VEGYIPARI BENZIN SŰRŰSÉGÉNEK HŐMÉRSÉKLETFÜGGÉSE A KOMPONENS-ÖSSZETÉTEL FIGYELEMBEVÉTELÉVEL



Hasonló dokumentumok
Olefingyártás indító lépése

3515 Miskolc-Egyetemváros 2 TVK NyRt. Olefin Üzemcsoport. tuncyyy0122@gmail.com; kerezsi@tvk.hu; kemjutka@uni-miskolc.hu

Veszprémi Egyetem, Ásványolaj- és Széntechnológiai Tanszék

Matematikai alapok és valószínőségszámítás. Középértékek és szóródási mutatók

Biomatematika 12. Szent István Egyetem Állatorvos-tudományi Kar. Fodor János

STATISZTIKA. András hármas. Éva ötös. Nóri négyes. 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 ANNA BÉLA CILI 0,5 MAGY. MAT. TÖRT. KÉM.

Statisztika I. 11. előadás. Előadó: Dr. Ertsey Imre

DOKTORI (PhD) ÉRTEKEZÉS TÉZISEI

Mérési hibák

Al-Mg-Si háromalkotós egyensúlyi fázisdiagram közelítő számítása

LACTULOSUM. Laktulóz

Biomassza anyagok vizsgálata termoanalitikai módszerekkel

SZERVES KÉMIAI TECHNOLÓGIÁK

REAKCIÓKINETIKA ÉS KATALÍZIS

Káplán Mirjana Környezettudomány MSc

Tartalomjegyzék I. RÉSZ: KÍSÉRLETEK MEGTERVEZÉSE

Mérési adatok illesztése, korreláció, regresszió

Matematikai geodéziai számítások 6.

VEGYIPARI RENDSZEREK OPTIMALIZÁLÁSA

[Biomatematika 2] Orvosi biometria

TDA-TAR ÉS O-TDA FOLYADÉKÁRAMOK ELEGYÍTHETŐSÉGÉNEK VIZSGÁLATA STUDY OF THE MIXABILITY OF TDA-TAR AND O-TDA LIQUID STREAMS

KI TUD TÖBBET A KŐOLAJ-FELDOLGOZÁSRÓL? 2. FORDULÓ TESZT CSAPATNÉV

DETERMINATION OF SHEAR STRENGTH OF SOLID WASTES BASED ON CPT TEST RESULTS

A II. kategória Fizika OKTV mérési feladatainak megoldása

Andó Mátyás Felületi érdesség matyi.misi.eu. Felületi érdesség. 1. ábra. Felületi érdességi jelek

A nátrium-klorid oldat összetétele. Néhány megjegyzés az összetételi arány méréséről és számításáról

A kálium-permanganát és az oxálsav közötti reakció vizsgálata 9a. mérés B4.9

Segítség az outputok értelmezéséhez

Konvexitás, elaszticitás

Gázok. 5-7 Kinetikus gázelmélet 5-8 Reális gázok (limitációk) Fókusz Légzsák (Air-Bag Systems) kémiája

Matematikai geodéziai számítások 6.

2013 ŐSZ. 1. Mutassa be az egymintás z-próba célját, alkalmazásának feltételeit és módszerét!

2. Laboratóriumi gyakorlat A TERMISZTOR. 1. A gyakorlat célja. 2. Elméleti bevezető

Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata

Modern Fizika Labor. 2. Elemi töltés meghatározása

Gázok. 5-7 Kinetikus gázelmélet 5-8 Reális gázok (korlátok) Fókusz: a légzsák (Air-Bag Systems) kémiája

1. Ábra Az n-paraffinok olvadáspontja és forráspontja közötti összefüggés

FEGYVERNEKI SÁNDOR, Valószínűség-sZÁMÍTÁs És MATEMATIKAI

A Bodrog-folyó vízkémiai adatainak elemzése egy- és kétváltozós statisztikai

Fázisátalakulások vizsgálata

Függvények Megoldások

STATISZTIKA I. Változékonyság (szóródás) A szóródás mutatószámai. Terjedelem. Forgalom terjedelem. Excel függvények. Függvénykategória: Statisztikai

Nagynyomású csavarással tömörített réz - szén nanocső kompozit mikroszerkezete és termikus stabilitása

Abszolútértékes és gyökös kifejezések Megoldások

Az egyensúly. Általános Kémia: Az egyensúly Slide 1 of 27

A leíró statisztikák

Folyamatok tervezése és irányítása - BME VEFK M /19/02 Oktatók: Dr. Mizsey Péter, Dr. Havasi Dávid, Stelén Gábor, Dr. Tóth András József

Biometria az orvosi gyakorlatban. Korrelációszámítás, regresszió

Korrelációs kapcsolatok elemzése

Statisztika I. 12. előadás. Előadó: Dr. Ertsey Imre

Geokémia gyakorlat. 1. Geokémiai adatok értelmezése: egyszerű statisztikai módszerek. Geológus szakirány (BSc) Dr. Lukács Réka

A mérési eredmény megadása

6. Függvények. Legyen függvény és nem üreshalmaz. A függvényt az f K-ra való kiterjesztésének

Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata

3. Termoelektromos hűtőelemek vizsgálata jegyzőkönyv. Zsigmond Anna Fizika Bsc II. Mérés dátuma: Leadás dátuma:

- BESZÁMOLÓ - ALKALMAZOTT GEOMATEMATIKA, MODELLEZÉS ÉS SZIMULÁCIÓ C. TANTÁRGYHOZ. Készítette: BERTALAN LÁSZLÓ Geográfus MSc. I. évf. DEBRECEN 2011.

X. FIATAL MŰSZAKIAK TUDOMÁNYOS ÜLÉSSZAKA

ELLENÁLLÁSOK HŐMÉRSÉKLETFÜGGÉSE. Az ellenállások, de általában minden villamos vezetőanyag fajlagos ellenállása 20 o

Tüzeléstan előadás Dr. Palotás Árpád Bence

Gőz-folyadék egyensúly

6. Előadás. Vereb György, DE OEC BSI, október 12.

Problémás regressziók

Pirolizáló kemence matematikai modellezése és számítógépes szimulációja

Véletlen jelenség: okok rendszere hozza létre - nem ismerhetjük mind, ezért sztochasztikus.

Adatgyőjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb mőszerei

9. Laboratóriumi gyakorlat NYOMÁSÉRZÉKELŐK

KÉMIA FELVÉTELI DOLGOZAT

LACTULOSUM LIQUIDUM. Laktulóz-szirup

Általános Kémia Gyakorlat II. zárthelyi október 10. A1

I. BESZÁLLÍTÓI TELJESÍTMÉNYEK ÉRTÉKELÉSE

2. Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata jegyzőkönyv. Zsigmond Anna Fizika Bsc II. Mérés dátuma: Leadás dátuma:

2. Rugalmas állandók mérése

MÉRÉSI EREDMÉNYEK PONTOSSÁGA, A HIBASZÁMÍTÁS ELEMEI

STATISZTIKA ELŐADÁS ÁTTEKINTÉSE. Matematikai statisztika. Mi a modell? Binomiális eloszlás sűrűségfüggvény. Binomiális eloszlás

Kromatográfiás módszerek

Fluidum-kőzet kölcsönhatás: megváltozik a kőzet és a fluidum összetétele és új egyensúlyi ásványparagenezis jön létre Székyné Fux V k álimetaszo

MOTORHAJTÓANYAG ADALÉKOK KÖRNYEZETI HATÁSAI ÉS MEGHATÁROZÁSI MÓDSZEREI

KÖZPONTI STATISZTIKAI HIVATAL. Szóbeli vizsgatevékenység

Fizikai kémia 2 Reakciókinetika házi feladatok 2016 ősz

a) A logaritmus értelmezése alapján: x 8 0 ( x 2 2 vagy x 2 2) (1 pont) Egy szorzat értéke pontosan akkor 0, ha valamelyik szorzótényező 0.

Ismerje meg a természettudomány törvényeit élőben 10 hasznos tanács Tanuljon könnyedén

Méréselmélet és mérőrendszerek 2. ELŐADÁS (1. RÉSZ)

Rugalmas állandók mérése

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI KÖZÉP SZINT Függvények

Termékhozam-szerkezetek vizsgálata az alapanyag-szerkezet függvényében a TVK NyRt. Olefin-2 üzemében. Készítette: Tóth Anikó

Mikroszkóp vizsgálata Folyadék törésmutatójának mérése

PP-por morfológiája a gyártási paraméterek függvényében

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI EMELT SZINT Abszolútértékes és Gyökös kifejezések

1. előadás. Gáztörvények. Fizika Biofizika I. 2015/2016. Kapcsolódó irodalom:

Adatok statisztikai értékelésének főbb lehetőségei

OMEGA-3 ACIDORUM ESTERI ETHYLICI 90. Omega-3-sav-etilészterek 90

Tartalom. 1. Gázszagosító anyagok vizsgálata

Modern fizika laboratórium

Alap-ötlet: Karl Friedrich Gauss ( ) valószínűségszámítási háttér: Andrej Markov ( )

Olefingyártás Etilén és propilén előállítása

2011/2012 tavaszi félév 2. óra. Tananyag:

Az előadás tartalma. Debrecen 110 év hosszúságú csapadékadatainak vizsgálata Ilyés Csaba Turai Endre Szűcs Péter Ciklusok felkutatása

