vguitВестник Воронежского государственного университета инженерных технологийProceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies2226-910X2310-1202VSUET10.20914/2310-1202-2024-1-219-226vguit-3416Research ArticleХимическая технологияFundamental and Applied chemistry, chemical technologyПолучение высококонцентрированных пропиленовой и пропановой фракций на АГФУ FCCProduction of highly concentrated propylene and propane fractions at the FCC AGFUhttps://orcid.org/0000-0003-0533-9049ПоповС. В.PopovS. V.

к.т.н., доцент, кафедра химии и химической технологии, ул. Миронова, 5, г. Новокуйбышевск, 446200, Россия

Cand. Sci. (Engin.), associate professor, chemistry and chemical technology department, st. Mironova, 5, Novokuibyshevsk, 446200, Russia

svpopov2018@ya.ruПлешаковаН. А.PleshakovaN. A.

к.т.н., доцент, кафедра химии и химической технологии, ул. Миронова, 5, г. Новокуйбышевск, 446200, Россия

Cand. Sci. (Engin.), associate professor, chemistry and chemical technology department, st. Mironova, 5, Novokuibyshevsk, 446200, Russia

napleshakova63@ya.ruМахмудовР. А.MakhmudovR. A.

магистрант, кафедра химии и химической технологии, ул. Миронова, 5, г. Новокуйбышевск, 446200, Россия

master student, chemistry and chemical technology department, st. Mironova, 5, Novokuibyshevsk, 446200, Russia

svpopov2018@ya.ruСамарский государственный технический университет, филиал в г. НовокуйбышевскеSamara State Technical University, branch in Novokuibyshevsk202421032024861219226Copyright © Попов С.В., Плешакова Н.А., Махмудов Р.А., 20242024Попов С.В., Плешакова Н.А., Махмудов Р.А.Popov S.V., Pleshakova N.A., Makhmudov R.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vestnik-vsuet.ru/vguit/article/view/3416

Пропан-пропиленовая фракция имеет широкое использование в промышленности, например в крупнотоннажном процессе алкилирования бензола пропиленом в производстве фенола-ацетона. При этом практический интерес представляет ректификационное концентрирование пропилена из пропан-пропиленовой фракции, вырабатываемой на абсорбционной газофракционирующей установке в составе установки флюид-каталитического крекинга. С целью получения фракции с высоким содержанием пропилена показана возможность включения в технологическую схему АГФУ FCC дополнительной ректификационной колонны для выделения из пропан-пропиленовой фракции пропиленовой (содержание пропилена 99,5% масс.) и пропановой (содержание пропана 98,1 % масс.) фракций. Исследования проводились с использованием моделирующей системы Honeywell UniSim Design. Параметры компонентов фракций рассчитывались по методу Peng-Robinson. Для оценки актуального числа тарелок проектируемой ректификационной колонны номера оптимальной тарелки питания и соответствующего флегмового числа моделировали протекание процесса разделения пропиленовой и пропановой фракций в колонне Short Cut Distillation. Полученные результаты воспроизведены на ректификационной колонне, содержащей 90 трёх-поточных клапанных тарелок (эффективность контактного устройства принята 0,8). Оптимальные технологические и конструкционные параметры ректификационной колонны, обеспечивающие чёткое разделение пропиленовой и пропановой фракций, имеют следующие значения: давление верха и низа колонны Рверх=1600 кПа и Рниз=1650 кПа; температура в конденсаторе Ткон=38,87 °С и в ребойлере Треб=48,52 °С; флегмовое число R=11; тарелка питания Nп=34; расстояние между тарелками 500мм. Приведен температурный профиль по высоте колонны. Модель ректификационной колонны может использоваться для оценки режимных и конструкционных параметров при её промышленном проектировании. Включение предлагаемой колонны в технологическую схему АГФУ FCC позволит получить на предприятии дополнительную экономическую выгоду.

