Τεχνολογίες Αξιολόγησης Καταλυτών HDS ιυλιστηρίων

HTML
DOWNLOAD

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Τεχνολογίες Αξιολόγησης Καταλυτών HDS ιυλιστηρίων"

ŌἈβαδδών Ράγκος
9 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Τεχνολογίες Αξιολόγησης Καταλυτών HDS ιυλιστηρίων Στέλλα Μπεζεργιάννη, Στέλιος Βουσβουκής, και Ιάκωβος Βασάλος Εργαστήριο Περιβαλλοντικών Καυσίµων και Υδρογονανθράκων ( Εθνικό Κέντρο Έρευνας και Τεχνολογικής Ανάπτυξης (Ε.Κ.Ε.Τ.Α.) ΕΚΕΤΑ, 25 Φεβρουαρίου 2006

Καυσίµων και Υδρογονανθράκων (www.lefh.cperi.certh.

2 Οµάδα Υλοποίησης του Έργου Στέλιος Βουσβουκής Στέλλα Μπεζεργιάννη Σπύρος Βουτετάκης Βασίλης ηµητρόπουλος Χρήστος Κόµναρης Φανή Ταχούλα Έλενα Πανοπούλου Γεωργία Τσιώνη έσποινα Πατιάκα Ξανθή Κλαρέντση Τάνια Χαριστίδου Νίκος Γεωργίου Άρης Μουδιώτης Τριαντάφυλλος Τσιλιµπίρας Παναγιώτης Κολιώτσας Τεχνολογίες Αξιολόγησης Καταλυτών HDS ιυλιστηρίων 2

έσποινα Πατιάκα Ξανθή Κλαρέντση Τάνια Χαριστίδου Νίκος Γεωργίου Άρης Μουδιώτης

3 Γιατί Υδρογονοεπεξεργασία; Οι διαδικασίες υδρογονοεπεξεργασίας αναγκαίες... Επιβαρηµένη σύσταση αργού πετρελαίου Θείο, άζωτο, µέταλλα ιεθνείς κανονισµοί Ντίζελ µε 10ppm θείο Για βελτιστοποίηση άλλων διεργασιών διυλιστηρίων Τεχνολογίες Αξιολόγησης Καταλυτών HDS ιυλιστηρίων 3

.. Επιβαρηµένη σύσταση αργού πετρελαίου Θείο, άζωτο, µέταλλα ιεθνείς

4 Υδρογονοεπεξεργασία σε ένα τυπικό διυλιστήριο Ελαφρείς Υδρο/κες C1-C4 Αργό Πετρέλαιο Ατµοσφ. Στήλη Νάφθα Βαρύ Αεριέλαιο Καταλυτική Αναµόρφωση Υδρογονοεπεξεργασία Υδρογονοεπεξεργασία Υδρογονοεπεξεργασία Ισοµερισµός Καταλυτική Πυρόλυση Ισοµερίωµα Αναµόρφωµα Βενζίνη Πολυµερισµός Πολυµερισµού Αλκυλίωµα Αλκυλίωση Βενζίνη Αλκυλίωσης Κηροζίνη απευθείας απόσταξης Ντίζελ απευθείας απόσταξης Βενζίνη καταλυτικής πυρόλυσης Ντίζελ καταλυτικής πυρόλυσης Επεξεργασία και Ανάµειξη Καύσιµο Αέριο Υγραέρια Καύσιµα Αεροπορίας Ντίζελ Αµόλυβδη Βενζίνη Στήλη Κενού Ελαφρύ Αεριέλαιο Κενού Βαρύ Αεριέλαιο Κενού Αναβάθµιση Βαρέων Κλασµάτων Θερµική Κατεργασία Υδρογονοπυρόλυση Επεξεργασία Λιπαντικών Βενζίνη Υδρογονοπυρόλυσης Μεσαία Κλάσµατα Υδρογονοπυρόλυσης Καύσιµο Αέριο και Βενζίνη Θερµικής Κατεργασίας Καύσιµα Θέρµανσης Λιπαντικά Έλαια Κωκ Άσφαλτοι Τεχνολογίες Αξιολόγησης Καταλυτών HDS ιυλιστηρίων 4

Αλκυλίωµα Αλκυλίωση Βενζίνη Αλκυλίωσης Κηροζίνη απευθείας απόσταξης Ντίζελ απευθείας απόσταξης Βενζίνη καταλυτικής πυρόλυσης Ντίζελ καταλυτικής πυρόλυσης Επεξεργασία και Ανάµειξη Καύσιµο Αέριο

