مقدمه

با صنعتی شدن جوامع و نیاز روز افزون آن‏ها به محصولات با کاربرد‏های متنوع و رشد تکنولوژی ، باعث گردیده که محققین در ایجاد نیازهای بازار و مواد موجود در طبیعت تعادل برقرار نمایند و راه‏هایی کشف نمایند تا مواد طبیعی به مواد مورد مصرف و نیاز جوامع تبدیل گردد.یکی از مواد اولیه و طبیعی بسیار مهم در زندگی امروزی بشر ، هیدروکربن‏های نفتی هستند ، که از اعماق زمین استخراج می‏گردند و بسته به شرایط ایجاد اولیه و مخازن مربوطه خواص شیمیایی و فیزیکی خاص خود را دارد و در حال حاضر منبع اصلی انرژی و صنعتی در کل جهان شناخته شده و هر روز در رابطه با استفاده بهینه از آن و تولید محصولات مورد نیاز تحقیق و پژوهش انجام می‏پذیرد.یکی از مواد موجود در نفت خام ، نفتا می‏باشد که در تقطیر اولیه نفت خام از قسمت های بالایی برج خارج می‏گردد. این ماده مجموعه ای از هیدروکربن‏ها با تعداد میانگین 8 کربن می‏باشد و به علت وجود ناخالصی و نوع ترکیب شیمیایی آن دارای عدد اکتان بالایی نمی‏باشد و لذا مستقیماً قابل استفاده به صورت بنزین نمی‏باشد. لذا این ماده را در واحد‏های ری‏فرمینگ و با تبدیل کاتالیستی تبدیل به محصول مورد نیاز بازار می‏نمایند.در این واحدها ابتدا ناخالصی‏هایی از قبیل گوگرد و بعضی فلزات و غیره را جدا نموده و سپس در مجاورت کاتالیست آلومینیم روی پایه پلاتین با درجه حرارت و فشار مناسب تغییر آرایش می‏دهند و محصولی با اکتان بالا تولید می‏نمایند. در این بررسی ابتدا اطلاعاتی کلی راجع به نفتا و مشخصات فیزیکی و شیمیایی آن نموده و سپس در رابطه با کاتالیست ‏، ترکیب هیدروکربنی ، انواع آن و نحوه عمل آن مواردی را مطرح می‏نماییم ، سپس در رابطه با تکنولوژی و کاربردهای کاتالیست مطالبی را عنوان می‏نماییم .کاتالیست‏ها یک نقش کلیدی در صنایع بازی می‏کنند و آن بدین علت است که تهیه نمودن کاتالیست ، نقش زیادی در پژوهش‏های کاتالیستی در سال‏های گذشته بازی کرده است.مهمترین روش ، عملکرد مهیاسازی ( preparation ) کاتالیست اشباع‏سازی آن بوده که تمرکز آن روی اولین قدم‏های مهیا‏سازی کاتالیست‏ها است. در این مرحله یک فلز در اتصال با یک اکسید با محوطه سطحی گسترده به منظور ایجاد اجزاء ریز فلزی در یک محدوده سطحی وسیع و قابل انطباق با فلز می باشد.اولین مرحله ، تعیین نقطه صفر بارگذاری ( PZC ) اکسید است. PZC یک PH است که بار خالص سطح اکسید ، صفر است. در محلول هنگامیکه PH بیشتر از PZC هست ، سطح اکسید دارای بار منفی شده و از پروتون خالی می‏شود.وقتی PH کمتر از PZCاست ، سطح دارای بار مثبت شده و پروتون دریافت کرده است. لذا اکسیدها که در محلول قرار گرفته‏اند با PH بالاتر از PZC ، کاتیون‏ها را جذب نموده و اکسیدهائی که در اتصال با محلول با PH کمتر از PZCقرار دارند ، آنیون‏ها را جذب می‏نمایند. مدل زیر می‏تواند توضیحات فوق را نشان می‏دهد.

