بهینه‌سازی فرآیند استخراج نفتالین از نفت سوخت حاصل از کراکینگ در مجتمع پتروشیمی شازند

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی شیمی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اراک، ایران

چکیده

محصول نفت سوخت حاصل از کراکینگ مخلوط پیچیده‌ای از هیدروکربن‌های آروماتیک با میزان 31-13% از نفتالین است که از فرآیند اولفین به‌دست می‌آید. در سال‌های اخیر، کاربردهای جدیدی برای نفتالین خالص و صنعتی توسعه یافته است. بنابراین، بایستی یک روش جایگزین برای تقطیر و هیدروژناسیون کاتالیزوری انتخاب شود، تا هزینه اقتصادی و اثرات زیست محیطی ناشی از افزایش تقاضا برای نفتالین خالص، کاهش یابد. در مطالعه حاضر، مقایسه‌ای میان روش تقطیر و یک فرآیند ترکیبی از بلورینگی و استخراج با حلال، در خالص‌سازی نفتالین از یک نفت سوختی انجام شده است. از طراحی باکس-بنکن به‌عنوان یکی از روش‌های طراحی آزمایش سطح-پاسخ، برای به حداقل رساندن تعداد آزمایش‌ها و بهینه‌سازی فرآیند استفاده گردیده است. خلوص بلورها و بازده نفتالین در فرآیند بلورینگی با دمای بهینه سردسازی C° 25  به‌ترتیب 71/73% و 73/96% به‌دست آمدند که در دماهای پایین‌تر، بازدهی بازیابی نفتالین کمتر خواهد شد. دمای ذوب، بازدهی استخراج و خلوص نفتالین تحت شرایط بهینه (دمای استخراج C° 08/15، نسبت فنول به متانول برابر با 01/1 و نسبت حلال به خوراک برابر با 72/1) به‌ترتیب C° 13/80، 36/97% و 42/99% حاصل شدند. نتایج آماری نشان داد که مدل درجه دوم پاسخ برای پارامترهای مورد مطالعه قابل قبول هستند (0001/0> P-value) و مطابقت زیادی (9989/ 0=R2) بین مدل آماری (طراحی آزمایش) و اطلاعات آزمایشگاهی وجود دارد. به‌علاوه، طبق آنالیز واریانس، دمای استخراج و اثر متقابل آن با پارامتر نسبت فنول به متانول، تأثیر چشم‌گیری برروی دمای ذوب دارند. همچنین مخلوط حلال، قابلیت بازیابی بالایی از متانول و فنول را خواهد داشت. به‌طور کلی، نتایج ما نشان می‌دهد که رویکرد معرفی شده یک روش کارآمد برای تولید نفتالین بومی از نفت سوخت حاصل از کراکینگ است.
 

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Optimization of Naphthalene Extraction from Cracked Fuel Oil (CFO) in Shazand Petrochemical Complex

نویسندگان [English]

  • Alireza Fazlali
  • Vahab Ghalehkhondabi
  • Zeynab Asadi
Department of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, Arak University, Arak, Iran
چکیده [English]

The cracked fuel oil product (CFO) derived from the olefin process is a complex mixture of the polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) with 13 to 31% of naphthalene. In recent years, new applications for industrial and extremely pure naphthalene have been developed. Therefore, an alternative method of the distillation and catalytic hydrogenation must be chosen to reduce the economic cost and environmental impact resulting from the increase in demand for pure naphthalene. In the present study, purification of naphthalene from a CFO using the crystallizations followed by the solvent extraction process has been compared with the distillation method. The Box-Behnken design (BBD) as a method of the response surface methodology (RSM) was applied to minimize the number of runs and process optimization. The crystals’ purity of 73.71% and the crystallization yield of naphthalene of 96.73% have been achieved at an optimum cooling temperature of 25 °C, which at lower temperatures, the yield of naphthalene recovery will be lower. The melting temperature, the extraction yield and the purity of naphthalene were 80.13 °C, 97.36% and 99.42%, respectively under optimum operational conditions of extraction temperature of 15.08 °C, phenol/methanol volume ratio of 1.01, and solvent/feed volume ratio of 1.72. The statistical results indicated that the response surface quadratic model for our parameters was significant (p-value <0.0001) and a perfect correlation (R2=0.9989) between the statistical model (Design-Expert) and experimental data was found. Furthermore, according to the analysis of variance (ANOVA), the temperature of extraction and its interaction with the phenol to methanol volume ratio has a significant impact on the melting temperature. Also, the solvent mixture will be highly recoverable from methanol and phenol. In general, our results suggest that the introduced approach is an efficient and promising technique for producing native naphthalene from CFO.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cracked Fuel Oil
  • Naphthalene
  • Optimization
  • Response Surface Methodology
  • Solvent Extraction

مراجع

[1]. Bohnet M, Ullmann›s encyclopedia of industrial chemistry, 7th ed., Wiley-Vch., 2003. ##
[2]. Matar S, Hatch L F (2001) Chemistry of petrochemical processes, 2nd ed., Elsevier. ##
[3]. Schobert H H, Song C (2002) Chemicals and materials from coal in the 21st century, Fuel, 81, 1, 15-32. ##
[4]. Speight J G (2015) Handbook of petroleum product analysis, 2nd ed., John Wiley and Sons. ##
[5]. Wittcoff H A, Reuben B G, Plotkin J S (2012) Industrial organic chemicals, 3rd ed., John Wiley and Sons. ##
[6]. Hill M, (2012) McGraw-Hill encyclopedia of science and technology, 11th ed., McGraw-Hill Professional. ##
[7]. Tomaszewski R (2018) A comparative study of citations to chemical encyclopedias in scholarly articles: Kirk-Othmer encyclopedia of chemical technology and Ullmann’s encyclopedia of industrial chemistry, Scientometrics, 117, 1: 175-89. ##
[8]. Mignard S, Drouglazet G, Kasztelan S, Cosyns J, Bloch M, Genin R (2001) Process for purifying naphthalene by selective hydrotreatment followed by separation, U.S. Patent: 6217750B1. ##
[9]. Shan G, Liu H, Xing J, Zhang G, Wang K (2004) Separation of polycyclic aromatic compounds from model gasoline by magnetic alumina sorbent based on π-complexation, Industrial and engineering chemistry research, 43, 3: 758-761. ##
[10]. Azpiroz G, Blanco C G, Banciella C (2008) The use of solvents for purifying industrial naphthalene from coal tar distilled oils, Fuel Processing Technology, 89, 2: 111-117. ##
پژوهش نفت
دوره 31، 1400-1 - شماره پیاپی 116
فروردین و اردیبهشت 1400
صفحه 69-82

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار