بهینه‌سازی پیش‌تصفیه استخراجی خوراک واحد شکست نفتا با استفاده از روش سطح پاسخ

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی شیمی، دانشگاه قم، قم، ایران

2 دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

چکیده

این پژوهش، به مطالعه آروماتیک‌زدایی خوراک واحد شکست نفتا پرداخته است. با انتخاب نسبت حلال‌به‌خوراک (در محدوده 4:1-2:1)، درصدوزنی آب حلال (در محدوده 10-0 درصد) و دما (در محدوده Cº 60-30) به عنوان مهمترین متغیرها و ضریب توزیع آروماتیک‌ها، انتخاب‌پذیری، درجه پارافینی‌بودن پسماند و بازده تولید آن، به عنوان پاسخ‌های آزمون، ارجحیت نسبی متغیرها در مدل‌های پیش‌بینی، با استفاده از روش رگرسیون چندگانه تعیین گردید. نتایج کاربرد شبکه عصبی مصنوعی در قالب یک شبکه پرسپترون چندلایه استاندارد، بیانگر آن است که در پیش‌تصفیه برش نفتا با سولفولان، اهمیت نسبی متغیرها از ترتیب درصد وزنی آب حلال، نسبت حلال به خوراک و دما تبعیت می‌نماید. همچنین، با بهینه‌سازی عملیات با استفاده از رویکرد تابع جریمه و تعریف شش تابع تک‌هدفه و چندهدفه، مقادیر بهینه متغیرهای فوق به ترتیب برابر 98/9%، 1: 86/3 و Cº 6/32 حاصل شد. در شرایط بهینه، بیشینه درجه پارافینی‌بودن و بازده تولید پسماند به ترتیب برابر با 36/94 و 95/95 درصد مشاهده گردید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


1) Matar and L. F. Hatch (2001) Chemistry of petrochemical processes, 2nd edition, Gulf Professional Publication, the United States of America.
 
2) Gao, G. Zhang, L. Zhao, J. Gao , and Ch. Xu (2023) “Research progress of basic catalyst used in catalytic cracking for olefin production and heavy oil utilization”, Industrial & Engineering Chemistry Research. 62(3), 1215–1226.
 
3) R. Riazi (2005) Characterization and properties of petroleum fractions, ASTM Publication, the United States of America
 
4) Zhang, J. Gong, X. Wei and L. Liu (2022) “Increased light olefin production by sequential dehydrogenation and cracking reactions”, Catalysts. 12(1457), 1-12.
 
5) W. Meindersma (2005) Extraction of Aromatics from Naphtha with Ionic Liquids, M.Sc. Thesis, University of Twente, the Netherlands.
 
6) Rezaeimanesh, S. A. A. Ghoreyshi, S. M. Peyghambarzadeh, and S. H. Hashemabadi (2022) “Coke deposition and run length in industrial naphtha thermal cracking furnaces via a quasi-steady state coupled CFD model”, The Canadian Journal of Chemical Engineering. 1.
 
7) Karimzadeh, M.d Ghashghaee, and M. Nouri (2010) “Effect of solvent dearomatization and operating conditions in steam pyrolysis of a heavy feedstock”, Energy & Fuels. 24, 1899–1907.
 
8) L. Bhirud, (2008) Steam cracking with naphtha dearomatization, US Patent 2008/10,194,900 A1.
 
9) Abdulkadir, T. Gazali, A. Hassan, and A. Abdullah (2022) “Catalytic cracking of crude oil: mini review of catalyst formulations for enhanced selectivity to light olefins”, Energy & Fuels. 36(10), 5152- 5166.
 
10) P. G. Villaluenga, and A. Tabe-Mohammadi (2000) “A review on the separation of benzene-cyclohexane mixtures by pervaporation processes”, Journal of Membrane Science. 169(1), 159-174.
 
11) C. Wang, C. L. Li, J. Huang, C. Lin, K. R. Lee, D. J. Liaw, and J. Y. Lai (2001) “Pervaporation of benzene/cyclohexane mixtures1 through aromatic polyamidemembranes”, Journal of Membrane Science. 185(2), 193–200.
 
12) Tabbiche, L. Aouinti, and L. N. S. Ahmed (2022) “Preparation and characterization of mixed matrix membranes based on PVC/Al2O3for the separation of toluene/n-heptane mixtures via pervaporation”, Polymer-Plastics Technology and Materials. 61(15), 1662-1675. 
 
