İran ağır petrol kalıntısının hidrokraking reaksiyonlarının incelenmesi
Investigation of hydrocracking reactions of iranian heavy oil resid
Yazar: KADİR YILMAZ
Danışman: PROF. DR. MUZAFFER YAŞAR
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Proses ve Reaktör Tasarımı Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Hafif petrol ürünlerine artan talep; ağır fraksiyonların, daha hafif ve kullanılabilir ürünlere dönüştürülmesi ihtiyacını doğurmuştur. Slurry hidrokraking umut verici bir prosestir ve kullanılan reaktör tipi ve katalizörün özelliğine göre, reaksiyon verimi ve yüzde dönüşüm açısından çeşitlilik göstermektedir.
Bu çalışmada; ağır petrol kalıntısının, yüksek verimde daha hafif ve değerli ürünlere dönüştürülmesini sağlayacak, etkin, ucuz ve kolay temin edilebilir katalizörün araştırılması amaçlanmıştır. Elde edilecek sonuçlar ile mevcut proses maliyetlerinin düşürülmesi ve daha kaliteli ürünlerin elde edilmesi ve bu doğrultuda alternatif çözümler sunarak endüstriye katkı sağlanması amaçlanmaktadır. Hidrokraking reaksiyonları, 200 devir/dakika karıştırma hızıyla dikey doğrultuda karıştırma yapabilen karıştırıcı ile, 10 ml hacme sahip paslanmaz çelik bomba tipi reaktörde gerçekleştirilmiştir. Başlangıç H2 gazı basıncı 100 bardır. Reaksiyonlarda minimum kok miktarını veren katalizörün bulunması amaçlanmıştır. FeSO4.H2O, FeSO4.H2O?nun metal oksitler (Fe2O3, Al2O3, CaO, SiO2) ile olan ikili karışımları ve Fe2O3, Al2O3 ve SiO2?nin elementel kükürt ile olan karışımları denemeler kapsamında katalizör olarak kullanılmıştır. Bu reaksiyonlar, 425oC?de 90 dakika reaksiyon süresi ve 100 bar başlangıç H2 basıncı ile gerçekleştirilmiştir. Homojen sıcaklık ortamı, akışkan kum banyosu ile sağlanmıştır. Her bir deneme için; kok, sıvı ve gaz+hafif ürün miktarları hesaplanmıştır. İran ağır petrol kalıntısının analizinde; Jel Geçirgenlik Kromagtorafisi (GPC), Nükleer Manyetik Rezonans (1H NMR) ve elemental analiz kullanılmıştır. Katalizör analizleri için Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC) ve kok analizi için ise Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) kullanılmıştır.

Abstract:
It is now a necessity to produce lighter products from heavy oil residue due to increasing demand for lighter petroleum products. Slurry hydrocracking is a new promising process. The reaction yield and % conversion varies on slurry hydrocracking according to reaction type and the properties of catalyst used.
In this study, it?s expected to investigate cheap, effective and easily accessible catalysts that help converting heavy oil residue to lighter products with high yield. The results of this study are expected to reduce current process costs and produce good quality products. Hydrocracking experiments were carried out in a 10 ml stainless steel bomb-type reactor with up and down stirrer at 200 times of reciprocation per minute. Initial pressure was 100 bar H2. The catalyst provided the minimum coke in the reactions was investigated. FeSO4.H2O, the binary mixtures of FeSO4.H2O with metal oxides (Fe2O3, Al2O3, CaO, SiO2) and the mixtures Fe2O3, Al2O3 and SiO2 with elementary sulphur were used as catalyst through the experiments. These experiments were conducted at 425oC for 90 minutes with the initial pressure 100 bar H2. The temperature homogeneity was provided with fluidized sand bath. The amount of coke, liquid and gas+light maltene were calculated for each experiment. Gel Permeation Chromatography (GPC), Nuclear Magnetic Resonance (1H NMR) and elemental analysis were used for Iranian heavy oil resid analysis. Differential Scanning Calorymeter (DSC) was used to analyze the catalyst and Scanning Electron Microscopy (SEM) was used to analyze coke.