CoMo-bazlı katalizörde dizel yakıtların hidrodesülfürizasyon proseslerinin kinetik çalışması

Dizel taşımacılık araçları için önemli bir yakıt olup Euro V spesifikasyonlarına uygun olarak üretilmelidir. Dizel yakıtlarının kükürt içeriği maksimim 10 ppm olacak şekilde limitlenmiştir ve dizel şarjının kükürt içeriğini düşürmek için ağır desülfürizasyon prosesi uygulanmalıdır. Rafinerileri yüksek miktarda ve kompleks yapılı azot, aromatik, metal ve kükürt bileşenleri içeren çok çeşitli ham petrol şarjlarını işlemektedir. İlave olarak, ham petrolün kalitesi de giderek ağırlaşmaktadır, dolayısıyla rafineride hidrodesülfürizasyon (HDS) prosesleri de dahil olacak şekilde ticari üniteler daha ağır koşullarda çalıştırılmaktadır. Daha aktif katalizörlerin kullanılması, hidrojen tüketiminin arttırılması, operasyon sıcaklık ve basıncının artırılması, reaktörlerin iyileştirilmesi, reaktör ve reaksiyon modellerinin anlaşılması gibi çeşitli değişiklikler rafinerilerde uygulanmaktadır. Ancak, ağır operasyonel koşulların uygulanması hızlı katalizör deaktivasyonuna ve katalizör ömrünün azalmasına neden olmaktadır. Operasyonel koşulları optimize etmek ve katalizör performansını maksimize etmek için hem katalizör aktivitesi takibi hem de katalizör seçim süreçlerinde yeni katalizörlerin taranmasında aktivite kıyaslamasının yapılması aşamalarında, HDS kinetik modelleri önemli bir yere sahiptir. Bu nedenle, dizel şarjlarının farklı operasyonel koşullarındaki HDS prosesinin doğasını anlamak gereklidir. Endüstriyel şarjlara uygulanan görünün HDS kinetiği, farklı çeşitlerde sülfür bileşenleri içeren şarjın özelliğine, hidrokarbon matrisinin yapısına, operasyonel koşullara ve kullanılan katalizörün çeşidine oldukça bağlıdır. Bu nedenle, bir çalışma için belirlenen kinetik parametreler, söz konusu prosese özgüdür. Bu çalışmanın amacı, ticari CoMo/Al2O3 katalizörü kullanılan dizel HDS reaksiyonunda kükürt dağılımı verilerini kullanarak görünen kinetik modelini araştırmaktır. Çalışmanın ilk bölümünde, ticari CoMo/Al2O3 katalizörünü karakterize etmek için çeşitli analiz yöntemleri uygulanmıştır. Çalışmanın ikinci bölümünde, HDS performans testleri sıcaklık, basınç, H2/şarj oranı ve LHSV gibi farklı operasyonel koşullarda yürütülmüştür. Performans testlerini kesintisiz, güvenli ve 7/24 gözetimsiz operasyon sağlayacak şekilde gerçekleştirebilmek için çalışmanın süreci sırasında bir pilot tesis tasarımı, kurulumu ve devreye alma çalışmaları da tamamlanmıştır. Dizel şarjı ve elde edilen dizel ürünleri çok çeşitli metotlarla detaylı olarak analiz edilerek, ürün özelliklerindeki değişimler ve katalizör aktivitesi incelenmiştir. Çalışmanın üçüncü bölümünde, görünen HDS kinetik modelleri, şarj ve ürünün toplam kükürt içerikleri ile n dereceden model yöntemi uygulanarak elde edilmiştir ve literatür ile kıyaslamak için bir referans noktası olarak kullanılmıştır. Çalışmanın dördüncü bölümünde, görünen HDS kinetik modelleri için, CNS-Simdis analizi ile elde edilen kükürt dağılımları verileri kullanılarak, şarj ve ürünler farklı alt-fraksiyonlara bölünmüştür. Ardından alt-fraksiyonların kükürt içerikleri belirlenmiştir ve her bir alt-fraksiyonun kükürt içeriği ile n dereceden model yöntemi uygulanarak her bir alt-fraksiyon için görünen reaksiyon hız mertebesi ve aktivasyon enerjisi elde edilmiştir. Çalışmanın beşinci bölümünde, şarj ve ürünler distilasyon ile fiziki olarak birkaç fraksiyona ayrılmıştır ve elde edilen tüm fraksiyonlar analiz ediştir. Her bir fraksiyona n dereceden model uygulanarak elde edilen sonuçlar, üçüncü bölümdeki sonuçlar ile kıyaslanmıştır.