CFD applied to hydroconversion of heavy petroleum fractions

Autor: Renato Soccol Junior
Přispěvatelé: Mori, Milton, 1947, Martignoni, Waldir Pedro, Noriler, Dirceu, Silva, Marcela Kotsuka da, D'Avila, Marcos Akira, Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Química, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
Rok vydání: 2016
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron:UNICAMP
Popis: Orientador: Milton Mori Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química Resumo: O hidrocraqueamento de frações pesadas é uma opção de processo extremamente flexível para converter hidrocarbonetos de alto peso molecular em produtos de alto valor comercial. Nesta pesquisa, investigou-se numericamente as características fluidodinâmicas de reatores leito de lama operando sob diferentes regimes de escoamento, concentrações de sólidos particulados, altas pressões, altas temperaturas empregando a técnica CFD. Num primeiro momento, uma análise fluidodinâmica preliminar foi realizada. Nesta, empregou-se a abordagem de duas classes de bolhas para representar a fase gás. Três diferentes casos testes são utilizados para comparar o modelo numérico com dados experimentais, e validar os modelos e a metodologia proposta. Os resultados numéricos mostram boa concordância com os dados experimentais para os perfis de fração volumétrica de gás e velocidade da fase líquida. O modelo permite prever de maneira eficaz o comportamento fluidodinâmico de coluna de bolhas em uma ampla faixa de condições operacionais. Então, esse modelo foi utilizado para simulação do processo de hidrocraqueamento onde avaliaram-se os efeitos da temperatura, quantidade de catalisador e quantidade de gás alimentada sobre a fluidodinâmica e reações, em um contexto estatístico, para determinação das condições operacionais ótimas. Observou-se que a temperatura aumenta a conversão e a produção de compostos leves. A maior quantidade de catalisador promove a formação de compostos leves, enquanto a menor vazão de gás na coluna incrementa a conversão. Em síntese, a metodologia proposta neste trabalho mostrou-se adequada para reproduzir o comportamento fluidodinâmico de reatores leito de lama operando em meio reacional Abstract: The hydrocracking of heavy fractions is an extremely flexible process to converting hydrocarbons with high molecular weight in high commercial value products. In this research, a numerical investigation of the fluid dynamic characteristics of slurry phase reactors operating at different flow regimes, solids concentrations, high pressures and high temperatures using the CFD technique. At first, preliminary fluid dynamics analysis was performed. In this, its used the two bubbles class approach to represent the gas phase. Three different test cases are used to compare the numerical model with experimental data, and validate the models and the methodology proposed. The numerical results show good agreement with the experimental data for the volume fraction and gas velocity of the liquid phase profiles. The model can predict effectively the fluid dynamic behavior of bubble column in a wide range of operating conditions. Then, this model was used to simulate the hydrocracking process, which evaluated the effects of temperature, catalyst consentration and the gas flow rate to the fluid dynamic and reactions in a statistical context, to determine the optimal operating conditions. It was observed that the temperature increases the conversion and the production of lighter compounds. Increased the amount of catalyst promoting formation of lighter compounds, while the smaller gas flow in the column increases the conversion. In summary, the methodology proposed in this study was adequate to reproduce the fluid dynamic behavior of mud bed reactors operating in the reaction medium Doutorado Engenharia Química Doutor em Engenharia Química
Databáze: OpenAIRE
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