Synergy between shape selective and non-shape selective bifunctional zeolites modelled via the Single-Event MicroKinetic (SEMK) methodology

Choudhury, Indranil Roy; Thybaut, Joris W.; Balasubramanian, P.; Denayer, Joeri; Martens, Johan A.; Marin, Guy

doi:10.1016/j.ces.2009.08.020

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“…The SEMK n-hexadecane hydrocracking on Pt/H-beta and shape selectivity were also observed in another study (Vandegehuchte et al 2012). Synergy between shape selective and non-shape selective bifunctional zeolites was studied using this SEMK method (Choudhury et al 2010). The design of an optimized zeolite pore system for the central hydrocracking of long-chain n-alkanes based on a SEMK model was studied by Thybaut et al (2009). …”

Section: Application Of Relumped Single-event Microkinetic Modelmentioning

confidence: 94%

Progress in kinetic predictions for complex reaction of hydrocarbons: from mechanism studies to industrial applications

Shi

Tan

Sun

2016

Reviews in Chemical Engineering

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AbstractKinetic predictions for complex reaction systems of hydrocarbons are theoretically and technologically crucial to the petrochemical industry. Among several proposed kinetic models, a lumping kinetic model is a comparatively simple and developed method wherein a complex system is lumped into several pseudo-components. To acquire more accurate mechanistic information, kinetic models at the mechanistic level are developed, such as single-event kinetic and structure-oriented models. However, the number of kinetic parameters increases exponentially in these methods. Lumping kinetic methods are then reexamined, and kinetic models, such as relumping single-event kinetic methods, bimolecular methods, and special pseudo-component methods, are proposed to simplify the reaction system. Many mathematical methods, such as annealing algorithm or artificial neural networks, have also been developed to solve these complex reaction problems. Although a number of complex intrinsic reaction studies have been introduced, the combination of excellent prediction performances and practical industrial applicability remains a central challenge facing this field. This situation motivated this study, to review the recent development of reaction prediction models and their application in industrial processes. Furthermore, the practical applications of these possible pathways of kinetic predictions for mechanistic studies are addressed.

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Section: Application Of Relumped Single-event Microkinetic Modelmentioning

confidence: 94%

Progress in kinetic predictions for complex reaction of hydrocarbons: from mechanism studies to industrial applications

Shi

Tan

Sun

2016

Reviews in Chemical Engineering

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“…This modeling approach has been applied for acid-catalyzed processes such as: -isomerization (Guillaume et al, 2003a,b,c;Surla et al, 2004Surla et al, , 2011, -alkylation (Martinis and Froment, 2006), -olefin oligomerization Shahrouzi et al, 2008;Toch et al, 2015), -methanol-to-olefins Froment, 2001a,b, 2004;Kumar et al, 2013a,b), -catalytic reforming (Sotelo-Boyás and Froment, 2009;Cochegrue et al, 2011), -catalytic cracking Dewachtere et al, 1999;Beirnaert et al, 2001;Moustafa and Froment, 2003;Quintana-Solórzano et al, 2005, 2007a,b, 2010Xue et al, 2014), -hydrocracking (Baltanas and Froment, 1985;Baltanas et al, 1989;Vynckier and Froment, 1991;Svoboda et al, 1995;Schweitzer et al, 1999;Martens and Froment, 1999;Martens et al, 2000Thybaut et al, 2001Thybaut et al, , 2009Thybaut and Marin, 2003;Laxmi Narasimhan et al, 2003a, 2007Chavarría-Hernández et al, 2004Valéry et al, 2007;Kumar and Froment, 2007a,b;Chavarría-Hernández and Ramírez, 2009;Mitsios et al, 2009;Choudhury et al, 2010;Vandegehuchte et al, 2012Vandegehuchte et al, , 201...…”