13) Shao, and R. Y. M. Huang (2007) “Review polymeric membrane pervaporation”, Journal of Membrane Science. 287(2), 162-179.
 
14) K. Gond, Sh. Dixit, P. Kumar, P. K. Mishra, and V. L. Yadav (2022) “Pervaporation separation of toluene-heptane mixtures with polyvinyl chloride/ alumina/ activated carbon membranes”, Journal of Scientific & Industrial Research. 81, 118-124.
 
15) Pithan, C. Staudt-Bickel, S. Hess, and R. N. Lichtenthaler (2002) “Polymeric membranes for aromatic/aliphatic separation processes”, ChemPhysChem. 3(10), 856-862.
 
16) Nikolakis, G. Xomeritakis, A. Abibi, M. Dickson, M. Tsapatsis, and D.G. Vlachos (2001) “Growth of a faujasite-type zeolite membrane and its application in the separation of saturated/unsaturated hydrocarbon mixtures”, Journal of Membrane Science. 184, 209–219.
 
17) Kita, K. Fuchida, T. Horita, H. Asamura and K. Okamoto (2001) “Preparation of faujasite membranes and their permeation properties”, Separation and Purification Technology. 25, 261–258.
 
18) Matsumoto, Y. Inomoto, and K. Kondo (2005) “Selective separation of aromatic hydrocarbons through supported liquid membranes based on ionic liquids”, Journal of Membrane Science. 246(1), 77-81.
 
19) Chauvel, and G. Lefebvere (1989) Petrochemical Processes, Gulf Publication Company, Paris.
 
20) Jiang, J. P. Cao, Ch. Zhu, M. Zhao, Zh. H. Ni, X. Y. Zhao, J. X. Xie, L. Zhao, Y. P. Zhao, and H. C. Bai (2022) “Catalytic hydrogenation of aromatic ring over ruthenium nanoparticles supported on α-Al2O3 at room temperature”, Applied Catalysis B: Environmental. 307(15), 121137.
 
21) Dozzi (1981) Aromatic Hydrogenation, US Patent 4258226.
 
22) Quideau, L. Pouységu, A. Ozanne, and J. Gagnepain (2005) “Oxidative dearomatization of phenols and anilines via λ3- and λ5-iodane-mediated phenylation and oxygenation”, Molecules. 10(1), 201-216.
 
23) Chen, P. Liu, Q. Xu, Zh. Wang, W. L. Roberts, and H. Pitsch (2022) “Low temperature oxidation of toluene in an n-heptane/toluene mixture”, Combustion and Flame. 242, 112200.
 
24) W. Meindersmaa, A. R. Hansmeier, and A. B. de Haan (2010) “Ionic liquids for aromatics extraction-present status and future outlook”, Industrial & Engineering Chemistry Research. 49(16), 7530-7540.
 
25) A. Mayers (2004) Handbook of Petroleum Refining Processes, 3th edition, McGraw-Hill Education LLC, the United States of America.
 
26) C. Gentry, and F. M. Lee (2003) Aromatics separation process and method of retrofitting existing equipment for same, US Patent 6565742 B1.
 
27) H. Hamid (1980) Dearomatization of naphtha cuts from Saudi Arabian crudes using different selective solvents, M.Sc. Thesis, King Fahd University of Petroleum & Minerals, Saudi Arabia.
 
28) M. Lee, D. M. Coombs (1987) “Two-liquid-phase extractive distillation for aromatics recovery”, Industrial & Engineering Chemistry Research. 26(3), 564–573.
 
29) Q. Ni, Y. Y. Shan, and H. J. Wang (2008) “a DFT study on the interactions between sulfolane and aromatic hydrocarbons”, Journal of Solution Chemistry. 37(10), 1343-1354.
 
30) M. Smallwood (996) Handbook of organic solvent properties, John Wdey & Sons, London.
 
31) W. Flick (1998) Industrial solvents handbook, Noyes Data Corporation, the United States of America.
 
32) A. Gaile, G. D. Kostenko, and L. V. Somov (2005) “Extraction of 1-methylnaphthalene, benzothiophene, and indole with n-methylpyrrolidone from their mixtures with alkanes”, Russian Journal of Applied Chemistry. 78(9), 1403-1407.
 
33) Ž. R. Lazić (2004) Design of experiments in chemical engineering, Wiley-VCH, the United States of America.