Desenvolvimento de modelo matemático do sistema reacional de uma unidade industrial de reforma catalítica de nafta com leito móvel.

• Main Author: Carolina May Rodrigues
• Other Authors: Rita Maria de Brito Alves
• Language: Portuguese
• Published: Universidade de São Paulo 2014
• Subjects: Aromáticos; Modelagem cinética; Nafta; Reforma catalítica; Aromatics; Catalytic reforming; Kinetic modeling; Naphtha
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-26122014-165542/

Reforma catalítica de nafta é um dos processos mais importantes para a produção de gasolina de alta octanagem, hidrocarbonetos aromáticos e hidrogênio na indústria de petróleo e petroquímica. Para predizer os rendimentos e as propriedades dos produtos ou mesmo melhorar as condições de processo é recomendado descrever o processo matematicamente em termos de modelos cinéticos. A nafta tem um grande número de compostos com número de carbonos variando de cinco a doze, assim, um modelo considerando todos os componentes e reações, é complexo. Modelos baseados em lumps costumam agrupar os compostos em isômeros de mesma natureza. Neste trabalho, é proposto um modelo cinético de uma unidade comercial de reforma catalítica com regeneração contínua de catalisador (CCR Continuous Catalyst Regeneration) capaz de predizer o perfil de temperatura e a de composição dos produtos ao longo do reator. O modelo é baseado na análise de hidrocarbonetos parafínicos, naftênicos e aromáticos e na temperatura de carga. A cinética envolve 24 reações modeladas como de pseudo-primeira ordem e 19 componentes. Os parâmetros cinéticos foram estimados usando dados de uma unidade da Petrobras, localizada em Cubatão-SP. O modelo proposto descreve a operação de quatro reatores com fluxo radial representando-os como um reator de fluxo pistonado (PFR Plug Flow Reactor), pois nas condições de operação os efeitos de dispersão radial e axial são assumidos desprezíveis. Os resultados mostram que o modelo pode ser usado para prever os rendimentos de benzeno, tolueno, xileno e hidrogênio. Para os demais compostos os resultados demonstram a necessidade de sofisticação da abordagem. O modelo representa de forma adequada a variação da concentração dos compostos e da temperatura ao longo do inventário de catalisador. === Naphtha catalytic reforming is one of the most important processes for producing high octane gasoline, aromatic products and hydrogen in petroleum and petrochemical industries. To predict yield and properties of the products or even improve the process conditions it is recommended to mathematically describe the process in terms of kinetic models. The naphtha feedstock has a large number of compounds with carbon number ranging from five to twelve. Thus, a detailed kinetic model considering all the components and reactions is complex. Lumping models are used to group the compounds in terms of isomers of the same nature. A kinetic and reactor model of a commercial naphtha continuous catalytic reforming process is proposed to predict temperature profile and products composition. The model is based on paraffins, naphthenes and aromatics analysis and reformer inlet temperature. Kinetics involves 24 pseudo-first-order rate reactions with 19 compounds. All parameters were estimated from industrial data of a Petrobras Refinery at Cubatão-SP. The reactor model describes four radial flow reactors represented by a PFR, due to the fact that under typical reformer operating conditions, radial and axial dispersion effects were found to be negligible. Simulation results demonstrate good agreements between model predictions and actual plant data for benzene, toluene, xylenes and hydrogen. For the remaining compounds, the model output suggests the need for approach sophistication. Nevertheless, the model adequately represents