Section: Classic Single-event Kinetic Modelingmentioning

confidence: 99%

A Review of Kinetic Modeling Methodologies for Complex Processes

Oliveira

Hudebine

Denis

et al. 2016

Oil Gas Sci. Technol. – Rev. IFP Energies nouvelles

125

113

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-In this paper, kinetic modeling techniques for complex chemical processes are reviewed. After a brief historical overview of chemical kinetics, an overview is given of the theoretical background of kinetic modeling of elementary steps and of multistep reactions. Classic lumping techniques are introduced and analyzed. Two examples of lumped kinetic models (atmospheric gasoil hydrotreating and residue hydroprocessing) developed at IFP Energies nouvelles (IFPEN) are presented. The largest part of this review describes advanced kinetic modeling strategies, in which the molecular detail is retained, i.e. the reactions are represented between molecules or even subdivided into elementary steps. To be able to retain this molecular level throughout the kinetic model and the reactor simulations, several hurdles have to be cleared first: (i) the feedstock needs to be described in terms of molecules, (ii) large reaction networks need to be automatically generated, and (iii) a large number of rate equations with their rate parameters need to be derived. For these three obstacles, molecular reconstruction techniques, deterministic or stochastic network generation programs, and single-event micro-kinetics and/or linear free energy relationships have been applied at IFPEN, as illustrated by several examples of kinetic models for industrial refining processes.Résumé -Une revue de méthodes de modélisation cinétique pour des procédés complexesDans cet article, les techniques de modélisation cinétique des processus chimiques complexes sont examinées. Après un bref aperçu historique de la cinétique chimique, un aperçu des bases théoriques de la modélisation cinétique d'étapes élémentaires et de réactions globales est présenté. Les techniques classiques de regroupement (lumping) sont ensuite présentées et analysées. Deux exemples de modèles cinétiques regroupés (pour l'hydrotraitement de gazole atmosphérique et pour l'hydrotraitement de résidus) développés à IFP Energies nouvelles (IFPEN) sont présentés. La plus grande partie de cette revue décrit des stratégies avancées de modélisation cinétique, dans lesquelles le détail moléculaire est retenu : les réactions entre les molécules sont représentées ou même subdivisées en étapes élémentaires. Pour être en mesure de conserver ce niveau moléculaire à la fois dans le modèle cinétique et dans les simulations de réacteurs, plusieurs obstacles doivent d'abord être éliminés : (i) la charge doit être décrite en termes de molécules, (ii) les grands réseaux réactionnels doivent être générés automatiquement et (iii) un grand nombre d'équations de vitesse avec leurs paramètres de vitesse doit être dérivé. Pour ces trois obstacles, des techniques de reconstruction moléculaire, des programmes de génération de réseaux déterministes ou stochastiques, et des modèles microcinétiques basés sur des événements constitutifs (single events) et/ou des

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“…that the activation energies are independent of the acid strength, these authors attributed this heat of stabilization of a carbenium ion relative to the heat of stabilization of a proton to the difference in the standard protonation enthalpy of the alkenes for different catalysts. More recently, Choudhury et al (2010) used to same approach to model the hydrocracking of n-decane on a non-shape selective Pt/NaHY catalyst and a shape selective Pt/H-ZSM-22 catalyst, as well as on physical mixtures of both catalysts.…”

Section: Effect Of Catalyst Characteristics On the Single Event Rate mentioning

confidence: 99%

“…The single-event approach has been applied to many acid-catalyzed processes, amongst which are isomerization, alkylation, olefin oligomerisation, methanol-to-olefins, catalytic reforming, catalytic cracking and hydrocracking. The largest body of work on single event kinetics concerns catalytic cracking (Feng et al, 1993;Dewachtere et al, 1999;Beirnaert et al, 2001;Moustafa and Froment, 2003;Froment, 2005;Quintana-Solórzano et al, 2005, b, 2010 and hydrocracking (Baltanas and Froment, 1985;Baltanas et al, 1989;Vynckier and Froment, 1991;Svoboda et al, 1995;Schweitzer et al, 1999;Martens and Froment, 1999;Martens et al, 2000Thybaut et al, 2001Thybaut et al, , 2004Thybaut et al, , 2009Thybaut and Marin, 2003;Laxmi Narasimhan et al, 2003a, b, 2004, 2007Chavarría-Hernández et al, 2004Kumar and Froment, 2007a, b;Chavarría-Hernández and Ramírez, 2009;Mitsios et al, 2009;Choudhury et al, 2010). This paper describes the basic concepts of the single-event kinetic modeling methodology and its application to C5-C6 light paraffin isomerization reactions, hereby extending previous work (Guillaume et al, 2003;Surla et al, 2004).…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Kinetic Modeling using the Single-Event Methodology: Application to the Isomerization of Light Paraffins

Surla

Denis

Verstraete

et al. 2011

Oil Gas Sci. Technol. – Rev. IFP Energies nouvelles

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Résumé -Modélisation cinétique basée sur la méthodologie des événements constitutifs : application à l'isomérisation des paraffines légères -L'établissement de modèles cinétiques est une étape importante du développement de procédés de raffinage. En effet, ces modèles peuvent être utilisés pour prédire les performances du procédé, pour optimiser l'opération de l'unité et pour concevoir de façon optimale le réacteur et le procédé associé (choix du réacteur, détermination des conditions de marche optimale, utilisation de recyclages, etc.). La demande actuelle de modèles se focalise particulièrement sur la mise au point de modèles détaillés et prédictifs, qui sont capables de prendre en compte des variations importantes dans la conduite du procédé. De ce fait, ils doivent être extrapolables à des conditions opératoires très différentes ou à des charges très diverses. La modélisation cinétique par événements constitutifs satisfait ces critères car elle permet d'obtenir une prédiction détaillée des effluents des réacteurs. La théorie des événements constitutifs a été initialement développée pour la chimie radicalaire [Clymans et Froment (1984) Comput. Chem. Eng. 8, 2, 137-142 ; Hillewaert et al. (1988) AIChE J. 34, 1, 17-24 ;Willems et Froment (1988a) Ind. Eng. Chem. Res. 27, 11, 1959-1966Willems et Froment (1988b) Ind. Eng. Chem. Res. 27, 11, 1966-1971 16,[5879][5880][5881][5882][5883][5884][5885][5886][5887][5888][5889][5890][5891]. Cette méthodologie développée au "Laboratorium voor Petrochemische Techniek" à l'Université de Gand consiste à construire un réseau réactionnel exhaustif mais décrit par un nombre limité de paramètres cinétiques indépendants. Le comportement de charges complexes peut alors être prédit sur la base d'études effectuées sur des molécules modèles. Cette méthodologie est appliquée par IFP Energies nouvelles à plusieurs procédés de raffinage. L'objet de cet article est de décrire cette méthodologie de façon détaillée et de présenter son application à l'isomérisation des paraffines C5-C6.Abstract -Kinetic Modeling using the Single-Event Methodology: Application to the Isomerization of Light Paraffins -The construction of kinetic models is an important step in the development of refining processes. Indeed, these models can be used to predict the performances of the process, to optimize the operation of a unit and to optimally design a reactor and the associated process (choice of the reactor configuration, determination of optimal operating conditions, use of recycles, etc.). The current demand for models is particularly focused towards the development of detailed predictive models that are able to

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Synergy between shape selective and non-shape selective bifunctional zeolites modelled via the Single-Event MicroKinetic (SEMK) methodology

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Progress in kinetic predictions for complex reaction of hydrocarbons: from mechanism studies to industrial applications

Progress in kinetic predictions for complex reaction of hydrocarbons: from mechanism studies to industrial applications

A Review of Kinetic Modeling Methodologies for Complex Processes

Kinetic Modeling using the Single-Event Methodology: Application to the Isomerization of Light Paraffins

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