Propane dehydrogenation for propylene production : Oleflex and membrane-assisted systems

This thesis focuses on the study of propane dehydrogenation (PDH) process, specifically the Oleflex plant. The key performance indicators (KPIs) of the plant were evaluated, based on the MACBETH project's defined subcategories: reactor (conversion yield, selectivity, and space-time yield) and plant (primary energy consumption, purity, and GHG emissions). To assess the plant's performance, Aspen simulation software was used to simulate the kinetics of the reaction in the R-Plug model. The kinetics of the side reactions were also implemented. In the standard Oleflex plant membrane technology for hydrogen separation was introduced. A custom model developed in ACM was imported into Aspen Plus. The study found that the membrane configuration resulted in improved plant performance, the specific production of propylene in fact increased by 16% and so the specific primary energy consumption dropped from 7.15 to 6.72 kWh/kg_propy. The thesis provides a comprehensive evaluation of the Oleflex plant and the potential integration of membrane technology, offering insights into ways to improve PDH plant performance.

Questa tesi si concentra sullo studio del processo di deidrogenazione del propano (PDH), in particolare sull'impianto industriale Oleflex. Sono stati valutati gli indicatori chiave di prestazione (KPI) dell'impianto, sulla base delle sottocategorie definite dal progetto MACBETH: per quanto riguarda il reattore sono la conversione, la selettività e il rendimento spazio-temporale; per quanto riguarda l'impianto sono il consumo di energia primaria, la purezza del prodotto e le emissioni di gas serra. Per valutare le prestazioni dell'impianto, è stato utilizzato il software di simulazione Aspen, per implementare la cinetica della reazione il modello R-Plug. È stata implementata anche la cinetica delle "side reaction". E' stata poi integrata nell'impianto la tecnologia a membrane per la separazione dell'idrogeno. Un modello ad hoc sviluppato in ACM è stato importato in Aspen Plus. Lo studio ha rilevato che la configurazione della membrana ha comportato un miglioramento delle prestazioni dell'impianto la produzione specifica di propilene è infatti aumentata del 16 % rispetto all'impianto oleflex standard e il consumo specifico di energia primaria è passato da 7.15 a 6.72 kWh/kg_propy. La tesi fornisce una valutazione completa dell'impianto Oleflex e della potenziale integrazione della tecnologia a membrana, offrendo approfondimenti su modalità per migliorare le prestazioni dell'impianto PDH.