بهینه‌سازی اثر پارامترهای مختلف بر راکتور واحد FCC با استفاده از شبیه‌سازی به‌وسیله نرم‌افزار Petro-SIM

نوع مقاله : ترویجی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد مهندسی شیمی، طراحی فرآیند، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد شهرضا

2 دانشیار، پژوهشکده مهندسی شیمی و نفت، پژوهشکاه شیمی و مهندسی شیمی ایران، تهران، ایران

3 محمد عیسی زاده، مهندس پالایش واحد کت‌کراکر، شرکت پالایش نفت آبادان

چکیده

واحد شکست کاتالیستی بسترسیال (FCC) از مهم‌ترین فرآیندهای تبدیل در یک پالایشگاه بوده که برش‎های سنگین و کم‌ارزش را به برش‎های سبک و پر‌ارزش تبدیل می‎کند. پارامترهای مختلفی بر راکتور واحد FCC تأثیر ‎گذارند که ازجمله آن‌ها می‎توان به دمای خوراک، دمای احیاکننده، دمای هوای ورودی به احیاکننده، زمان تماس خوراک با کاتالیست، فشار راکتور، فعالیت کاتالیست، نسبت کاتالیست به خوراک، دبی جرمی خوراک، دبی بخار عریان کننده، دبی کاتالیست تازه تزریقی، دبی هوای ورودی به احیاکننده و غیره اشاره کرد. هدف از انجام این پژوهش شناسایی پارامترهای مختلفی است که بر راکتور مؤثر بوده و با انتخاب ارزش‌افزوده واحد به‌عنوان تابع هدف و پارامترهای مؤثر به‌عنوان متغیر، اثر هریک از پارامترها برای رسیدن به حداکثر ارزش‌افزوده بررسی گردید. در این پژوهش با توجه به اطلاعات مربوط به راکتور واحد FCC فاز 3 پالایشگاه آبادان، این راکتور در نرم‌افزار  Petro-SIM شبیه‎سازی شده و پارامترهای مؤثر با روش پلاکت برمن انتخاب و برای رسیدن به حداکثر ارزش‌افزوده بهینه‌سازی شدند. همچنین با استفاده از روش پلاکت برمن مشخص شد که در هدف تولید بیش‌ترین بنزین پارامترهای عملیاتی فشار راکتور، دبی جرمی کاتالیست تزریقی تازه، دمای بالابرنده خوراک و درصد حجمی اکسیژن گازهای حاصل از احتراق به ترتیب بیش‌ترین تأثیر را داشته و در هدف بیش‌ترین ارزش‌افزوده مشخص گردید که دمای بالا برنده خوراک، دبی جرمی کاتالیست تازه تزریق و فشار راکتور به ترتیب اثرگذارترین پارامترها هستند. نتایج حاصل از بهینه‌سازی نشان داد که میزان تولید بنزین به مقدار 459kg/h افزایش یافته و در دومین تابع هدف میزان ارزش‌افزوده به میزان  110 دلار بر ساعت افزایش یافته است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Optimization of the Effect of Various Parameters on the Reactor of FCC Unit Using Simulation in Petro-SIM Software

نویسندگان [English]

  • omid analouie 1
  • kobra pourabdollah ghahfarrokhi 2
  • mohammad eisazadeh 3
1 Msc. in Chemical Engineering, Islamic Azad University of Shahreza
2 Associate Professor, Research Institute of Chemical and Petroleum Engineering, Research Institute of Chemical and Chemical Engineering, Tehran, Iran
3 Process Expert, Abadan Oil Refining Company, Abadan, Iran
چکیده [English]

The fluidized bed catalytic cracking unit is the most important conversion process in a refinery that converts heavy and low value cuttings to light and more value cuttings. Various parameters effect on FCC reactor include in: feed temperature, regenerator temperature, temperature of air to regenerator, feed time contact with catalyst, reactor pressure, catalyst activity, catalyst per oil ratio, feed mass flow, stripper steam rate, fresh catalyst flow rate, air flow rate to regenerator and else. Subject of this thesis is to understanding of different parameters that effect on FCC reactor and chose profit as subject function and effective parameters as variables, study any of these parameters to reach the maximum profit. In this thesis FCC reactor is simulated based on the FCC unit reactor data of Abadan refinery phase 3 and chose the effective parameter by Plackett-Burman method and optimization to the maximum profit. Also specified by Plackett-Burman method that reactor pressure, fresh catalyst flow, riser temperature and oxygen flue gas volume percent are the most effective respectively and riser temperature, fresh catalyst flow and reactor pressure are the most effective parameters respectively.
Furthermore results of optimization demonstrated gasoline production have been increased 459 kg/h and second subject function profit have been increased 110 $/h.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Fluid Catalytic Cracking Reactor
  • Optimization
  • Petro-SIM Software
  • Plackett-Burman
  • Profit