5 Βιοµηχανική Μονάδα HDS ΑΠΑΕΡΙΑ ΓΙΑ ΚΑΥΣΗ ΑΝΑΚΥΚΛΩΣΗ Η 2 ΑΕΡΙΑ ΤΡΟΦΟ ΟΣΙΑ ΑΝΤΙ ΡΑΣΤΗΡΑΣ Η 2 ΝΑΦΘΑ ΑΠΟΓΥΜΝΩΤΗΣ ΤΡΟΦΟ ΟΣΙΑΣ ΦΟΥΡΝΟΣ ΑΕΡΙΑ ΠΥΡΓΟΣ ΑΠΟΣΤΑΞΗΣ ΝΤΙΖΕΛ ΙΑΧΩΡΙΣΤΗΣ ΥΨΗΛΗΣ ΠΙΕΣΗΣ ΙΑΧΩΡΙΣΤΗΣ ΧΑΜΗΛΗΣ ΠΙΕΣΗΣ Η 2 Ο Η 2 ΕΚΠΛΥΣΗ ΜΕ Η 2 Ο Καταλύτης HDS Τεχνολογίες Αξιολόγησης Καταλυτών HDS ιυλιστηρίων 5

ΑΠΟΣΤΑΞΗΣ ΝΤΙΖΕΛ ΙΑΧΩΡΙΣΤΗΣ ΥΨΗΛΗΣ ΠΙΕΣΗΣ ΙΑΧΩΡΙΣΤΗΣ ΧΑΜΗΛΗΣ ΠΙΕΣΗΣ Η 2 Ο Η

6 Επιλογή Καταλυτών Ελάττωση της περιεκτικότητα σε θείο και άζωτο του προϊόντος υδρογονοεπεξεργασίας Χρήση αργού πετρελαίου υποβαθµισµένης ποιότητας Βελτίωση της τροφοδοσία σε µονάδες που ακολουθούν Καταλυτικής πυρόλυσης (FCC), υδρογονοπυρόλυσης (HDC), κτλ Αύξηση της διάρκειας του κύκλου ζωής της υδρογοεπεξεργασίας Ευελιξία όσον αφορά την αντικατάσταση καταλυτών σε καταλυτικές µονάδες Λειτουργία υδρογόνωσης σε πιο σοβαρές συνθήκες Τεχνολογίες Αξιολόγησης Καταλυτών HDS ιυλιστηρίων 6

υδρογονοπυρόλυσης (HDC), κτλ Αύξηση της διάρκειας του κύκλου ζωής της υδρογοεπεξεργασίας Ευελιξία όσον αφορά την

7 Πιλοτική Μονάδα HDS AU-55 H 2 οχείο τροφοδοσίας Αντλία τροφοδοσίας Αντιδραστήρας Αέρια Αντλία Ruska Ν 2 Αριθµός αντιδραστήρων 4 Όγκος αντιδραστήρα 350ml ιάµετρος αντιδραστήρα mm Πίεση λειτουργίας barg Θερµοκρασία λειτουργίας o C Ροή τροφοδοσίας ml/h ιαχωριστής Χαµηλής Πίεσης Υγρό Προϊόν Ύψος αντιδραστήρα 902 mm Ροή αερίου (H 2 ) 0-54 nl/h Τεχνολογίες Αξιολόγησης Καταλυτών HDS ιυλιστηρίων 7

23 mm Πίεση λειτουργίας 2-165 barg Θερµοκρασία λειτουργίας 20-760 o C Ροή τροφοδοσίας 1-190 ml/h

8 ΗΜονάδαAU-55 στο ΕΠΚΥ Τεχνολογίες Αξιολόγησης Καταλυτών HDS ιυλιστηρίων 8

9 ΗΜονάδαAU-55 στο ΕΠΚΥ Τεχνολογίες Αξιολόγησης Καταλυτών HDS ιυλιστηρίων 9

10 Τροφοδοσία Πειραµάτων HDS Τυπικό αεριέλαιο Ηίδιατροφοδοσίαγιατην αξιολόγηση 11 καταλυτών HDS Ειδικό βάρος Θείο (% κ.β.) Άζωτο (ppm) Υδρογόνο (% κ.β.) Άνθρακας (% κ.β.) Αρωµατικές ενώσεις (% κ.β.) 0,857 0, ,0 12,84 85,33 31,1 IBP 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% FBP T( C) 151,8 240,5 266,7 282,0 296,2 308,5 322,0 338,3 355,8 376,7 424,3 Τεχνολογίες Αξιολόγησης Καταλυτών HDS ιυλιστηρίων 10

