آناليز ترموديناميكي شكست حرارتي اتان به منظور توليد اولفين هاي سبك

Thermodynamic Analysis of Thermal Cracking of Ethane for Light Olefins Production

در اين مقاله، واكنش هاي فرايند شكست حرارتي اتان به منظور توليد اولفين هاي سبك از ديدگاه ترموديناميكي تجزيه و تحليل شد. ميزان پيشرفت واكنش هاي فرايند شكست حرارتي اتان از طريق بررسي وابستگي انرژي آزاد گيبس آن ها به دماي واكنش مورد بررسي قرار گرفت. به منظور مدل سازي اين فرايند، از روش حداقل سازي انرژي آزاد گيبس بهره گرفته شد. تاثير نسبت بخار آب به اتان در جريان خوراك و دماي واكنش بر روي ميزان بازده توليد اولفين هاي سبك و نيز توزيع محصولات جانبي ارزيابي شد. نتايج نشان داد كه با افزايش ميزان بخار آب به اتان، از ميزان بازده اولفين هاي سبك كاسته مي شود. علاوه بر اين، روند تغييرات بازده اولفين ها نسبت به افزايش دما غيرخطي بوده و در دماي K950 به بيشترين ميزان خود (27درصد) مي رسد. در ادامه، با افزايش بيشتر دما، از ميزان بازده اولفين ها كاسته شده و در دماي K1300 به 11درصد مي رسد. با افزايش دما، ميزان توليد اتيلن روند افزايشي داشت. از سوي ديگر، ميزان توليد پروپيلن، در ابتدا، افزايش يافته و سپس، با افزايش بيشتر دما، كاهش مي يابد. بررسي انتخاب پذيري هيدروژن در ميان محصولات توليدي نشان داد كه با افزايش محتواي بخار آب در خوراك، به دليل انجام واكنش ريفورمينگ اتان، ميزان توليد هيدروژن افزايش مي يابد.

In this paper, the reactions of thermal cracking of ethane for light olefins production have been investigated thermodynamically. The process of thermal cracking of ethane has been evaluated by investigating the dependency of Gibbs free energy to the temperature. In order to model this process, Gibbs free energy minimization method has been used. Effects of steam to ethane ratio in feed stream and reaction temperature on the ligh olefins yield and product distribution have been investigated. Results showed that with increasing steam to ethane ratio, the light olefins yields decreased. Furthermore, light olefins variation in the investigated temperature range has a volcano shaped trend and the highest olefins yield can be obtained at 950K (27wt%). As temperature was increased, the ethylene production increased. On the other hand, propylene yield increased at first and then decreased for higher temperatures. Hydrogen selectivity increased with enhancement of steam content in the feed stream, which can be ascribed to ethane reforming reaction