Μελέτη απενεργοποίησης καταλυτών καταλυτικής πυρόλυσης λόγω εναπόθεσης βαρέων μετάλλων

Abstract

Taking into account both the worldwide energy crisis and the drastic increase in the demand for lighter hydrocarbon fractions such as gasoline and diesel, the refineries are forced to upgrade more and more of heavier or resid fractions into lighter products via catalytic cracking. However, the residual cracking poses numerous problems for the oil companies and the catalyst manufacturers. The increasing portion of large molecules containing hetero-atoms and metal contaminants in fractions of increasing boiling point mainly accounts for the difficulties in processing heavy oils. With the residuum fluid catalytic cracking (RFCC) operating conditions, almost 100% of these metals deposit on the catalyst surface, consequently decreasing catalyst’s stability, activity and selectivity, thus demanding new FCC catalyst technologies. Due to the complexity of the deactivation mechanisms, the prediction of the commercial FCC catalyst performance is one of the most important research activities in the oil refining industry. The main scope of the present study was to investigate the factors that affect the metal related deactivation of the FCC catalysts in order to optimize the simulation of the real deactivation by the laboratory deactivation methods.

Τόσο η παγκόσμια ενεργειακή κρίση, όσο και η μεγάλη αύξηση στη ζήτηση των ελαφριών προϊόντων διυλιστηρίου, όπως η βενζίνη και το ντίζελ, υποδεικνύουν την αναβάθμιση βαρέων κλασμάτων πετρελαίου προς ελαφρύτερα κλάσματα υψηλότερης αξίας μέσω της διεργασίας καταλυτικής πυρόλυσης (FCC: Fluid Catalytic Cracking). Ωστόσο η επεξεργασία τέτοιων τροφοδοσιών δημιουργεί λειτουργικά προβλήματα τόσο στη μονάδα όσο και στον χρησιμοποιούμενο καταλύτη FCC λόγω της αυξημένης συγκέντρωσης ετεροατόμων και δηλητηριωδών μετάλλων (Ni, V). Σε συνθήκες καταλυτικής πυρόλυσης Βαρέων Τροφοδοσιών (RFCC: Residuum Fluid Catalytic Cracking) σχεδόν 100% των δηλητηριωδών μετάλλων εναποτίθενται στον καταλύτη, ελαττώνοντας σημαντικά τη σταθερότητα, την ενεργότητα και την εκλεκτικότητα του. Λόγω της πολυπλοκότητας του μηχανισμού απενεργοποίησης, η πρόβλεψη της απόδοσης εμπορικών καταλυτών από μονάδες εργαστηριακής κλίμακας εξακολουθεί να παρουσιάζει μεγάλο ερευνητικό ενδιαφέρον. Βασικό στόχο της παρούσας διατριβής αποτέλεσε η διερεύνηση των παραγόντων που επηρεάζουν την απενεργοποίηση του καταλύτη FCC από τα δηλητηριώδη μέταλλα (Ni, V), ώστε να βελτιστοποιηθεί η προσομοιωτική ικανότητα των εργαστηριακών μεθόδων απενεργοποίησης. […]