فهرست مطالب

چکیده………………………………………………………………………… 1
دیباچه………………………………………………………………………… 2

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فصل 1

توسط یک اصلاح کاتالیکی نفتا به ری‏فرمیت تبدیل می‏شود. این فرآیند شامل تغلیظ هیدروکربن‏های دارای اکتان پایین در نفتا به ترکیبات با ارزش‏تری مثل بنزین با اکتان بالا می‏باشد ، که البته بدون تغییر در نقطه جوش می‏باشد. نفتا و ری‏فرمیت مخلوطی از ترکیبات پیچیده‏ای از پارافین ، نفتن و آروماتیک‏های کربنی 〖C_5-C〗_12 می‏باشد. ضمن آن ‏که نفتای حاصل از کراکینگ حرارتی یا کاتالیکی شامل الفین‏ها هم می‏شود. بسته به این‏که نفتا از چه منابعی تهیه شده ‏باشد ، دارای مقداری ترکیبات اضافی شامل سولفور و نیتروژن می‏باشد. این عناصر روی عملکرد کاتالیست و البته روی فلز استفاده شده روی کاتالیست تأثیر‏گذاری منفی دارد. لذا باید تا حد امکان حذف شوند و یا غلظتشان کاهش یابد. ساختار هیدروکربن و همچنین غلظت عناصر اضافی موجود ، تعیین‏کننده کیفیت محصول است ، چه در اصلاح خوراک ذخیره شده و چه در ترکیبات مخلوط بنزین ‏باشد.
بنابراین لزوم استفاده از کاتالیست و البته نوع کاتالیست به شیمی نفتا و ری‏فرمیت بستگی دارد. پس جهت تولید کاتالیست باید خصایص محصول و خوراک مورد بررسی قرار گیرد.
توضیحاتی در مورد نفتا
هیدروکربن ها بیشترین مقدار نفت خام را تشکیل می‏دهند که این مقدار در حدود بالای 97% می‏باشد ، که شامل پارافین‏ها ، نفتن‏ها ، آروماتیک‏ها و یا ساختارهایی از مولکول های سبک گازی (C_1-C_4 ) تا ترکیبات سنگینی همچون واکس‏ها و آسفالتن‏ها می‏باشند. البته به طور طبیعی ترکیبات دیگری همچون 〖 O〗_2 ، N_2 سولفور ، آب ، نمک و همین‏طور مقداری از فلزاتی از قبیل وانادیم ، نیکل و سدیم است. با توجه به ترکیبات مذکور در نفتا دمای جوش نفتا در محدوده 30 الی 200 درجه سلسیوس متغییر می باشد. ترکیبات زائد به طور معمول 15% الی 30% وزن نفت خام را در بر می گیرد. نفتا مستقیماً از برج تقطیر در فشار اتمسفریک حاصل می‏شود. ساختار نفتا
پارافین‏ها یا آلکان‏ها هیدروکربن‏های آلی اشباع می‏باشند و با فرمول عمومی 〖C_n H〗_(2n+2) با زنجیره‏های مستقیم و یا زنجیره های ایزومری ، که به ازای هر کربن در زنجیره ، 30 – 25 درجه سلسیوس دمای جوش ترکیب افزایش خواهد‏یافت. ضمن آنکه هیدروکربن های دراز زنجیره‏ای دمای جوش بالاتری نسبت به هیدروکربن‏های ایزومری با تعداد کربن یکسان دارند. چگالی هم متعاقب همین توضیحات است. اولفین‏ها یا آلکان‏ها ، آلیفاتیک‏های اشباع نشده هستند. مشابه پارافین‏ها اینها هم زنجیره‏های مستقیم و زنجیره‏های شاخه‏دار هستند . مونو الفین‏ها دارای فرمول عمومی ( H_2n C_n ) می‏باشند.
بیشتر فراوانی‏های نفتن در نفت خام از درصد بیشتر ترکیبات تشکیل دهنده نفتن از حلقه‏های 5 و 6 کربنه تشکیل شده است. ضمن این‏که به این حلقه‏ها زنجیره‏های پارافینی هم متصل می‏گردد. نقطه جوش و دانسیته حلقه‏های جدید نسبت به مشابه پارافینی خیلی بالاتر می‏باشد‏. فرمول عمومی آروماتیک‏ها ( C_n H_(2n-6) ) می‏باشد و شامل یک یا چند حلقه غیر اشباع چندگانه است چنانکه در شکل مثال هایی آورده شده است ، این حلقه‏های بنزنی یک زنجیره پارافینی دارند یا با بقیه زنجیره‏های نفتن و آروماتیک‏ها جفت می‏شوند.