0,857 0,788 123,0 12,84 85,33 31,1 IBP 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% FBP T( C) 151,8 240,5

11 Λειτουργικές Συνθήκες Πειραµάτων Θερµοκρασία ( C) Πίεση (barg) Θερµοκρασία Πίεση διαφορετικές λειτουργικές συνθήκες: -4 υψηλής πίεσης (56 barg) -4 χαµηλές πίεσης (32 barg) -2 υψηλής ροής αερίου (3000 scf/lb) -2για έλεγχο δραστικότητας Ηµέρες λειτουργίας Τεχνολογίες Αξιολόγησης Καταλυτών HDS ιυλιστηρίων 11

λειτουργικές συνθήκες: -4 υψηλής πίεσης (56 barg) -4 χαµηλές πίεσης (32 barg) -2 υψηλής ροής αερίου

12 Συγκριτικά Αποτελέσµατα HDS Περιεκτικότητα S προϊόντος (ppm κ.β.) CoMo catalyst LHSV = 1 87,1 76,7 NiMo catalyst LHSV = 2 10,0 10,7 33,6 78,2 126, ,6 Ln (S προϊόντος / S τροφοδοσίας) 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 0,0-1,0-2,0-3,0-4,0-5,0-6,0-7,0-8,0 CoMo Αρχή κύκλου CoMo Τέλος κύκλου NiMo Αρχή κύκλου NiMo Τέλος κύκλου 1/LHSV Ηµέρες λειτουργίας CoMo καταλύτες πιο αποτελεσµατικοί από NiMo για διεργασίες HDS ιαφορετική ενεργότητα CoMo & NiMo κατά τη διάρκεια του πειράµατος Σχετική Ενεργότητα Όγκου (RVA) 0,96 1,00 0,85 0,52 CoMo NiMo Αρχή κύκλου Τέλος κύκλου Στάδιο κύκλου ζωής καταλύτη Τεχνολογίες Αξιολόγησης Καταλυτών HDS ιυλιστηρίων 12

0,0-1,0-2,0-3,0-4,0-5,0-6,0-7,0-8,0 CoMo Αρχή κύκλου CoMo Τέλος κύκλου NiMo Αρχή κύκλου NiMo Τέλος κύκλου 1/LHSV Ηµέρες λειτουργίας CoMo καταλύτες πιο

13 Συγκριτικά Αποτελέσµατα HDN Περιεκτικότητα N προϊόντος (ppm κ.β.) CoMo catalyst LHSV = NiMo catalyst LHSV = 2 12,2 3,3 2,5 2,0 4, Ηµέρες λειτουργίας 25,3 Ln (Ν προϊόντος / Ν τροφοδοσίας) 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 0,0-0,5-1,0-1,5-2,0-2,5-3,0-3,5-4,0-4,5 CoMo Αρχή κύκλου CoMo Τέλος κύκλου NiMo Αρχή κύκλου 1/LHSV NiMo πιο αποτελεσµατικοί στην αρχή των πειραµάτων από NiMo καταλύτες όσον αφορά HDN Οι NiMo απενεργοποιούνται γρηγορότερα από τους CoMo Σχετική Ενεργότητα Όγκου (RVA) 0,50 1,00 0,29 0,40 Αρχή κύκλου Τέλος κύκλου Στάδιο κύκλου ζωής καταλύτη Τεχνολογίες Αξιολόγησης Καταλυτών HDS ιυλιστηρίων 13

Τέλος κύκλου NiMo Αρχή κύκλου 1/LHSV NiMo πιο αποτελεσµατικοί στην αρχή των πειραµάτων από NiMo καταλύτες όσον αφορά HDN Οι NiMo απενεργοποιούνται

14 Σύγκριση ραστικότητας S 400 (ppm) National Petrochemical & Refiners Association (NPRA) Τεχνολογίες Αξιολόγησης Καταλυτών HDS ιυλιστηρίων 14

15 Ακρίβεια Αποτελεσµάτων Ανάλυση µεταβλητότητας της δραστικότητας HDS σε υψηλή πίεση National Petrochemical & Refiners Association (NPRA) Τεχνολογίες Αξιολόγησης Καταλυτών HDS ιυλιστηρίων 15

6 National Petrochemical & Refiners Association

16 Αξιολόγηση Ανταγωνιστικών ραστικότεροι καταλύτες Καταλυτών 5 ραστικότητα 0 Α Β Γ Ε ΣΤ Ζ Η Θ Ι Κ Καταλύτης National Petrochemical & Refiners Association (NPRA) Τεχνολογίες Αξιολόγησης Καταλυτών HDS ιυλιστηρίων 16

17 Προσφορά Υπηρεσιών HDS ΕΤΑΙΡΙΑ ΤΙΤΛΟΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΟΣ ΠΡΟΫΠΟΛΟΓΙ ΣΜΟΣ ΗΜΕΡ/ΝΙΑ ΕΝΑΡΞΗΣ ΗΜΕΡ/ΝΙΑ ΛΗΞΗΣ AKZO Refining Catalyst Testing Programme between Amoco- CERTH $ ,00 1/1/2001 1/1/2004 Naphtha Testing , Testing of 2 hydrotreating catalysts $ ,00 1/6/2003 AXENS AXENS S.A. - GROUP OF TECHNOLOGIES ,00 7/1/ /12/2005 Catalyst Testing Program ,00 1/1/ /1/2005 Conduct of Pilot Plant trials in Greece $ ,00 31/12/ /12/2005 BP BPCPU-SERVICE $ ,00 ΒP WEST COAST PRODUCTS LLC $ , Refining Catalyst Testing Program (BP Products North America Inc.) $ ,00 1/1/ /12/2006 BP ALASKA: Testing services between BP Exploration (Alaska) Inc. and CERTH $ ,00 1/2/ /4/2005 Quality control for BP references $ ,00 14/4/ /5/2005 Testing of TNK Catalysts $ ,00 1/6/ /7/2005 Accelerated Deactivation of Novel Feedstocks $ ,00 1/1/ /7/2005 H : F : Modelling study ,00 14/7/2005 5/11/2005 Τεχνολογίες Αξιολόγησης Καταλυτών HDS ιυλιστηρίων 17

511,00 7/1/2002 31/12/2005 Catalyst Testing Program 105.226,00 1/1/2003 31/1/2005 Conduct of Pilot Plant trials in Greece $ 295.000,00 31/12/2004 31/12/2005 BP BPCPU-SERVICE $ 48.

18 Βελτίωση Υποδοµών ΠΕ-15: Αναβάθµιση Κτιριακής Υποδοµής ΕΠΚΥ. Αναβάθµιση εξοπλισµού υποδοµής εργαστηρίου. Μεθοδολογία Ανάπτυξης Τεχνολογίας ΠΕ-4: Σχεδιασµός κατασκευή και λειτουργία πειραµατικών µονάδων διαφορετικής κλίµακας µε στόχο τη καταλυτική πυρόλυση υδρογονανθράκων Πιλοτικές Εγκαταστάσεις ΠΕ-5: Σχεδιασµός κατασκευή και λειτουργία πειραµατικής µονάδας µε στόχο κινητικές µελέτες υδρογόνωσης κλασµάτων πετρελαίου Ανάπτυξη Τεχνογνωσίας ΠΕ-1: Χαρακτηρισµός ετερογενών καταλυτών Εργαστηριακές οκιµές (Bench Scale) ΠΕ-3: Μηχανιστικές και κινητικές µελέτες καταλυτών καταλυτικής πυρόλυσης ΠΕ-2: Φυσικοχηµικός χαρακτηρισµός υγρών και αερίων υδρογονανθράκων Υπηρεσίες ΠΕ-12: Προσφορά υπηρεσιών αξιολόγησης καταλυτών διυλιστηρίου ΠΕ-13: Προσφορά υπηρεσιών µέσω διαδυκτίου ΠΕ-6: Μέτρηση της ενεργότητας και εκλεκτικότητας καταλυτών FCC µετά απο απενεργοποίηση σε εργαστηριακούς και πιλοτικούς αντιδραστήρες ΠΕ-8: Ανάπτυξη τεχνολογίας αποµάκρυνσης θείου σε βενζίνη FCC κατα τη διεργασία ΠΕ-7: Συσχέτιση της ενεργότητας και εκλεκτικότητας καταλυτών FCC µε τις ιδιότητες των καταλυτών και της τροφοδοσίας ΠΕ-9: Μέτρηση της ενεργότητας και συγκριτική αξιολόγηση καταλυτών HDS σε πιλοτικούς αντιδραστήρες ως συνάρτηση παραµέτρων λειτουργίας Πιστοποίηση ISO/IEC ΠΕ-14: Οργάνωση εργαστηρίου ΕΠΚY για σύστηµα διαπίστευσης EN ISO/IEC ΠΕ-10: Ανάπτυξη κινητικών µοντέλων και µοντέλων αντιδραστήρων µε βάση δεδοµένα που λαµβάνονται απο πιλοτικές µονάδες Ανάπτυξη Λογισµικού ΠΕ-11: Σχεδιασµός κατασκευή και λειτουργία πειραµατικής µονάδας µε στόχο κινητικές µελέτες υδρογόνωσης κλασµάτων πετρελαίου Τεχνολογίες Αξιολόγησης Καταλυτών HDS ιυλιστηρίων 18

Σχεδιασµός κατασκευή και λειτουργία πειραµατικής µονάδας µε στόχο κινητικές µελέτες υδρογόνωσης κλασµάτων πετρελαίου Ανάπτυξη Τεχνογνωσίας ΠΕ-1: Χαρακτηρισµός ετερογενών καταλυτών Εργαστηριακές

19 Συµπεράσµατα Ανάπτυξη υποδοµών και τεχνογνωσίας για αξιολόγηση καταλυτών HDS Σύγκριση 11 εµπορικών καταλυτών HDS CoMo καταλύτες έναντι NiMo καταλύτες Ανάλυση παραγόντων δραστικότητας καταλυτών HDS, HDN Χρόνος διεξαγωγής πειράµατος Συνθήκες λειτουργίας Τεχνολογίες Αξιολόγησης Καταλυτών HDS ιυλιστηρίων 19

καταλύτες Ανάλυση παραγόντων δραστικότητας καταλυτών HDS, HDN Χρόνος

20 Το επόµενο βήµα... Βελτιστοποίηση διεργασιών υδρογονοαποθείωσης και υδρογονοαπαζώτωσης Μοντελοποίηση HDS, HDN ιεύρυνση σε άλλες διεργασίες υδρογονοεπεξεργασίας Υδρογονοπυρόλυση Fischer-Tropsch (βιοκαύσιµα 2 ης γενιάς) Τεχνολογίες Αξιολόγησης Καταλυτών HDS ιυλιστηρίων 20

21 Ευχαριστίες ΓΓΕΤ Προσωπικό ΕΠΚΥ Κ. ρακάκη. Θεοδωρόπουλος Π. Ιωαννίδης Ν. Γεωργίου Ε. Καραντώνης Α. Μουδιώτης BP North America (George Hoekstra) Akzo Nobel (Eelko Brevoord) BP Nerefco (Ronald Blok) BP (Keith Holder, Tom Knox) Μέλη ικτύου BP Hydroprocessing Εταιρίες Καταλυτών: Akzo Nobel, Axens, Criterion, Grace / ART, Haldor Topsoe, Tricat Τεχνολογίες Αξιολόγησης Καταλυτών HDS ιυλιστηρίων 21

Σχετικά έγγραφα

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ. Τίτλος έργου : ΑΝΑΠΤΥΞΗ. Βιοµηχανία» και επιτεύγµατα υλοποιήθηκε στο ΕΠΚΥ» «Στόχοι. Επιστηµονικός Υπεύθυνος: Ιάκωβος Α.

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ. Τίτλος έργου : ΑΝΑΠΤΥΞΗ. Βιοµηχανία» και επιτεύγµατα υλοποιήθηκε στο ΕΠΚΥ» «Στόχοι. Επιστηµονικός Υπεύθυνος: Ιάκωβος Α. ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ ΓΕΝΙΚΗ ΓΡΑΜΜΑΤΕΙΑ ΕΡΕΥΝΑΣ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ Τίτλος έργου : ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΗΜΟΣΙΩΝ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΩΝ ΦΟΡΕΩΝ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ «ΑΚΜΩΝ» Τίτλος υποέργου : «Εφαρµογή Τεχνολογίας Αξιολόγησης Καταλυτών για την Πετρελαϊκή