Növényi alapanyagú megújuló tüzelőanyagok adagolásának hatása a gázolaj viszkozitására és az égésfolyamatra

1. feladat Összesen: 15 pont. 2. feladat Összesen: 10 pont

Modern Fizika Labor Fizika BSC

Átírás:

Anyagmérnöki Tudományok, 38/1. (2013), pp. 337 348. VEGYIPARI BENZIN SŰRŰSÉGÉNEK HŐMÉRSÉKLETFÜGGÉSE A KOMPONENS-ÖSSZETÉTEL FIGYELEMBEVÉTELÉVEL TEMPERATURE DEPENDENCE OF NAPHTHA S DENSITY TAKING INTO CONSIDERATION THE COMPONENT COMPOSITION VARGA TÜNDE 1 KEREZSI JÁNOS 2 NÉMETHNÉ SÓVÁGÓ JUDIT 1 VIGH ERVIN 2 A gőzkrakkoláson alapuló olefingyártás alapanyagául szolgáló vegyipari benzin minősége jelentős mértékben befolyásolja a keletkező etilén, propilén és egyéb ikertermékek hozamát. Az optimális termékarány eléréséhez nagyon fontos az alapanyag összetételének és legfontosabb fizikai jellemzőinek ismerete. Jelen közlemény bemutatja a vegyipari benzin sűrűségének hőmérsékletfüggését, továbbá összefüggést tár fel a vegyipari benzinben található vegyületcsoportok menynyisége és a sűrűség alakulása között. Kulcsszavak: vegyipari benzin, sűrűség, hőmérsékletfüggés, Paraffin Izoparaffin Aromás Naftén (PIAN) összetétel. Naphtha is one of the feedstocks of the steam cracking olefin production and its quality significantly influences the yields of the produced ethylene, propylene and other co-products. It is rather important to know the feedstock composition and their main physical properties for achieving the optimal product rate. In the present article the temperature dependence of naphtha s density and the influence of the naphtha s group composition to the density are examined. Keywords: naphtha, density, temperature-dependence, Paraffine Isoparaffine Aromatic Napthene (PIAN) composition Bevezetés A gőzkrakkoláson alapuló olefingyártás technológiájában a kemencébe bevezetésre kerülő alapanyagok vízgőz jelenlétében, magas hőmérsékleten hőbomlást szenvednek, és gyökös mechanizmussal alacsonyabb szénatomszámú szénhidrogén komponensekre bomlanak. (Újabban a technológiát gőzkrakkolásnak is nevezik, mert a szénhidrogének mellé vízgőzt is adagolnak. Ez azonban helytelen elnevezés, mert nem a vízgőzt krakkolják, hanem a szénhidrogéneket.) A technológia elsődleges célja az etilén és propilén előállítása. Az olefingyártás során keletkező főtermékek mennyiségét, ill. azok termékösszetételbeli arányát az üzemeltetési paramétereken túl (pl.: reakcióidő, hőmérséklet, kemence-geometria stb.) számos további tényező befolyásolja [1, 7]. Az alapanyagok nagy része a kőolaj-finomítókból érkezik az olefingyárakba, amelyek közül 1 Miskolci Egyetem, Kémiai Intézet 3515 Miskolc-Egyetemváros kemjutka@uni-miskolc.hu 2 Tiszai Vegyi Kombinát 3581 Tiszaújváros, Pf. 20

338 Varga Tünde Kerezsi János Némethné Sóvágó Judit Vigh Ervin legnagyobb mennyiségben felhasznált termék a vegyipari benzin meghatározott tartományon belül változó sűrűséggel és komponens-összetétellel. Az optimális termékarány eléréséhez nagyon fontos az alapanyagok minőségének ismerete. A petrolkémiai iparban a minőségellenőrzésre alkalmazott egyik fizikai tulajdonság a sűrűség, amelynek mérését az üzemek laboratóriumai rutinszerűen végzik. Az ipari gyakorlatban azonban nem számolnak a csővezetéken keresztül érkező és tartályokban tárolt vegyipari benzin sűrűségének szezonálisan alakuló hőmérsékletfüggésével. Másrészt a sűrűség ingadozásáért a vegyipari benzin komponens-összetételének változása is okolható. Arra a kérdésre is keressük a választ, hogy milyen mértékben módosítja a csoportösszetétel változása a vegyipari benzin sűrűségét. 1. A vegyipari benzin minőségének szerepe az olefingyártásban A kőolaj-finomítók elsődleges feladata üzemanyag előállítása a motortöltő állomások részére, de alapanyagot biztosítanak a petrolkémiai komplexumok részére is. Az üzemanyag-előállításra alkalmatlan frakciók jelentik ugyanis az olefingyártás legfontosabb alapanyagait. Ilyen eredetű folyadékelegy például a vegyipari benzin (VB) és a vegyipari gázolaj (VGO). Az olefingyártás során ezeket a többnyire telített szénhidrogén elegyeket tartalmazó alapanyagokat magas hőmérsékleten, ún. pirolízis kemencékben bontják. Az alapanyagok összetételének változása rendkívül nagy hatással van a termékhozamokra [2]. Az olefingyártásban használatos legfontosabb alapanyagokat az előző Miskolci Egyetemi Közleményekben már ismertettük [3]. A kemencékbe bevezetésre kerülő alapanyagok közül alábbiakban vizsgálatainkat csak a vegyipari benzinre korlátozzuk. 1.1. A vegyipari benzin sűrűségváltozásának termékhozamra gyakorolt hatása A vegyipari benzin könnyen illó, gyúlékony, sokkomponensű, folyékony szénhidrogén elegy. Minősítésére leggyakrabban sűrűségét használják, ami jellemzően 0,65 0,75 g/cm 3 között változik. A VB-ben a különböző szerkezettel rendelkező vegyületek a pirolízis során a közölt hő hatására eltérő kinetikával bomlanak, így vegyületenként változik a belőlük kinyerhető termékek mennyisége, összetétele [4]. Az 1. ábrán bemutatjuk a vegyipari benzin sűrűségváltozásának a termelésre gyakorolt hatását. Látható, hogy a vegyipari benzin sűrűségének növekedése a pirobenzin- és kvencsolaj-frakció termelésnek kedvez, míg a kisebb sűrűségű (könnyebb) szénhidrogén elegyekből nagyobb arányban keletkezik etilén és propilén. Továbbá belátható, hogy optimális termékszerkezet tervezéséhez nem elegendő csak a sűrűség mint egyszerűen meghatározható makroszkopikus paraméter ismerete, ismerni kell az alkotó komponensek mennyiségét és azok arányát is [5]. A vegyületek széles skáláját tartalmazó sokkomponensű vegyipari benzint az alkotó n-paraffin, Izoparaffin, Aromás és Naftén vegyületcsoportok alapján szokás jellemezni, ami a gyakorlatban röviden PIAN betűszóként terjedt el. Gyakorlati tapasztalat alapján a különböző finomítókból érkező vegyipari benzin minták átlagos csoportösszetétele más és más, a PIAN-összetételük eltéréseket mutat [6].

Vegyipari benzin sűrűségének hőmérsékletfüggése a komponens-összetétel... 339 1. ábra. A vegyipari benzin sűrűségváltozásának az etilén-, propilén-, pirobenzinés kvencsolaj termelésre gyakorolt hatása 2. A vegyipari benzin sűrűségének hőmérsékletfüggése és a PIAN-csoportösszetétel változásnak sűrűségre gyakorolt hatása 2.1. A vegyipari benzin abszolút sűrűségének meghatározása areométerrel Egy megadott sűrűség értéke csak akkor értelmezhető, ha ismerjük a hozzá tartozó hőmérsékletet. A sűrűség évszakonkénti szezonalitás-függése miatt rendkívül lényeges a sűrűség hőmérsékletfüggésének ismerete, mivel az a környezeti hatásoknak teljes mértékben kitett csővezetékeken érkezik az üzemekbe. A sűrűség mérésére egyaránt léteznek abszolút és relatív mérési módszerek. A pontos hőmérsékletfüggés meghatározása céljából saját méréseinket az abszolút sűrűség meghatározására alkalmas areométerrel végeztük termosztált körülmények között 15, 20, 25, 30, 35 és 40 C hőmérsékleten. A pontosság növelése céljából három párhuzamos mérés történt 21 darab, különböző időpontban vételezett vegyipari benzin mintából. A mintavételezés során nagyon kellett vigyázni arra, hogy a mintatartó csavaros üvegedény alaposan le legyen zárva, különben a könnyen illó komponensek távoznak a rendszerből, ami a folyadék sűrűségének növekedését eredményezi. A mérések elvégzése előtt a vegyipari benzint tartalmazó üveghengert adott hőmérsékletre termosztált vízfürdőbe helyeztük, s a sűrűség értékét csak akkor olvastuk le az areométerről, amikor a minta hőmérséklete is elérte a kívánt értéket. A három párhuzamos mérés alapján mintánként korrigált tapasztalati szórást számoltunk, amelyek értékei 0,0006 és 0,009 között mozogtak. A megfelelően kis szórásértékek alátámasztották, hogy a három párhuzamos mérés eredménye átlagolható. Ezeket az átlag, különböző hőmérsékleten mért sűrűségértékeket az. táblázatban, a mérési adatok alapján készített, a vegyipari benzin minták sűrűségének hőmérsékletfüggését bemutató grafikonokat pedig az 2. ábrán tüntettük fel.

