, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan, Iran
3 Associate professor, Department of Chemical Engineering, University of Sistan and Baluchestan
4 Department of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, University of Bojnord, Bojnord, Iran
چکیده [English]

Ethylene is a very important material in petrochemical industries, whose chief application is producing polymers. The steam cracking of naphtha or ethane is usually applied 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’s selectivity are of great importance. In this paper, the dynamic optimization of acetylene hydrogenation reactors of Marun petrochemical complex with considering catalyst deactivation is presented. In this study, the differential evolution (DE) method is used as a powerful method for determination of a dynamic optimal temperature profile to achieve maximum of ethylene’s selectivity in a period of 720 operating days. Then, the optimal results are compared with the condition wherein the inlet temperatures of the reactors are maintained constant at 55 ˚C and with the condition wherein the inlet temperatures of them increase linearly from 55 to 90 ˚C. The results showed when the inlet temperatures are kept 55 ˚C, the outlet acetylene exceed 1 ppm, but the best selectivity is achieved. With a linear increase in the inlet temperatures, the outlet acetylene is below 1 ppm but the selectivity is decreased. An optimal temperature profile maximizes the selectivity when the outlet acetylene is below 1 ppm.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Optimization
  • Reactor
  • Hydrogenation
  • Acetylene
  • Ethylene&rsquo
  • s selectivity
  • differential evolution