آنالیز ساختار نفتا و ری‏فرمیت………………………………………………….. 5
ساختار نفتا ……………………………………………………………………..6
ترکیبات بی شکل از آب و فلزات………………………………………………. 9
تاثیر کاتالیست روی ترکیبات نفتا و کیفیت محصول……………………….. 12
عدد اکتان……………………………………………………………………….. 14
واحد ری‏فرمینگ کاتالیست…………………………………………………….. 17
اثرات ترکیب هیدروکربنی نفتا …………………………………………………19
تاثیرات نفتای شامل سولفور………………………………………………….. 21
روش‏های تحلیل…………………………………………………………………. 22
محدوده تقطیر…………………………………………………………………… 30
آنالیز سولفور و نیتروژن ………………………………………………………….31
تخمین عدد اکتان………………………………………………………………… 34

7

7

فصل 2

شیمی صنایع ری‏فرمینگ به‏طور گسترده‏ای مورد بررسی قرار گرفته است. تمام اطلاعات معتبر بدست آمده از آزمایشات سال های 1960 الی 1970 دوباره تکرار نمی‏شوند و فقط مورد استفاده قرار می‏گیرد.هر واکنش مهمی که در ری‏فرمینگ صورت می‏گیرد ( آروماتیک شدن ، تشکیل حلقه C_5 ، ایزومریزاسیون ) می‏تواند توسط فرآیندهای کاتالیستی با فعالیت فلزی هم صورت گیرد. که این خصایص در زیرفصل‏های همین فصل به چالش کشیده خواهد شد. اندازه‏گیری‏های آزمایشگاهی معمولاً در شرایط دمائی 500 تا 650 درجه کلوین و فشار 1 بار صورت می‏گیرد که پائین‏تر از شرایط صنعتی می‏باشد.ایده ساده‏ای که در مورد aromatization قابل فرض است ، این است که عاری‏سازی H_2 از یک زنجیره باز هیدروکربنی صورت می‏گیرد و یک حلقه‏‏ به وجود می‏آید. برای مثال یک زنجیره مستقیم الفینی که با عاری‏سازی هیدروژن ، یک حلقه شش‏تائی را به‏وجود می‏آورد. با نشان دادن کاتالیست‏های‏ مسموم شده ، توسعه عاری‏سازی H_2 از هپتان به هپتن ، هپتادین و هپتاترین به‏وسیله حلقه‏سازی دنبال خواهد شد.این ایده اخیراً با آروماتیک‏سازی n-octane روی خوشه‏های 〖Cro〗_x یا یون Cr^(3+) به عنوان کاتالیست ، توسط 〖La〗_2 O_3 ثابت خواهد شد. یک ایده خوب دیگر از خانواده کاتالیست‏ها شامل Zr ، Ti و اکسید Hf روی پایه کربن می‏باشد. همچنین به‏صورت غیراسیدی ، Zr⁄C ، Hf⁄C ، Ti⁄C ، که آروماتیک‏هائی با انتخاب‏پذیری بالای 67% از n – هگزان و 92% -80% از ان- اکتان را فراهم خواهد کرد.هگزاترین به عنوان یک واسطه نشان داده می‏شود ، همین‏طور کاتالیست‏های پلاتین ( Pt ) که به‏صورت بخش بخش مورد استفاده قرار می‏گیرد. این مکانیزم سه‏گانه به عنوان یکی از راه‏های ممکن واکنش روی Pt⁄(AL_2 O_3 ) قابل ‏ملاحظه می‏باشد.
هگزاترین مانند یک واسطه غیر پشتیبان روی کاتالیست پلاتینی رادیوتریسر c نشان داده شده است. این مکانیزم ( Triene ) مانند یکی از واکنش‏های ممکن در مسیر Pt⁄(Al_2 O_3 ) و نزدیک به حلقه C_6 خواهد بود.مصرف dienes و rienes به این معنی نخواهد بود که این واسطه‏ها باید در فاز گازی ظاهر شود ، و بیشتر شبیه این است که یک تجمع هیدروکربنی بر روی سطح کاتالیست تولید می‏شود که جذب شیمیایی واکنش را غیرفعال می‏کند. در شرایطی که هیدروژن‏گیری و هیدروژن‏دهی قرار گیرد و اگر آن‏ها به مرحله واکنش سطحی برسد ، پیوند دوگانه یا ایزومریزاسیون سیس – ترانس ممکن است رخ دهد. در این مرحله عدم جذب آن‏ها ممکن است ، از این‏رو هگزان‏ها ، هگزا‏دی‏ان‏ها و غیره ممکن است به عنوان محصولات واسطه به وجود آیند. آن‏ها در فاز گاز نمایان می‏شوند که از محصولات سطح بی هیدروژن و عملیات دفع است. دفع باید با افزایش محصولات واسطه غیر اشباع کمتر شود. از دست دادن هیدروژن سبب به وجود آمدن محصولاتی مانند ایزومرهای سیس و ترین می‏شود. ایزومر سیس هگزاترین سریع حلقوی می‏شود و شانس عملیات دفع در عمل صفر است. به عبارت دیگر ایزومر ترین ، باید قبل از حلقوی شدن ، ایزومره شود و در حین این عملیات ، شانس دفع به صورت گاز بسیار کاهش می‏یابد. همچنین که برای پیشنهاد حلقه‏سازی حرارتی ( گرماگیر ) از واسطه ترین ( Triene ) ، مطلبی از قلم افتاده که اهمیت آن در واکنش‏های ناهمگن قابل مشاهده است.

امکان پذیری مکانیسم واکنش ها ………………………………………………..38

7

7

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فصل 3

بحث آماده‏سازی کاتالیست‏ها برای ری‏فرمینگ نفتا، بحثی از مهیا‏سازی کاتالیست دارای پلاتین می‏باشد. فلز اصلی برای کاتالیست‏های تجاری ری فرمینگ پلاتین می‏باشد. زمانی‏که اولین ریفرمرهای تجاری در اواخر سال 1940 بکار گرفته شد ، از کاتالیست‏هایی که با پایه فلز پلاتین پشتیبانی گردیده استفاده شد ، از آن موقع ارزیابی کاتالیست‏های ری‏فرمینگ مورد توجه و بررسی قرار گرفته است. و البته تمرکز زیادی روی فرمولاسیون شیمیایی وجود داشته اگرچه تغییرات پشتیبانی‏کننده نیز اهمیت داشته است پلاتینیم به‏عنوان یک ترکیب کلیدی باقیمانده است.کاتالیست‏های دو فلز ی در سال 1960 معرفی شد و به‏عنوان اولین عناصر بکار گرفته شده مانند Re ، Sn ، Ge و Ir که یک واکنش داخلی با پلاتین تشکیل داده و در نتیجه کاتالیستی با انتخاب‏پذیری و عملکرد پایداری تهیه برای بنزین ارائه گردید. در این شرایط ، عملیات در فشارهای پایین امکان پذیر می گردد. نوآوری‏های فرآیندی توسعه یافت و مسیر جدیدی برای کاتالیست ری‏فرمینگ شروع گردید. همانطور که در فصل پیشین موردبحث قرار گرفت است ، باقیماندن بیشتر تغییرات فلزی یا کاتالیست‏های چندی فلزی پیش‏بینی شده روی توزیع خوب عملکرد پلاتین بر روی پایه آلومینیوم با یک هالوژن ، ارتقاء یافته است. این هالوژن به‏طور معمول کلرین است و وظیفه آن ایجاد محیط اسیدی است. پیوندهای چند فلزی کاتالیست‏ها در ادبیات علمی فراوان بوده است ، برای بعضی از آن‏ها تجاری شدن گزارش شده است. در همه آن‏ها از پلاتین روی آلومینیوم به‏عنوان یک پایه استفاده خواهد شد. بکارگیری پلاتین توزیع شده یا تبادل در L-Zeolites با تبادل یونی بیشتر یون‏های آلکالین مانند پتاسیم و باریم، نیز بیشتر مورد بررسی بوده است. بکارگیری کاتالیست‏هایL-Zeolites بصورت تجاری بوسیله Chevron و UOP گزارش شده است. علی‏رغم انتخاب بالا برای دی هیدرو سیکلیزیشن از هگزان نرمال و هپتان نرمال از مجموع تعداد واحدهای در سرویس کسر بالایی ندارد ، این ممکن است به حساسیت سمیت ترکیبات سولفور مربوط باشد ، یا یک نیاز به کاهش برای آروماتیک‏ها مانند بنزن است.

آماده سازی کاتالیست‏های ری‏فرمینگ………………………………………………. 44
پایه کاتالیست‏های ری‏فرمینگ………………………………………………………… 46
اسیدیته……………………………………………………………………………….. 49
کاتالیست‏های کلریدی…………………………………………………………………. 53
نتیجه گیری…………………………………………………………………………….. 57
منابع………………………………………………………………………………………59



  مقطع کارشناسی ارشد

بلافاصاله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

قیمت25000تومان

خرید فایل word

قیمت35000تومان