Áp dụng phương pháp bề mặt phản hồi để đánh giá tác động kết hợp của các biến quá trình đối với thành phần và chỉ số octan của chế phẩm trong quá trình giảm hoạt tính aromat hóa trong công nghệ reforming naphta xúc tác

Reaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis - Tập 111 - Trang 89-106 - 2013
Fawzi M. Elfghi1, N. A. S. Amin2
1Department of Environment and Green Technology (EGT), Malaysia-Japan International Institute of Technology (MJIIT), Universiti Teknologi Malaysia (UTM), Kuala Lumpur, Malaysia
2Chemical Reaction Engineering Group (CREG), Faculty of Chemical Engineering, Universiti Teknologi Malaysia, Skudai, Malaysia

Tóm tắt

Nghiên cứu này nhằm mục đích điều tra tác động tương tác của các biến phản ứng đến thành phần và chỉ số octan của chế phẩm trong quá trình reforming naphta xúc tác. Mối quan hệ giữa hoạt tính aromat hóa và chỉ số octan (RON), với ba biến phản ứng là nhiệt độ (480–510 °C), áp suất tổng (10–30 bar) và tốc độ không gian LHSV (1.2–1.8 h−1) đã được trình bày dưới dạng các mô hình toán học thực nghiệm. Các thí nghiệm được thực hiện dựa trên thiết kế xoay vòng trung tâm và được phân tích bằng phương pháp bề mặt phản hồi (RSM) và phân tích chuẩn tắc. Đầu tiên, các mô hình phương trình được sử dụng để dự đoán RON và hoạt tính aromat hóa như là các phản hồi. Thứ hai, phân tích hồi quy của các phương trình RON và hoạt tính aromat hóa được thu được từ đầu ra của các mô hình được phát triển này. Cuối cùng, RSM được sử dụng để tối ưu hóa các mô hình hồi quy thực nghiệm này. R2 = 88.5 % cho RON và 80.5 % cho hoạt tính aromat hóa cho thấy các mô hình RSM khớp tốt với dữ liệu quan sát được và được coi là chính xác và khả dụng để dự đoán phản hồi. Nhiệt độ và áp suất tổng là những biến hiệu quả nhất với các tham số tuyến tính (X1, X2) và có vai trò quan trọng trong các phản hồi. Kết quả số cũng cho thấy rằng RON tối đa dự đoán được là 105 đạt được ở nhiệt độ phản ứng tối ưu là 515 °C, áp suất hoạt động 17 bar và LHSV 2.0 h−1.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

