Titelaufnahme

Titel
Katalysatorvariation in einer vollkontinuierlichen FCC - Pilotanlage mit intern zirkulierender Wirbelschicht / von Philipp Engelhart
VerfasserEngelhart, Philipp
Begutachter / BegutachterinReichhold, Alexander
Erschienen2015
Umfang92 Bl. : Ill., graph. Darst.
HochschulschriftWien, Techn. Univ., Dipl.-Arb., 2015
Anmerkung
Zsfassung in engl. Sprache
SpracheDeutsch
DokumenttypDiplomarbeit
Schlagwörter (DE)Katalysator / Wirbelschicht / FCC
Schlagwörter (EN)catalyst / fluidized bed / FCC
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-72396 Persistent Identifier (URN)
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Katalysatorvariation in einer vollkontinuierlichen FCC - Pilotanlage mit intern zirkulierender Wirbelschicht [6.15 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

FCC-Einheiten sind ein integraler Bestandteil im Raffinerieprozess von Mineralölen in jeder modernen treibstofforientierten Raffinerie und entsprechen dem neuesten Stand der Technik. Bei diesem FCC-Prozess werden in einem Wirbelschichtsystem höhersiedende, langkettige Kohlenstoffwasserstoffe katalytisch in niedersiedende, kurzkettige gespalten. Der FCC-Prozess ist ein essentielles Verfahren, um die Nachfrage an Fahrzeugkraftstoffen (vorrangig Benzin) abdecken zu können. In letzter Zeit nahm auch die Bedeutung der Olefin-Produktion für weitere petrochemische Umsetzungen zu. Am Institut für Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und Technische Biowissenschaften der TU-Wien stehen vollkontinuierliche Pilotanlagen zum katalytischen Cracken mit intern zirkulierender Wirbelschicht zur Verfügung. Mit diesen werden Forschung und Entwicklung im Bereich des FCC-Prozesses vorangetrieben. Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Frage nachgegangen, ob der FCC-Prozess mit Zumischungen eines zweiten individuellen Katalysators durchführbar ist und welche Auswirkungen dies auf das Produktspektrum hat. Die verwendeten Katalysatoren auf Basis von Zeolithen waren NektorTM und ProtAgonTM der Firma Grace-Davison. Jeder dieser Katalysatoren wird standardmäßig jeweils an einem unterschiedlichen Raffineriestandort eingesetzt. Der bei den Versuchen verwendete Feed war unhydriertes Vakuumgasöl aus jener Raffinerie, die standardmäßig NektorTM einsetzt. Zu Beginn wurden fluiddynamische Untersuchungen durchgeführt, gefolgt von Vorversuchen mit Feed. Nach erfolgreichen Grundlagenuntersuchungen wurden die eigentlichen Experimente durchgeführt. Zum Erlangen der Basispunkte wurden die jeweils puren Katalysatoren eingesetzt. Es folgten Crackversuche mit Mischungen mit 15 beziehungsweise 30 Massenprozent Anteil an ProtAgonTM. Sämtliche Mischungsstufen konnten erfolgreich eingesetzt werden. Ihr Einfluss auf das Produktspektrum wurde dargestellt. Die Versuchsergebnisse der puren Katalysatoren geben die vom Hersteller ausgegebenen Spezifikationen wieder. ProtAgonTM ist auf die Bildung gasförmiger Olefine optimiert. NektorTM ist auf die Konversion schwerer und belasteter Einsatzstoffe zu Fahrzeugkraftstoffen ausgelegt. Bei den Mischungsstufen zeigte sich, dass ein annähernd linearer Zusammenhang zwischen dem Mischungsgrad und dem Produktspektrum vorliegt. Vorhandene Abweichungen konnten durch einhergehende fluiddynamische Änderungen erklärt werden. Eine wesentliche Schlussfolgerung aus dieser Arbeit ist, dass das Zumischen des Katalysators ProtAgonTM eine direkte Auswirkung auf das erzielte Produktspektrum von NektorTM hat. Das Zumischen eines zusätzlichen Katalysators bietet eine weitere Möglichkeit, um diesen industriellen Prozess optimieren zu können.

Zusammenfassung (Englisch)

FCC-units are an integral part in the state-of-the-art petroleum refinery process in every modern fuel-orientated refinery. With this FCC-process high boiling, long-chained hydrocarbons are catalytically cracked in a fluidized bed to lower boiling, short-chained hydrocarbons. The FCC-process is an essential technique in order to meet the demand of motor fuels, prior-ranking gasoline. Recently the value of the petroolefines production for subsequent petrochemical conversions augments. At the Institute of Chemical Engineering of the Vienna University of Technology fully continuous FCC-pilot facilities with an internal circulating fluidized bed design are available. With these research and development in the domain of the FCC-process are promoted. Within the scope of these thesis the question was pursued, if the FCC-process is feasible with an admixture of a second individual catalysts and as a consequence of this which impact is has on the product spectrum. The applied zeolite-based catalysts were NektorTM and ProtAgonTM made by Grace-Davison. Each of these catalysts is used by default in a different refinery facility. The feed used for the experiments was non-hydrogenated vacuum gas oil from that refinery, which deploys the catalyst NektorTM by default. At first fluid dynamic examinations were made, followed by preliminary tests with feed. After this successfully proof-of-principle, the actual examinations took place. For the basis points, each catalyst was processed purely. Two cracking examinations were followed with admixtures of 15 and 30 mass fraction of ProtAgonTM respectively. All mixture ratios could be applied successfully. Their impact on the spectrum of products could be depicted. The experimental results of the pure catalysts reflect the designated specifications from the manufacturer. ProtAgonTM is optimized for the formation of gaseous olefins. NektorTM is designed for the conversion of heavy, contaminated feeds to motor fuels. With the blends of catalysts, it becomes apparent that an approximate linear correlation exists between the grade of mixture and the resulted spectrum of products. Present deviations could be exposed with accompanied alteration of fluid dynamics. One essential conclusion of this thesis is, that the admixing of the second catalyst ProtAgonTM has a direct impact on the resulted spectrum of products. The admixing of another catalyst provides an additional opportunity to optimize this industrial process.