مطالعه آزمایشگاهی و مدل‌سازی ترمودینامیکی تعادلات سامانه شبه‌پنج‌جزیی برش نفتا، سولفولان و آب

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی شیمی، دانشگاه قم، قم، ایران

2 دانشگاه تربیت مدرس

3 استاد دانشگاه

چکیده

فرآیندهای شکست نفتا، به منظور برآورده نمودن ملاحظات عملیاتی خویش در خصوص کیفیت خوراک، نیازمند خوراک‌هایی با محتوای کم آروماتیک می‌باشند. لذا، امروزه حذف ترکیبات آروماتیکی از برش‌های هیدروکربنی از اهمیت بالایی برخوردار است. این پژوهش به مطالعه آزمایشگاهی و مدل‌سازی ترمودینامیکی تعادلات مایع- مایع سامانه شبه‌پنج‌جزیی نفتای مخلوط پالایشگاه تهران (شامل گونه‌های پارافینی، نفتنی و آروماتیکی)، سولفولان و آب در محدوده دمایی 2/303 تا 2/333 کلوین پرداخته است. نمایندههای مولکولی گونه‌های پارافینی، نفتنی و آروماتیکی برش نفتا، با استفاده از چهار تابع هدف مختلف تعیین شد. تخمین خواص فیزیکی برش و مدل‌سازی داده‌های تعادلی با استفاده از این نماینده‌های مولکولی، بیانگر دقت بالاتر توابع هدف مبتنی بر تنظیم فشاربخار و تنظیم گرانروی در مدل‌سازی ساختاری برش نفتا می‌باشد. ریشه دوم میانگین انحراف در این دو تابع هدف به ترتیب برابر 47/1 و 48/1 درصد محاسبه شد. نتایج مدل‌سازی تعادلات با استفاده از مدل UNIFAC نشان‌دهنده تطابق خوب این مدل با اندازه‌گیری‌های تجربی است. ضرایب برهمکنش مستخرج از داده‌های تعادلی oC 75 نیز منجر به کمینه انحراف در مدل‌سازی تعادلات گردید. همچنین، نمودارهای فازی سامانه بیانگر تاثیر محسوس محتوای آب حلال و تاثیر اندک متغیر دما بر تعادلات این سامانه می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


1. Z. Sumon (2005) Extraction of aromatic using green solvent based on ionic liquids, M.Sc. Thesis, King Fahad University of Petroleum and Minerals, Saudi Arabia.
 
2. T. Fouladvand, J. Asadi, and M. N. Lotfollahi (2021) “Simulation and optimization of aromatic extraction from lube oil cuts by liquid-liquid extraction”, Chemical Engineering Research and Design. 165(1) 118-128.
 
3. D. Ackerson, and M. S. Byars (2005) Solvent extraction refining of petroleum products, US Patent, 6890425 B2.
 
4. O. Boadu, O. F. Joel, D. K. Essumang, and B. O. Evbuomwan (2019) "A Review of methods for removal of contaminants in used lubricating oil", Chemical Science International Journal. 26(4) 1-11.
 
5. p. Forte (1986) Aromatic/non-aromatic separations, US Patent, 4571295.
 
6. Williams and R. Minjares (2016) A technical summary of Euro 6/VI vehicle emission standards, The International Council on Clean Transportation.
 
7. Nesbit, M. Fergusson, A. Colsa, J. Ohlendorf, Ch. Hayes, K. Paquel, and J. P. Schweitzer (2016) Comparative study on the differences between the EU and US legislation on emissions in the automotive sector, EMIS committee, IP/A/EMIS/2016-02.
 
8. Yordanov, P. Petkov, and V. Yankov (2009) “Optimization of the extraction of sulphur and polycyclic arene hydrocarbons from middle distillate petroleum fractions with a selective solvent”, Journal of the University of Chemical Technology and Metallurgy. 44(1) 29-33.
 
9. Toteva, L. Topalova, and P. Manolova (2007) “Extractive dearomatization and desulfurization of a distillate gasoil cut with dimethylformamide”, Journal of the University of Chemical Technology and Metallurgy. 42(1), 17-20.
 
10. W. Meindersmaa, (2005) Extraction of aromatics from naphtha with ionic liquids, M.Sc. Thesis, University of Twente, the Netherlands.
 
11. McMurry, and E. Simanek (2006) Fundamentals of organic chemistry, Thomson Brooks Cole, New York, USA.
 
12. 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.
 
13. R. Hansmeier (2010) Ionic liquids as alternative solvents for aromatics extraction, Ph.D. Thesis, the Eindhoven University of Technology, the Netherlands, 2010.
 
14. W. Meindersmaa, A. J. G.Podt, M. B. Klaren, and A. B. De Haan (2004) “Separation of aromatic and aliphatic hydrocarbons with ionic liquids”, AIChE 2004 Annual Meeting, Austin, USA.
 
15. Chauvel, and G. Lefebvere (1989) Petrochemical processes, Gulf Publication Company, Paris.
 
16. R. Riazi (2005) Characterization and properties of petroleum fractions, ASTM Publication, USA.
 
17. Hu, G. Towler, and F. Zhu (2002) “Combine molecular modeling with optimization to stretch refinery operation”, Industrial & Engineering Chemistry Research. 41(4) 825-841.
 
