Coking di residui petroliferi e modellazione di massima di un reattore a letto fluidizzato

In questa tesi viene ampliata ed approfondita la metodologia per la predizione delle reazioni coinvolte nella cinetica di pirolisi di residui petroliferi pesanti, ponendo particolare attenzione all’evoluzione delle specie aromatiche, che costituiscono la frazione di prodotto di maggiore interesse commerciale: le benzine. I processi di pirolisi messi in opera nelle raffinerie coinvolgono un elevato numero di specie chimiche e da qui l’enorme livello di complessità nella modellazione di questi sistemi, che richiedono pertanto l’utilizzo di particolari procedure dette di “lumping” e “delumping” (lump v ~ to put or consider people or things together – OXFORD Advanced Learner’s Dictionary 5th Edition, OXFORD UNIVERSITY PRESS). Attraverso tali metodologie risulta possibile effettuare una trattazione semplificata di cinetiche chimiche complesse, senza perdere aderenza dalla fisica del problema. Partendo dall’esperienza maturata nella creazione di VISPO® e di DECO®, strumenti di calcolo messi a punto per la simulazione dei processi di “Visbreaking” e di “Delayed Coking” rispettivamente, è stato possibile modificare sia la distribuzione dei componenti sia lo schema cinetico per ottenere una migliore descrizione della decomposizione della frazione aromatica includente ora, oltre ai componenti aromatici, anche le olefine aromatiche. A valle della messa a punto dello schema cinetico si è scelto di proporre una modellazione di massima dei reattori a letto fluidizzato in quanto unica alternativa commercialmente valida al processo di Delayed Coking, essendo quest’ultima la tecnologia da maggior tempo affermata. Partendo dai tempi caratteristici del processo di Delayed Coking si è proceduto, attraverso l’utilizzo di una macrocinetica, alla modellazione dei fenomeni che avvengono attorno al granulo termovettore (indipendentemente dal materiale di cui esso sia costituito: sabbia o coke), al fine di ottenere l’evoluzione temporale del parametro operativo più significativo: la temperatura. L’utilizzo di una macrocinetica, se da un lato determina una perdita di aderenza dal problema, dall’altro consente, di fatto, di separare il bilancio materiale dal bilancio termico, permettendo l’ottenimento di una soluzione analitica di quest’ultimo.