340 Varga Tünde Kerezsi János Némethné Sóvágó Judit Vigh Ervin 1. táblázat Vegyipari benzin minták különböző hőmérsékleten, areométerrel mért sűrűségei g/cm 3 -ben és a minták gázkromatográfiás módszerrel, tömegszázalékban meghatározott PIAN-összetétele 2.2. A vegyipari benzin minták abszolút sűrűségeire vonatkozó legfontosabb statisztikai adatok Az 1. táblázatban található adatok alapján az adott hőmérsékleten mért vegyipari benzin minták sűrűségértékei eltérnek egymástól, s ez a 2. ábrából is kitűnik. Az adott hőmérséklethez tartozó eltérő sűrűségértékek okozója a PIAN-csoportösszetétel változása (1. táblázat). Általánosságban elmondható, hogy az alacsonyabb sűrűségű vegyipari benzin nagyobb mennyiségben tartalmaz könnyű, illékony komponenseket, tehát annak paraffin- és izoparaffin tartalma magasabb. Míg a nafténeket és aromás vegyületeket nagyobb mennyiségben tartalmazó vegyipari benzin minták magasabb sűrűséggel rendelkeznek [8]. A 2. ábrán feltüntetett mérési adatok grafikus ábrázolása alapján azt a következtetést vontuk le, hogy minden egyes vegyipari benzin minta sűrűségének a hőmérséklet függvényében vizsgált változása a mérési hibahatáron belül közel lineáris.

Vegyipari benzin sűrűségének hőmérsékletfüggése a komponens-összetétel... 341 2. ábra. A 21 darab vegyipari benzin minta abszolút sűrűségének hőmérsékletfüggésére vonatkozó mérési adatok grafikonja Ahhoz, hogy az olefingyártásra alkalmas vegyipari benzin sűrűségének hőmérsékletfüggésére vonatkozóan egy általános összefüggést tudjunk megadni, először a mérési adatok alapján a statisztikai és mérnöki elemzésekre alkalmas Analysis ToolPak Excel alkalmazás segítségével meghatároztuk a vegyipari benzin minták sűrűségének adott hőmérsékletre vonatkozó számtani középértékét, minimum és maximum sűrűségértékeit, valamint szórását [9]. A számolás szoftveres úton történt az 1. táblázat kiindulási adattartománya alapján. Az eszköz megfelelő beépített statisztikai makrofüggvényekkel végrehajtotta a számításokat, majd statisztikai jelentést hozott létre, ami információt nyújtott a vizsgált adatok változásairól. Az ily módon meghatározott legfontosabb statisztikai adatokat a 2. táblázatban foglaltuk össze.

342 Varga Tünde Kerezsi János Némethné Sóvágó Judit Vigh Ervin 2. táblázat A 21 db vegyipari benzin minta mérési adatai alapján meghatározott, különböző hőmérsékleten mért abszolút sűrűségére és komponens-összetételére (PIAN) vonatkozóstatisztikai adatok 2.3. A vegyipari benzin sűrűségének hőmérsékletfüggésére vonatkozó egyenlet Sűrűségmérési adataink alapján fizikai kémiai ismereteinkkel összhangban nem lepődtünk meg azon, hogy a hőmérséklet növekedésével a sűrűség értékek csökkentek [10]. A. táblázatban feltüntetett, vegyipari benzin sűrűséget visszatükröző számtani középértékeket ábrázolva a hőmérséklet függvényében (3. ábra) azt tapasztaltuk, hogy a statisztikai értékek nagyon jól illeszkednek egy negatív meredekségű egyenesre, melynek determinációs koefficiense (mely a korrelációs együttható négyzete) 0,9965. A 3. ábrán látható egyenesnek meghatároztuk az egyenletét (1), melynek alapján a meredekség és a függőleges tengellyel való metszéspont közvetlenül leolvasható (m = 0,0005, ρ = 0,7135). 4 1 ρ ( T ) = 5, 0 10 T + 7,135 10, (1) ahol T hőmérséklet [ C], ρ(t) a T hőmérsékleten mért sűrűség [g/cm 3 ].

Vegyipari benzin sűrűségének hőmérsékletfüggése a komponens-összetétel... 343 3. ábra. Vegyipari benzin sűrűségének hőmérsékletfüggése (a számtani középértékek alapján) Az 1. egyenlet 15 40 C hőmérséklet-tartományban érvényes a 2. táblázatban feltüntetett átlagos csoportösszetétel intervallumokkal. Ebben a tartományban bármilyen hőmérsékleten kiszámolható a vegyipari benzin elméleti sűrűsége. A 3. táblázatban az ily módon számolt értékek is megtalálhatók. 3. táblázat A vegyipari benzin (VB) adott hőfokra vonatkozó, 1. egyenlet alapján számolt elméleti sűrűségének értékei, azok számtani középértékkel való %-os eltérése, ill. a 4. egyenlet alapján számolt elméleti sűrűségértékek a csoportösszetételt is figyelembe véve és azoknak a számtani középértékekhez viszonyított százalékos eltérései

344 Varga Tünde Kerezsi János Némethné Sóvágó Judit Vigh Ervin Alkalmazva a vegyipari benzin hőmérsékletfüggésére vonatkozó (1) összefüggést, a 3. táblázatban található, 1. egyenlet alapján számolt értékek nagyon jó egyezést mutattak (maximum 3%-os eltérés) az 1. táblázatban található mért sűrűség adatokkal. Az 1. egyenletben szereplő m = 0,0005 meredekség ismeretében egy adott hőfokon ismert vegyipari benzin sűrűsége átszámítható egy másik hőmérsékletre (2 3): ρ( T1 ) ρ( T2 ) m = = 0,0005, T1 T2 ahol: T 1, T 2 hőmérséklet [ C] ρ(t 1 ) T 1 hőmérsékleten mért sűrűség [g/cm 3 ] ρ(t 2 ) T 2 hőmérsékleten mért sűrűség [g/cm 3 ] 1 1 2 2 (2) ρ ( T ) = 0,0005( T T ) + ρ ( T ). (3) Vegyük például az 1. minta 25 C-on mért 0,711 g/cm 3 sűrűség értékét. A 3. egyenlet alapján számoljuk át ezt a sűrűségértéket 15 C-ra! Eredményül 0,716 g/cm 3 sűrűség adódik, mely érték csak 0,14%-os eltérést mutat a mért 0,717 g/cm 3 mért sűrűséghez képest. Több mérési adatra is ellenőrizve a 3. egyenlet jóságát megállapítható, hogy az egyenlet egyértelműen alkalmazható a rutin mérések alapján történő, eltérő hőmérsékletre való átszámításhoz. Az ily módon meghatározott sűrűség azonban nem veszi figyelembe a vegyipari benzin csoportösszetételének sűrűségre gyakorolt hatását. 2.4. A vegyipari benzin PIAN-csoportösszetételének meghatározása gázkromatográfiás módszerrel A vegyipari benzin szénhidrogén csoportösszetételének meghatározását szabvány szerint előírt módszerrel, GC 8000 TOP típusú gázkromatográf segítségével végeztük [11]. A készülék paraméterei, a mérés körülményei: GYÁRTÓ: TÍPUS: Thermoscientific Instruments OL 027 számú, GC 8000 Top típusú gázkromatográf a TVK NyRt. Olefin Minőség-ellenőrzés Laboratóriumában DETEKTOR: FID lángionizációs detektor, 200 C KOLONNA: 60m, 0,28 mm ID, 1,0 µm df, MXT 1 (Crossbond, 100% dimetil polisziloxán) VIVŐGÁZ: LÁNGHOZ: N 2 (5.0 tisztaságú palackról), Áramlás: 0,60 ml/min (50 C-on), Nyomás: 62kPa (50 C-on és 0,60 ml/min áramlásnál) Lefúvatás(split): 50 ml/min, Szeptum öblítés (top): 4,5 ml/min Levegő: 90 kpa, H 2 : 100 kpa, make-up: nincs BEMÉRÉS: 0,5 µl, split injektálás Injektor hőmérséklet: 250 C ELEKTROMÉTER: érzékenység 100x20 PROGRAM: P9

Vegyipari benzin sűrűségének hőmérsékletfüggése a komponens-összetétel... 345 Paraméterek: stand-by: 1 min hőn tartás 1. szakasz: 50 C hőn tartás 40 percig, utána 10 C/min felfűtés 2. szakasz: 100 C hőn tartás 20 percig, utána 20 C/min felfűtés 3. szakasz: 150 C hőn tartás, 15 percig, utána hűtés 1. zóna: 250 C, 2. zóna (detektor): 200 C Az egyes mintákra jellemző kromatogramokból a komponenseket retenciós idejük alapján azonosítottuk, majd a komponensek tömegszázalékos mennyiségét n-paraffin, izoparaffin, naftén és aromás szénhidrogén csoportosításában összegeztük [12, 13]. A mérési eredményeket összefoglaló, 4. ábrán bemutatott oszlopdiagram szemléletesen tünteti fel az egyes minták csoportösszetételének tömegszázalékos megoszlását. 4. ábra. A vegyipari benzin minták PIAN.csoportösszetételének tömegszázalékos megoszlása gázkromatográfiás mérési adatok alapján 2.5. A vegyipari benzin különböző hőmérsékleten mért sűrűségértékei és a csoportösszetétel közötti korreláció A 4. ábra alapján egyértelműen kiderül, hogy a vegyipari benzin összetétele nem állandó, a 2. táblázatban feltüntetett minimum és maximum értékek közötti intervallumban változik a könnyű (paraffin és izoparaffin) és nehéz (naftén és aromás) vegyületek aránya. Annak megállapítása céljából, hogy az egyes változók milyen mértékben és milyen irányban változtathatják a sűrűség értékét, a már fentebb említett Analysis ToolPak

346 Varga Tünde Kerezsi János Némethné Sóvágó Judit Vigh Ervin segítségével korrelációelemzést végeztünk. Korrelációanalízissel megvizsgálható, hogy két mérési változó egymáshoz képest hasonlóképpen (ez a pozitív korreláció) vagy ellentétes irányban (ez a negatív korreláció) változik-e. A korrelációs együtthatók értéke +1 és 1 között változhat. Ha a két változó értékei között nincs kapcsolat, a korreláció értéke nulla közelében lesz [9]. A 4. táblázatban a Pearson-féle rangkorrelációs teszt során meghatározott korrelációs együtthatók láthatók [14]. 4. táblázat A vegyipari benzin paraffin-, izoparaffin-, naftén- és aromás tartalmának korrelációs együtthatói egymással, illetve a különböző hőmérséklethez tartozó sűrűségértékekkel A korrelációs együtthatók alapján vizsgáltuk a szénhidrogének paraffin-, izoparaffin-, naftén- és aromás tartalmának kölcsönhatását egymással, illetve néztük azoknak sűrűségre gyakorolt hatását. A 4. táblázat adataiból kiderül, hogy a vegyipari benzin sűrűségét a n-paraffin tartalom nagyobb mértékben csökkenti (negatív előjel), mint az izoparaffin tartalom, a naftén- és aromás tartalom pedig növelik (ezek is a különböző mértékben) a sűrűség értékét (pozitív előjel). 2.6. A vegyipari benzin csoportösszetételének sűrűségre gyakorolt hatása Az egyes csoportösszetétel és adott hőmérsékletre vonatkozó sűrűségértékek között fellépő korrelációs együtthatókat is figyelembe véve módosítottuk a hőmérsékletfüggésre megállapított 1. egyenletet. Az ily módon számolt, sűrűségre eredményül kapott értékek azonban nagymértékben eltértek a valós mérési adatoktól. Nem csodálkoztunk ezen, hiszen mivel a vegyipari benzin egy rendkívül összetett folyadékelegy, számolnunk kellett a különböző típusú vegyületek egymásra gyakorolt hatásával is (pl. paraffin és naftén típusú vegyületek közötti kölcsönhatások stb.). Ennek figyelembevételével a csoportösszetétel és sűrűség között megállapított korrelációs együtthatókat becslés útján úgy módosítottuk, hogy a számolt sűrűség értéke legalább 5%-os hibahatáron belül egyezzen a mért értékkel. Az ily módon meghatározott, csoportösszetétel hatását is figyelembe vevő vegyipari benzin hőmérsékletfüggésére vonatkozó empirikus összefüggést a 4. egyenlet szerint írtuk fel.