18. Jr. Ruzicka, A. Fredenslund, and P. Rasmussen (1983) “Representation of petroleum fractions by group contribution”, Industrial & Engineering Chemistry Process Design and Development. 22(1) 49-53.
 
19. r. Ruzicka, R. Frydova, and J. Novak (1986) “Liquid-liquid equilibrium in methanol + gasoline blends”, Fluid Phase Equilibria. 32(1) 27-47.
 
20. R. Vakili-Nezhaad, H. Modarress, and G. A. Mansoori (1999) “Solvent extraction of aromatic components from lube-oil cut by N-methylpyrrolidone (NMP)”, Chemical Engineering & Technology. 22(10) 847-853.
 
21. Mohammadi, M. Omidkhah, R. Karimzadeh, and A Haghtalab (2013) “Structural modeling of petroleum fractions based on mixture viscosity and Watson K factor”, Korean Journal of Chemical Engineering. 30(2) 465-473.
 
22. B. Macknick, and J. M. Prausnitz (1997) “Vapor pressures of heavy liquid hydrocarbons by a group-contribution method”, Industrial & Engineering Chemistry Fundamentals. 18(4) 348-351.
 
23. R. Riazi (1989) “Distribution model for properties of hydrocarbon-plus fractions”, Industrial & Engineering Chemistry Research. 28(11) 1731-1735.
 
24. Reinhard, and A. Drefahl (1999) Handbook for estimating physicochemical properties of organic compounds, John Wiley and Sons, USA.
 
25. K. Mehrotra (1994) “Correlation and prediction of the viscosity of pure hydrocarbons”, The Canadian Journal of Chemical Engineering. 72(3) 554-557.
 
26. E. Daubert, and R. P.Danner (1997) API technical data book-petroleum refining, American Petroleum Institute (API), USA.
 
27. Simanzhenkov, and R. Idem (2003) Crude oil chemistry, Marcel Dekker, USA.
 
28. G. Speight (2001) Handbook of petroleum analysis, John Wiley & Sons, USA.
 
29. S. Magee and Jr. M. M. Mitchell (1993) Fluid catalytic cracking: science and technology, Elsevier Science Publishers, the Netherlands.
 
30. P. Wauquier (1995) Petroleum refining 1. Crude oil, petroleum products, process flowsheets, Édition Technip, Paris.
 
31. R. Riazi and Y. A. Roomi (2001) “Use of the refractive index in the estimation of thermophysical properties of hydrocarbons and petroleum mixtures”, Industrial & Engineering Chemistry Research. 40(8) 1975-1984.
 
32. R. Riazi and Th. E. Daubert (1980) “Prediction of the composition of petroleum fractions”, Industrial & Engineering Chemistry Process Design and Development. 19(2) 289-294.
 
33. Leffler and H. T. Jr. Cullinan (1970) “Variation of liquid diffusion coefficients with composition- Binary systems”, Industrial & Engineering Chemistry Fundamentals. 9(1) 84-88.
 
34. Leffler and H. T. Jr. Cullinan (1970) “Variation of liquid diffusion coefficients with composition- Dilute ternary systems”, Industrial & Engineering Chemistry Fundamentals. 9(1) 88-94.
 
35. P. O’Connell and J. M. Haile (2005) Thermodynamics fundamentals for applications, Cambridge University Press, USA.
 
36. E. Poling, J. M. Prausnitz, and J. P. O’Connell (2001) the properties of gases and liquids, McGraw-Hill, USA.
 
37. Magnussen, P. Rasmussen, and A. Fredenslund (1981) “UNIFAC parameter table for prediction of liquid liquid equilibria”, Industrial & Engineering Chemistry Process Design and Development. 20(2) 331-339.
 
38. A. Ahmad, R. S. Tanwar, R. K. Gupta, and A. Khanna (2004) “Interaction parameters for multi-component aromatic extraction with sulfolane”, Fluid Phase Equilibria. 220(2) 189-198.
 
39. Mukhopadhyay and K. R. Dongaonkar (1983) “Prediction of liquid-liquid equilibriums in multicomponent aromatics extraction systems by use of the unifac group contribution model”, Industrial & Engineering Chemistry Process Design and Development. 22(3) 521-532.
 
41. عباس محمدی، رامین کریم‌زاده، محمدرضا امیدخواه، علی حق‌طلب (1391) "کاربرد کمک‌حلال آب در آروماتیک‌زدائی استخراجی برش نفتای مخلوط پالایشگاه تهران با استفاده از حلال سولفولان"، چهاردهمین کنگره ملی مهندسی شیمی ایران، تهران، ایران.
 
41. 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.
 
42. Chen, L. P. Duan, J. Mi, W. Y. Fei, and A. Ch. Li (2000) “Liquid-liquid equilibria of multi-component systems including n-hexane, n-octane, benzene, toluene, xylene and sulfolane at 298.15 K and atmospheric pressure”, Fluid Phase Equilibria. 173(1):109-119.