Termal/Buhar parçalanma ünitesinde etanın parçalanmasının modellemesi
Modeling of ethane cracking in a thermal/steam cracking unit
Yazar: SULEYMAN ALIYEV
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MERT MEHMET OYMAK
Üsküdar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Proses ve Reaktör Tasarımı Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Damıtma = Distillation ; Etan = Ethane ; Etilen = Ethylene ; Kök = Root ; Matematiksel modelleme = Mathematical modelling ; Matlab = Matlab

Özet:
Etilen günlük hayatta kullanılan birçok ürünün ana hammaddesi olduğu için en önemli petrokimya ürünlerinden biri olarak kabul edilmektedir. Petrokimya endüstrisinde etileni önemli kılan konulardan biri etilenden birçok değerli yan ürünün oluşmasıdır. Etilen üretimi için farklı yöntemler vardır. En yaygın olarak kullanılan yöntem buharla parçalanma yöntemidir. Üretim süreci parçalanma fırınlarında gerçekleşir. Tezde reaktant olarak saf etan kullanılmıştır. Bu tezde üç farklı model incelenmiştir. Her üç model için de aynı bileşenler ve farklı reaksiyonlar kullanılmıştır. Model 1, beş parçalanma reaksiyonu ve bir kok oluşum reaksiyonu içerir. Model 2, on parçalanma reaksiyonu ve bir kok oluşum reaksiyonu içerir. Model 3 beş parçalanma reaksiyonu ve iki kok oluşum reaksiyonu içerir. Model 3 kok oluşumunun etkilerini incelemek amacıyla geliştirilmiştir. Model 3, Model 1 reaksiyon ağına ek olarak, etilenden kok oluşumu reaksiyonunu içerir. Modelleme için MATLAB yazılımı kullanılmış ve yazılımda kod oluşturularak her bir durum için kütle, enerji ve momentum denklikleri çözülmüştür. Modeller literatürden seçilen temel bir çalışma ile doğrulanmıştır. Model 1 ve Model 2 için boru boyunca sıcaklık ve basınç profilleri, etan dönüşümü, kok oluşumu ve etilen oluşumu belirlenmiştir. Ayrıca Model 1 ve Model 2 için metan, asetilen, propan ve 1,3-bütadien oluşum profilleri belirlenmiş ve modeller karşılaştırılarak sonuçlar tartışılmıştır.

Abstract:
Since ethylene is the main raw material of many products used in daily life, it is considered one of the most important petrochemical products. One of the issues that makes ethylene important in the petrochemical industry is the formation of many valuable by-products from ethylene. There are different methods for the production of ethylene. The most widely used method is the steam cracking method. Cracking furnaces are used in the production process. Pure ethane was used as the reactant in the thesis. In this thesis, three different models are examined. The same components and different reactions were used for all three models. Model 1 includes five cracking reactions and one coke formation reaction. Model 2 includes ten cracking reactions and one coke formation reaction. Model 3 includes five cracking reactions and two coke formation reactions. Model 3 was developed to examine the effects of coke formation. Model 3 was developed to examine the effects of coke formation. Model 3 includes a coke formation reaction from ethylene, in addition to the Model 1 reaction network. MATLAB software was used for modeling and the mass, energy and momentum balances were solved for each case by creating a code in the software. The models were validated by a fundamental study selected from the literature. Temperature and pressure profiles, ethane conversion, coke formation and ethylene formation along the pipe were determined for Model 1 and Model 2. In addition, methane, acetylene, propane and 1,3-butadiene formation rates were determined for Model 1 and Model 2, and the results were discussed by comparing the models.