مراجع

[1] صادق بیگی رضا، «راهنمای جامع کت‌کراکر»، ویرایش دوم، ترجمه امید بهفر، چاپ اول، انتشارات امید، 2011.
[2] سرپرست، مسعود، بزرگمهری بوذرجمهری، رامین، مستوفی، نوید، جلالی فرهانی، فرهنگ، «مدلسازی و بهینه‌سازی یک واحد شکست کاتالیستی بستر سیال شده) (FCCU)»، دهمین کنگره مهندسی شیمی ایران، صفحه 1504، 1384.
[3] Khandalekar P.D. and Riggs J. B., “Nonlinear process Model Based Control and Optimization of a Model IV FCC Unit”, Computer Chem. Eng., 1995 , 19, 11, pp. 1153-1168.
[4] Ellis R. C., Li X. and Riggs J. B., “Modeling and Optimization of a Model IV Fluidized Catalytic Cracking Unit”, AIChE J., 1998, 44, pp. 2068-2079.
[5] Chitnis U. K. and Corripio A. B., “On-line optimization of a model IV fluid catalytic cracking unit”, ISA Transaction, 1998, 37, pp. 215-226.
[6] Perkins J. D. and Loeblin C., “Structural Design for On-Line Process Optimization: II. Application to a Simulated FCC”, AIChE J., 1999, 45, pp. 1030-1040.
[7] Iyer R. S., Luns R. and Woo S. S., “Optimization of a Model IV Fluidized Catalytic Cracking Unit”, the Canadian J. of Chem. Eng. 2001, Vol. 79, pp. 542-574.
[8] شرکت ملی پالایش و پخش فرآورده‌های نفتی ایران، پالایشگاه نفت آبادان، اداره مهندسی پالایش، مسعود نعمت اللهی.
[9] رادوند، محسن، ترسا، ذبیح الله، «اثر متغیر‌های عملیاتی بر کراکینگ کاتالیزوری بستر سیال»، دومین همایش ملی نفت و گاز و پتروشیمی، 1391.
[10] فرج الله چعب، نجمه، «بررسی پارامترهای مؤثر بر فرآیند کراکینگ کاتالیستی»، سومین همایش ملی کاربردهای شیمی در فناوری نوین، 1392.
 [11] مودب، افشین و جعفرنیا، سید هادی، «بررسی و تحلیل گزینه‌های حداکثر سازی تولید بنزین، پروپیلن و دیزل از ته‌مانده اتمسفری با شبیه‌سازی راکتور واحد شکست کاتالیستی در بستر سیال»، دومین همایش علمی مهندسی فرآیند، 1393.
[12] Khandeparker A. S., "Study of Different Operating Parameters of FCC Unit with ASPEN-HYSYS", thesis for the degree of bachelor in chemical engineering, national institute technology, Rourkela, 2012.
[13] Dave D. and Zhang N.,"Multiobjective Optimization Of Fluid Catalytic Cracker Unit Using Genetic Algorithms", European Symposium on Computer Aided Process Engineering, 2003, 13, pp. 623-629.
[14] Fernandes J. L., Domingues L. H., Ponheiro C. I.C., Oliveria N. M.C., Riberio F. R., "Influence of different catalyst deactivation models in a validated simulator of an industrial UOP FCC unit with high-efficiency regenerator", Fuel, 2012, 97, pp. 97-108.
[15] Y. M. John, R. Patel and I.M. Mujtaba, "Modeling and simulation of an industrial riser fluid catalytic cracking process", Computer aided process engineering, 2016, 26, pp. 890-897.
[16] Dasila P. K., Chodhury I. R., Singh S., Rajagopal S., Chopra S. J. and Saraf D. N., Simulation of an industrial FCC riser reactor using a novel 10-lump kinetic model and some parametric sensitivity studies:, Ind. Eng. Chem. Res., 2014.
[17] Wang G., Li Z. , Li Y. , Gao J., Xu C. , Liang Y., Wang X., "Laboratory-Scale experiments and industrial practice low-temperature contact and high ratio of catalyst to oil in the FCC process,energy and fuels, 2013, 27,1555-1563.
[18] Dupain x., Makkee M., Moulijn J. A., "Optimal conditions in fluid catalytic cracking: a mechanistic approach", applied catalyst a, 2003, general 297, pp. 198-219.
[19] Ellis R. C., "Supervisory optimization of a fluidized catalytic cracking unit", a thesis for the degree of Master of Science, Texas Tech University, 1996.
[20] Kasat R. B., Gupta S. K. , "Multi-Objective optimization of an industrial fluidized-bed catalytic cracking unit (FCCU) using genetic algorithm (GA) with the jumping gens operator", computers and chemical engineering, 2003, no. 27, pp. 1785-1800.
[21] Mc Farlane R.C., Reinman R.C., Bratee J. F., Georgakis C., "Dynamic simulator for a model IV fluid catalytic cracking unit", Computer Chem. Eng. ,1993, vol17, no3, pp. 275-300.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار