Method for obtaining chemical hydrogen consumption of heavy oil hydrocracking

• Main Author: Saajanlehto, Meri
• Other Authors: Aittamaa, Juhani, Kunnas, Joni, Teknillinen korkeakoulu, Helsinki University of Technology, Kemian laitos, Hurme, Markku, Aalto-yliopisto, Aalto University
• Format: Master Thesis
• Language: Finnish
• Published: 2009
• Subjects: heavy oil; hydrocracking process; solubility of hydrogen; chemical hydrogen consumption; raskasöljy; vetykrakkausprosessi; vedyn liukoisuus; kemiallinen vedynkulutus; Athabascan
• Online Access: https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/96787

Tutkimuskohteena olleen pohjaöljyn vetykrakkausprosessin reaktioihin kuluvan vedyn määrää ei ole aikaisemmin selvitetty, eikä ole ollut menetelmää sen selvittämiseksi. Kemiallisen vedynkulutuksen määrä on tärkeää tietää, koska vetysyöttö on annettu suhteessa kuluneeseen vedyn määrään. Koska kulunut vedyn määrä ei ole ollut tiedossa, vetysyöttö on arvioitu yläkanttiin. Lisäksi kuluneen vedyn määrän avulla voidaan arvioida prosessin toimintakykyä. Työssä kehitettiin menetelmä, jolla lasketaan pohjaöljyn vetykrakkausprosessin kemiallinen vedynkulutus. Työn kirjallisuusosassa käsitellään pohjaöljyn vetykrakkausprosessia ja reaktoria sekä reaktorissa tapahtuvia reaktioita. Kirjallisuusosassa käsitellään myös pohjaöljyn komponentteja ja ominaisuuksia. Vedyn liukoisuudesta hiilivetyihin käsitellään teoria ja esitellään kirjallisuudesta löytyneitä tutkimustuloksia. Työn soveltavassa osassa tutkimuskohteelle muodostettiin kokonais- ja vetytase kemiallisen vedynkulutuksen selvittämiseksi. Vedyn virtausmäärä laskettiin kokonaisvirtauksista ja virtojen koostumuksista. Täsmäämällä vetytase laskettiin kulunut vedyn määrä. Kehitetyn menetelmän pohjalta tehtiin laskentatyökalu. Menetelmää sovellettiin todelliseen tilanteeseen ja havaittiin, että kemiallinen vedynkulutus oli tarkasteluajalla pienempi kuin prosessin suunnittelutaseissa käytetty. Menetelmää ja sillä laskettuja tuloksia tarkastellessa tulee ottaa huomioon, että jokaisessa virtausmittauksessa ja laboratorioanalyysissä on virhettä, jotka aiheuttavat epätarkkuutta taseisiin ja edelleen laskettuun kemialliseen vedynkulutukseen Vetytaseen kannalta oleellista on vedyn liukoisuus öljyvirtoihin. Soave-Redlich-Kwong:in ja Peng-Robinsonin tilanyhtälöillä sekä Riazin et al. kehittämällä laskentamenetelmällä kokeiltiin laskea vedyn liukoisuutta raskaisiin hiilivetyihin. Mikään edellä mainituista malleista ei toiminut tyydyttävästi malliaineena olleelle Athabascan bitumille.