Aromatik model bileşiklerin hidrokraking reaksiyonlarının incelenmesi
Investigation of hydrocracking reactions of aromatic model compounds
Yazar: PEGAH AMİRİ ÇAĞLAYAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. SOLMAZ AKMAZ
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Proses ve Reaktör Tasarımı Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Petrolün, ekonomik değeri yüksek olan ürünlere dönüşümünü sağlamak amacıyla kullanılan çeşitli petrol işleme yöntemleri bulunmaktadır. Bu yöntemler içerisinde katalitik hidrokraking işlemi, hafif ve daha kaliteli hidrokarbon ürünlere olan talepten ötürü ağır hidrokarbonlardan hafif hidrokarbon ürünler üretmek için kullanılan en verimli rafinasyon işlemidir. Petroller, içerisinde binlerce molekülü içeren karmaşık yapılı bileşiklerdir. Bu nedenle petrollerin kraking işlemleri sırasında meydana gelen reaksiyonları aydınlatmak mümkün olamamaktadır. Bu çalışmada özellikle ağır petrollerin yapısında çokça bulunan ve petrollerin rafinasyon işlemlerini zorlaştıran halkalı yapılı moleküllerin meydana getirdiği gerçek kimyasal kinetiğin anlaşılması amacıyla saf hidrokarbon bileşiklerinin tek başlarına katalitik kraking reaksiyonları incelenecektir. Bu şekilde model bileşiklerle gerçekleştirilecek reaksiyonlar sonucunda elde edilecek bilgilerin petrollerin hidrokraking işlemlerini aydınlatmada kullanılabilecek bir kaynak olması hedeflenmektedir. Bu araştırmanın amacı, halkalı hidrokarbonları hafif ürünlere dönüştürmek için en ucuz ve verimli katalizörleri bulmaktır. Ürünlerin kalitesi de dikkate alınarak rafineri maliyetleri düşürülmeye çalışılmıştır. Araştırmamızda deneyler paslanmaz çelikten 10 ml bomba tipi reaktörde 200 devir/dk hızla karıştırılarak yapılmıştır. Başlangıç basıncı 100 bar hidrojendir. Araştırmamızda en az kok ve en yüksek ürün dönüşümünü sağlayan katalizör araştırılmıştır. Bu nedenle farklı katalizörler ve karışımları kullanılmıştır. Araştırmamızda FeSO4.H2O ve bunun Fe2O3, Al2O3, CaO, SiO2 gibi metal oksitlerle karışımları; Fe2(SO4)3 ve bunun Fe2O3, Al2O3, CaO, SiO2 gibi metal oksitlerle karışımları; ve ayrıca FeSO4.H2O, Fe2O3, Al2O3, CaO, SiO2 karışımının elementel sülfür ile karışımı ve Fe2(SO4)3, Fe2O3, Al2O3, CaO, SiO2 karışımının elementel sülfür ile karışımı kullanılmıştır. En yüksek dönüşüm oranını veren katalizör bulunduktan sonra katalizör belirlenmiştir. Bu katalizör 400, 425 ve 450 °C sıcaklıkta 10 dk, 20 dk, 40 dk, 60 dk ve 90 dk reaksiyon süreleriyle hidrokraking prosesinde kullanılmıştır.

Abstract:
There are several cracking methods for transforming petroleum into products with economically high value. Among of these methods, hydrocracking is the most efficient refining method to produce heavy hydrocarbones into lighter ones due to demand of lighter and more quality hydrocarbones. Petroleum are complex compounds consisting of thousands of molecules. Therefore it is impossible to explain the occurent reactions during cracking. In this study, catalytic hydrocracking reactions of hydrocarbon compounds will be analyzed for explaining the real chemical kinetics created by cyclo molecules which are much in the structure of heavy oils and make it hard to refine petroleum. The information which will be obtained as a result of the reactions made by model compounds is aimed at being used as a resource to explain hydrocracking of petroleum. The goal in this research is investigation for the cheapest and the most efficient catalysts to convert cyclohydrocarbones to lighter products. We try to reduce the price of refinery process by paying attention to quality of products at the same time. The experiments in this study were carried out in 10 ml stainless steel bombtype reactor with up and down stirred at 200 times of reciprocation per minute. İnitioal pressure of perfomance was 100 bar of H2. Three different feedstocks such as Naphthalene,Toluen and Anthracene were used for experiments and effect of the best catalyst to achieve the best conversion rate were studied for these feeds. The catalyst which provided the least coke and the most conversion was investigated in this study therfore we applied different catalyst and mixture of them. FeSO4.H2O and  mixture of it with metal oxides such as Fe2O3, Al2O3, CaO, SiO2; Fe2(SO4)3 and mixture of it with metal oxides such as Fe2O3, Al2O3, CaO, SiO2; and also mixture  FeSO4.H2O and  Fe2O3, Al2O3, CaO, SiO2  with elemantary sulphur and mixture of Fe2(SO4)3 and  Fe2O3, Al2O3, CaO, SiO2  with elemantary sulphur are used in this study. After choosing the best catalyst which gives the highest conversion,catalyst specializes. This special catalyst is used for hydrcracking process during 3 different temperatures such as 400-425-450 °C during 5 various times 10 min-20min-40min-60min-90min. At the end of each reactions,achieved products and conversion rate of feeds such as Naphthalene were analysed by Gas chromatography and Mass spectometry.