The propane-propylene fraction is widely used in industry, for example in the large-scale process of alkylation of benzene with propylene in the production of phenol-acetone. At the same time, the rectification concentration of propylene from the propane-propylene fraction produced at an absorption gas fractionation plant as part of a fluid catalytic cracking plant is of practical interest. In order to obtain a fraction with a high propylene content, it is shown that an additional distillation column can be included in the technological scheme of the FCC AGFU to separate propylene (propylene content 99.5% by weight) and propane (propane content 98.1% by weight) fractions from propane-propylene. fractions. The research was carried out using the Honeywell UniSim Design modeling system. The parameters of the fraction components were calculated using the Peng-Robinson method. To estimate the actual number of plates of the projected distillation column, the number of the optimal feeding plate and the corresponding phlegm number, the process of separation of propylene and propane fractions in the Short Cut Distillation column was simulated. The results obtained were reproduced on a distillation column containing 90 three-flow valve plates (the efficiency of the contact device was assumed to be 0.8). The optimal technological and structural parameters of the distillation column, which ensure a clear separation of propylene and propane fractions, have the following values: pressure of the top and bottom of the column Rer= 1600 kPa and Rniz = 1650 kPa; temperature in the condenser Tkon = 38.87 °С and in the reboiler Treb =48.52 °С; phlegm number R = 11; power plate Np =34; the distance between the plates is 500mm. The temperature profile of the column height is given. The rectification column model can be used to evaluate the operating and structural parameters in its industrial design. The inclusion of the proposed column in the technological scheme of the FCC AGFU will allow additional economic benefits to be obtained at the enterprise.

каталитический крекингабсорбционная газофракционирующая установкапропан-пропиленовая фракцияректификациямоделированиеHoneywell UniSim Designcatalytic crackingabsorption gas fractionation unitpropane-propylene fractionrectificationmodelingHoneywell UniSim DesignReferencesЕршов Д.С., Хафизов А.Р., Мустафин И.А., Станкевич К.Е. и др. Современное состояние и тенденции развития процесса каталитического крекинга // Фундаментальные исследования. 2017. № 12. С. 282-285.1 Ershov D.S., Khafizov A.R., Mustafin I.A., Stankevich K.E. and others. Current state and development trends of the catalytic cracking process // Fundamental Research. 2017. No. 12. pp. 282-285.Ганцев А.В., Виниченко М.В. Современное состояние и перспективы развития процесса каталитического крекинга нефтяного сырья // Universum: Химия и биология. 2019. № 12(66). URL: http://7universum.com/ru/nature/archive/item/8266Gantsev A.V., Vinichenko M.V. Current state and prospects for the development of the process of catalytic cracking of petroleum feedstock. Universum: Chemistry and biology. 2019. no. 12(66). Available at: http://7universum.com/ru/nature/archive/item/8266 (in Russian).Голубева И.А., Крючков М.В. Нефтегазохимия в России: состояние, проблемы, перспективы развития // Химия и технология топлив и масел. 2021. № 1. С. 49-56.Golubeva I.A., Kryuchkov M.V. Petroleum and gas chemistry in Russia: status, problems, development prospects. Chemistry and technology of fuels and oils. 2021. no. 1. pp. 49-56. (in Russian).Khande A.R., Dasila P.K., Majumder S., Maity P. et al. Recent developments in FCC process and catalysts // Catalysis for Clean Energy and Environmental Sustainability: Petrochemicals and Refining Processes-Volume 2. 2021. P. 65-108. doi: 10.1007/978-3-030-65021-6_3Khande A.R., Dasila P.K., Majumder S., Maity P. et al. Recent developments in FCC process and catalysts. Catalysis for Clean Energy and Environmental Sustainability: Petrochemicals and Refining Processes-Volume 2. 2021. pp. 65-108. doi: 10.1007/978-3-030-65021-6_3Wang Y.-Z. Solubility Parameters of Poly (sulfonyldiphenylene phenylphosphonate) and Its Miscibility with Poly (ethylene terephthalate) // Journal of Polymer Science: Part B: Polymer Physics. 2013. V. 41. P. 2296-2301. doi: 10.1002/polb.10516Wang Y.-Z. Solubility Parameters of Poly (sulfonyldiphenylene phenylphosphonate) and Its Miscibility with Poly (ethylene terephthalate). Journal of Polymer Science: Part B: Polymer Physics. 2013. vol. 41. pp. 2296-2301. doi: 10.1002/polb.10516Xue G., Ji G., Yan H. Morphology and Molecular Motion of Poly (ethylene terephthalate) in Polymer/Oligomer Gel // Macromolecules. 2017. V. 31. P. 7706-7711. doi: 10.1021/ma9802576Xue G., Ji G., Yan H. Morphology and Molecular Motion of Poly (ethylene terephthalate) in Polymer/Oligomer Gel. Macromolecules. 2017. vol. 31. pp. 7706-7711. doi: 10.1021/ma9802576Mamudu A., Elehinafe F., Ishola F., Okoro E. et al. Maximizing Olefins Production from Fluid Catalytic Cracking (FCC) Unit Using Zsm-05 Catalyst for the Nigerian Petrochemical Industry // The United Nations and Sustainable Development Goals. 2022. P. 205-221. doi: 10.1007/978-3-030-95971-5_16Mamudu A., Elehinafe F., Ishola F., Okoro E. et al. Maximizing Olefins Production from Fluid Catalytic Cracking (FCC) Unit Using Zsm-05 Catalyst for the Nigerian Petrochemical Industry. The United Nations and Sustainable Development Goals. 2022. pp. 205-221. doi: 10.1007/978-3-030-95971-5_16Прозорова О.Б., Бурханова Л.Б., Музиров Р.Р., Худайгулова Г.А. Вовлечение пропан-пропиленовой фракции установки каталитического крекинга в сырье блока газоразделения производства этилена и пропилена // Электронный научный журнал Нефтегазовое дело. 2019. №. 6. С. 134-149. doi: 10.17122/ogbus-2019-6-134-149Prozorova O.B., Burkhanova L.B., Muzirov R.R., Khudaygulova G.A. Involvement of the propane-propylene fraction of the catalytic cracking unit in the raw materials of the gas separation unit for the production of ethylene and propylene. Electronic scientific journal Oil and Gas Business. 2019. no. 6. pp. 134-149. doi: 10.17122/ogbus-2019-6-134-149 (in Russian).Артамонова К.В., Прозорова О.Б., Лихачева Н.А., Прозорова С.Ю. Пропан-пропиленовая фракция каталитического крекинга как дополнительный источник сырья для получения пропилена // Электронный научный журнал Нефтегазовое дело. 2021. №. 3. С. 93-109. doi: 10.17122/ogbus-2021-3-93-109Artamonova K.V., Prozorova O.B., Likhacheva N.A., Prozorova S.Y. Propane-propylene fraction of catalytic cracking as an additional source of raw materials for the production of propylene. Electronic scientific journal Oil and Gas Business. 2021. no. 3. pp. 93-109. doi: 10.17122/ogbus-2021-3-93-109 (in Russian).Mammadov Z.A. The use of c1-c4 fractions obtained in catalytic cracking and gradual coking units as raw materials for the production of ethylene and propylene in ep-300 complex // PPOR. 2023. V. 24. №. 3. P. 535-541.Mammadov Z.A. The use of c1-c4 fractions obtained in catalytic cracking and gradual coking units as raw materials for the production of ethylene and propylene in ep-300 complex. PPOR. 2023. vol. 24. no. 3. pp. 535-541.Seabra R., Dias R.O., Regufe M.J., Ribeiro A.M. et al. Propane and Propylene Separation with Carbon Dioxide at Mild Temperatures by Gas-Phase Simulated Moving Bed in Binderfree Zeolite 13X // Industrial & Engineering Chemistry Research. 2023. V. 62. №. 32. P. 12600-12612.Seabra R., Dias R.O., Regufe M.J., Ribeiro A.M. et al. Propane and Propylene Separation with Carbon Dioxide at Mild Temperatures by Gas-Phase Simulated Moving Bed in Binderfree Zeolite 13X. Industrial & Engineering Chemistry Research. 2023. vol. 62. no. 32. pp. 12600-12612.Cruz Valdez J.A., Aviles Martinez A., Vallejo Montesinos J., Perez E. et al. Maximizing Propylene Separation from Propane by Extractive Distillation with Aqueous N-Methyl-2-pyrrolidone as Separating Agent // Chemical Engineering & Technology. 2021. V. 44. №. 9. P. 1726-1736. doi: 10.1002/ceat.202100203Cruz Valdez J.A., Aviles Martinez A., Vallejo Montesinos J., Perez E. et al. Maximizing Propylene Separation from Propane by Extractive Distillation with Aqueous N-Methyl-2-pyrrolidone as Separating Agent. Chemical Engineering & Technology. 2021. vol. 44. no. 9. pp. 1726-1736. doi: 10.1002/ceat.202100203Oliveira-Silva E., de Prada C., Navia D. Simulation platform of an industrial propylene-propane splitter integrated to Advanced Process Control for Real Time Optimization experiments // IFAC-PapersOnLine. 2022. V. 55. №. 7. P. 673-678.Oliveira-Silva E., de Prada C., Navia D. Simulation platform of an industrial propylene-propane splitter integrated to Advanced Process Control for Real Time Optimization experiments. IFAC-PapersOnLine. 2022. vol. 55. no. 7. pp. 673-678.Пат. № 2296736, RU, С07С 7/05, 11/06, 9/08. Способ разделения пропена и пропана / Павлов О.С., Павлов Д.С., Павлов С.Ю. № 20036104239/04; Заявл. 13.02.2006; Опубл. 10.04.2007, Бюл. №10.Pavlov O.S., Pavlov D.S., Pavlov S.Y. Method for separating propene and propane. Patent RF, no. 2296736, 2007.Пат. № 2733380, RU, С07С 7/05, 9/08. Способ выделения пропилена из пропан пропиленовой фракции / Белов Е.А., Белов А.А., Зарипов Р.Т., Минигулов Ф.Г., Сафин Д.Х. № 2020115055; Заявл. 29.04.2020; Опубл. 01.10.2020, Бюл. №28.Belov E.A., Belov A.A., Zaripov R.T., Minigulov F.G., Safin D.Kh. Method for isolating propylene from propane-propylene fraction. Patent RF, no. 2733380, 2020.Лошманов С.В., Попов С.В., Хабибрахманова О.В. Оптимизация содержания пропилена в пропан-пропиленовой фракции, подаваемой на алкилирование бензола с целью получения изопропилбензола // Вестник ВГУИТ. 2022. Т. 84. №4. С. 157-167. doi: 10.20914/2310-1202-2022-4-157-164Loshmanov S.V., Popov S.V., Khabibrakhmanova O.V. Optimization of the propylene content in the propane-propylene fraction fed to the alkylation of benzene to obtain isopropylbenzene. Proccedings of VSUET. 2022. vol. 84. no. 4. pp. 157-167. doi: 10.20914/2310-1202-2022-4-157-164 (in Russian).Palos R., Gutiérrez A., Fernández M.L., Trueba D. et al. Upgrading of heavy coker naphtha by means of catalytic cracking in refinery FCC unit // Fuel processing technology. 2020. V. 205. P. 106454.Palos R., Gutiérrez A., Fernández M.L., Trueba D. et al. Upgrading of heavy coker naphtha by means of catalytic cracking in refinery FCC unit. Fuel processing technology. 2020. vol. 205. pp. 106454.Alabdullah M.A., Gomez A.R., Vittenet J., Bendjeriou-Sedjerari, A.et al. A viewpoint on the refinery of the future: catalyst and process challenges // ACS Catalysis. 2020. V. 10. №. 15. P. 8131-8140. doi: 10.1021/acscatal.0c02209Alabdullah M.A., Gomez A.R., Vittenet J., Bendjeriou-Sedjerari, A.et al. A viewpoint on the refinery of the future: catalyst and process challenges. ACS Catalysis. 2020. vol. 10. no. 15. pp. 8131-8140. doi: 10.1021/acscatal.0c02209Alotibi M.F., Alshammari B.A., Alotaibi M.H., Alotaibi F.M. et al. ZSM-5 zeolite based additive in FCC process: A review on modifications for improving propylene production // Catalysis Surveys from Asia. 2020. V. 24. P. 1-10. doi: 10.1007/s10563-019-09285-1Alotibi M.F., Alshammari B.A., Alotaibi M.H., Alotaibi F.M. et al. ZSM-5 zeolite based additive in FCC process: A review on modifications for improving propylene production. Catalysis Surveys from Asia. 2020. vol. 24. pp. 1-10. doi: 10.1007/s10563-019-09285-1Le-Phuc N., Tran T.V., Phan T.T., Ngo P.T. et al. Efficient processing of crude oil using direct cracking at high temperatures over modified FCC catalysts // Petroleum Science and Technology. 2023. V. 41. №. 24. P. 2391-2401.Le-Phuc N., Tran T.V., Phan T.T., Ngo P.T. et al. Efficient processing of crude oil using direct cracking at high temperatures over modified FCC catalysts. Petroleum Science and Technology. 2023. vol. 41. no. 24. pp. 2391-2401.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.