Kontorovich AE (2009) Estimate of global oil resource and the forecast for global oil production in the 21st century. Russ Geol Geophys 50:237–242 Speight JG (2011) Chapter 10: Refinery of the future. In: The refinery of the future, William Andrew Publishing, Boston, p 315–340 Grau JM, Vera CR, Parera JM (2002) Preventing self-poisoning in [Pt/Al2O3 + SO42 − ZrO2] mixed catalysts for isomerization-cracking of heavy alkanes by prereduction of the acid function. Appl Catal A 227:217–230 Arribas MA, Márquez F, Marti A, Nez (2000) Activity, selectivity, and sulfur resistance of Pt/WOx–ZrO2 and Pt/Beta catalysts for the simultaneous Hydroisomerization of n-Heptane and Hydrogenation of Benzene. J Catal 190:309–319 Moljord K, Grande K, Tanem I, Holmen A (1996) Pilot reactor testing of the effect of naphtha boiling point in catalytic reforming. In: Deactivation and testing of hydrocarbon-processing catalysts, American Chemical Society, p 268–282 D’Ippolito SA, Vera CR, Epron F, Samoila P, Especel C, Marécot P, Gutierrez LB, Pieck CL (2009) Catalytic properties of Pt − Re/Al2O3 naphtha-reforming catalysts modified by germanium introduced by redox reaction at different pH values. Ind Eng Chem Res 48:3771–3778 Ali SA, Siddiqui MA, Ali MA (2005) Parametric study of catalytic reforming process. Reac Kinet Cat Lett 87:199–206 Poroch-Seritan M, Gutt S, Gutt G, Cretescu I, Cojocaru C, Severin T (2011) Design of experiments for statistical modeling and multi-response optimization of nickel electroplating process. Chem Eng Res Des 89:136–147 Trinh TK, Kang LS (2011) Response surface methodological approach to optimize the coagulation–flocculation process in drinking water treatment. Chem Eng Res Des 89:1126–1135 Larentis AL, de Resende NS, Salim VMM, Pinto JC (2001) Modeling and optimization of the combined carbon dioxide reforming and partial oxidation of natural gas. Appl Catal A 215:211–224 Nele M, Vidal A, Bhering DL, Carlos Pinto J, Salim VMM (1999) Preparation of high loading silica supported nickel catalyst: simultaneous analysis of the precipitation and aging steps. Appl Catal A 178:177–189 Arami-Niya A, Wan Daud WMA, Mjalli FS, Abnisa F, Shafeeyan MS (2012) Production of microporous palm shell based activated carbon for methane adsorption: modeling and optimization using response surface methodology. Chem Eng Res Des 90:776–784 Bishara A, Stanislaus A, Hussain SS (1984) Effect of feed composition and operating conditions on catalyst deactivation and on product yield and quality during naphtha catalytic reforming. Appl Cat 13:113–125 Busto M, Vera CR, Grau JM (2011) Optimal process conditions for the isomerization–cracking of long-chain n-paraffins to high octane isomerizate gasoline over Pt/SO42–ZrO2 catalysts. Fuel Process Technol 92:1675–1684 Khosravanipour Mostafazadeh A, Rahimpour MR (2009) A membrane catalytic bed concept for naphtha reforming in the presence of catalyst deactivation. Chem Eng Process 48:683–694 Pujadó PR, Moser M (2006) Catalytic reforming handbook of petroleum processing. In: D.S.J.S. Jones, P.R. Pujadó (eds.), Springer Netherlands, p. 217–237 Iranshahi D, Rahimpour MR, Asgari A (2010) A novel dynamic radial-flow, spherical-bed reactor concept for naphtha reforming in the presence of catalyst deactivation. Int J Hydrogen Energy 35:6261–6275 Anderson-Cook CM, Borror CM, Montgomery DC (2009) Response surface design evaluation and comparison. J Stat Plan Inference 139:629–641 Montgomery DC, Bert Keats J, Perry LA, Thompson JR, Messina WS (2000) Using statistically designed experiments for process development and improvement: an application in electronics manufacturing. Robotics Comput Integr Manufacturing 16:55–63 Carlson R, Carlson JE (2005) Canonical analysis of response surfaces: a valuable tool for process development1. Org Process Res Dev 9:321–330 Lawson RC, Evans KW (1991) Role of statistically designed experiments in the development of efficient downstream processes. In: Enzymes in biomass conversion, American Chemical Society, p 123–136 Capanzana MV, Buckle KA (1997) Optimisation of germination conditions by response surface methodology of a high amylose rice (Oryza sativa) cultivar. LWT Food Sci Technol 30:155–163 Naes T, Nyvold TE (2004) Creative design—an efficient tool for product development. Food Qual Prefer 15:97–104 Lang PL, Miller BI, Nowak AT (2006) Introduction to the design and optimization of experiments using response surface methodology. a gas chromatography experiment for the instrumentation laboratory. J Chem Educ 83:280 Fazeli A, Fatemi S, Ganji E, Khakdaman HR (2008) A statistical approach of heat transfer coefficient analysis in the slurry bubble column. Chem Eng Res Des 86:508–516 Tovar LP, Wolf Maciel MR, Pinto GMF, Maciel Filho R, Gomes DR (2010) Factorial design applied to concentrate bioactive component of Cymbopogon citratus essential oil using short path distillation. Chem Eng Res Des 88:239–244 Lefèvre S, Ferrasse J-H, Boutin O, Sergent M, Faucherand R, Viand A (2011) Process optimisation using the combination of simulation and experimental design approach: application to wet air oxidation. Chem Eng Res Des 89:1045–1055 Ansari RM, Tadé MO (2000) Constrained nonlinear multivariable control: application to catalytic reforming process. Chem Eng Res Des 78:621–629