Vegyipari benzin sűrűségének hőmérsékletfüggése a komponens-összetétel... 347 P IP N A ρ ( T ) = 0, 0005T + 0, 7135 0,36 0,35 + 0,83 + 0, 63 100 100 100 100 (4) ahol: T hőmérséklet [ C], ρ(t) a T hőmérsékleten mért sűrűség (g/cm 3 ), P a vegyipari benzin paraffin tartalma tömeg %-ban IP a vegyipari benzin izoparaffin tartalma tömeg %-ban N a vegyipari benzin nafténtartalma tömeg %-ban A a vegyipari benzin aromás tartalma tömeg %-ban A 3. táblázatban a 4. egyenlet alapján számolt, csoportösszetételt is figyelembe vevő elméleti sűrűségértékeket és azoknak a várható értékekhez viszonyított százalékos egyezését is feltüntettük, amely alapján a számolt és várható értékek nagyon jól közelítenek egymáshoz. Összefoglalás A közleményben rámutattunk arra, hogy a vegyipari benzin sűrűségingadozása milyen nagy hatással van a termékszerkezet alakulására az olefingyártás során. Az ipari gyakorlatban a vegyipari benzin pontos mennyiségének elszámolásához a szezonális hőmérséklet-ingadozás miatt fontos ismernünk a sűrűség alakulását a hőmérséklet függvényében. Erre vonatkozóan 21 darab, különböző időpontban vételezett vegyipari benzin minta sűrűségének vizsgálatán keresztül elvégeztük a 15 és 40 C közötti hőmérsékletfüggés meghatározását, ami alapján lineáris összefüggést állapítottunk meg. Ez nagy segítségül szolgál a jövőben a vegyipari benzin pontos mennyiségének elszámolása szempontjából is. További vizsgálataink tárgyát képezte a vegyipari benzin komponensösszetételének elemzése és annak a sűrűségre gyakorolt hatása is. Ebből a célból gázkromatográfiás mérési módszerrel vizsgáltuk ugyanezen mintákat. A kromatogramokat kiértékelve egy statisztikai és mérnöki elemzések elvégzésére alkalmas Excel bővítmény, az Analysis ToolPak segítségével empirikus összefüggést tártunk fel a vegyipari benzinben található komponenscsoportok mennyisége és a sűrűség alakulása között. Az összefüggés ismeretében 5%-os hibahatáron belül számolható át egy adott hőmérsékleten ismert sűrűség értéke egy másik hőmérsékletre, figyelembe véve a minták n-paraffin, izoparaffin, naftén és aromás vegyületcsoportok százalékos összetételét is. A bemutatott téma folytatásaként egy következő publikációnkban a becslés útján megállapított (4) egyenletnél jóval pontosabb összefüggéseket tervezünk feltárni. Nagyobb számú, különböző minőségű vegyipari benzin minták mérési eredményeit feldolgozva, az Excel statisztikai programcsomaghoz képest jóval hatékonyabb szoftverek segítségével kívánunk kemometriás elemzéseket végezni, melyhez a jelen közleményben ismertetett eredmények jó alapul fognak szolgálni.

348 Varga Tünde Kerezsi János Némethné Sóvágó Judit Vigh Ervin Köszönetnyilvánítás A tanulmány a TÁMOP-4.2.1.B-10/2/KONV-2010-0001 jelű projekt részeként az Új Magyarország Fejlesztési terv keretében az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósult meg. Köszönet a TVK NyRt. Olefin Minőségellenőrzési Laboratóriumának, hogy biztosította a lehetőséget a gázkromatográfiás mérések elvégzéséhez. Irodalom [1] T. Ren M. Patel K. Blok: Olefins from conventional and heavy feedstocks: Energy use in steam cracking and alternative processes. Energy, 31 (2006), pp. 425 451. [2] Széchy G.: Bevezetés a kőolajfeldolgozás technológiájába. Budapest, 2003. [3] Varga T. Kerezsi J. Némethné Sóvágó J.: Az olefingyártáshoz szükséges alapanyagok összetételének hatása a monomer kihozatalra. Anyagmérnöki Tudományok, Miskolc, 37. kötet (2012), p. 423. [4] Némethné Sóvágó J. Bernáth T. Gál T.: Szimulációs és tervezési modellek használatának gyakorlata és a kialakított modell-rendszerek harmonizációja a MOL Csoport Petrolkémiai Divíziójában. MOL Szakmai Tudományos Közlemények (2007/1), pp. 188 207. [5] Ullmann s Encyclopedia of Industrial Chemistry. Electronic Release (2002). [6] C. Vendeuvre F. Bertoncini D. Espinat D. Thiebaut M-C. Hennion: Multidimensional gas chromatography for the detailed PIONA analysis of heavy naphtha: Hyphenation of an olefin trap to comprehensive two-dimensional gas chromatography. Journal of Chromatography A, 1090 (2005), pp. 116 125. [7] Kolombos A. J. McNeice D. Wood D. C. et al: Olefins production by steam cracking over manganese catalyst. The British Petroleum Company Limited, 1976. [8] K. Keyvanloo J. Towfighi S.M. Sadrameli A. Mohamadalizadeh: Investigating the effect of key factors, their interactions and optimization of naphtha steam cracking by statistical design of experiments. J. Anal. Appl. Pyrolysis 87 (2010), pp. 224 230. [9] http://office.microsoft.com/hu-hu/excel-help/statisztikai-es-mernoki-elemzesek-az-analysistoolpak-segitsegevel-hp010342762.aspx [10] P. W. Atkins: Fizikai kémia I. Tankönyvkiadó. [11] MSZ-09-60.0133:1984 szabvány [12] ASTM D 6293-98: Standard test method for oxygenates and paraffin, olefin, naphthene, aromatic (O-PONA) hydrocarbon types in lowolefin spark ignition engine fuels by gas chromatography. Annual Book of ASTM Standard, Vol. 05. 04, 2005. [13] ASTM D 5134 Standard Test Method for Detailed Analysis of Petroleum Naphthas through n-nonane by Capillary Gas Chromatography [14] G. W. Corder D. I. Foreman: Nonparametric Statistics for Non-Statisticians: A Step-by-Step Approach. Wiley, 2009.