تقدم هذه الورقة المنهج التجريبي لإنتاج الوقود الحيوي والمواد الكيميائية الحيوية من زيت الكانولا مختلطة مع تغذية القائم على الوقود الأحفوري في وجود عامل حفاز عند درجة حرارة معتدلة. وكميا الغازية والسائلة والصلبة المنتجات من وحدة التفاعل ويتميز. يتم حساب التحويل والناتج الفردي الغلة والإبلاغ عنها.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
إنتاج المختبر من الوقود الحيوي والمواد الكيميائية الحيوية من زيت بذور اللفت من خلال التحفيز تكسير التحويل
في هذه المقالة
ملخص
الملخص
يعتمد العمل على دراسة تم الإبلاغ عنها والتي تبحث في قابلية معالجة زيت الكانولا (الأعلاف الحيوية) في وجود زيت الغاز الثقيل المشتق من البيتومين (HGO) لإنتاج وقود النقل من خلال طريق التكسير التحفيزي للسوائل (FCC). يتم إجراء تجارب التكسير باستخدام وحدة تفاعل مؤتمتة بالكامل بسرعة فضائية ثابتة للساعة (WHSV) تبلغ 8 ساعات -1 ، 490-530 درجة مئوية ، ونسب محفز / زيت من 4-12 جم / جم. عندما تكون التغذية على اتصال بالمحفز في مفاعل قاع السوائل ، يحدث تكسير يولد منتجات غازية وسائلة وصلبة. يتم تكثيف البخار الناتج وتجميعه في جهاز استقبال سائل عند -15 درجة مئوية. يتم توجيه النفايات السائلة غير القابلة للتكثيف أولا إلى سفينة ويتم إرسالها ، بعد التجانس ، إلى كروماتوجراف الغاز عبر الإنترنت (GC) لتحليل غاز المصفاة. يتم تحديد فحم الكوك المودع على المحفز في الموقع عن طريق حرق المحفز المستهلك في الهواء في درجات حرارة عالية. يتم قياس مستويات ثاني أكسيد الكربون2 كميا عبر خلية الأشعة تحت الحمراء (IR) ، ويتم تحويلها إلى إنتاجية فحم الكوك. يتم تحليل العينات السائلة في أجهزة الاستقبال بواسطة GC للتقطير المحاكي لتحديد الكميات في نطاقات الغليان المختلفة ، أي IBP-221 درجة مئوية (بنزين) ، 221-343 درجة مئوية (زيت الدورة الخفيفة) ، و 343 درجة مئوية + (زيت الدورة الثقيلة). يؤدي تكسير العلف الذي يحتوي على زيت الكانولا إلى توليد الماء ، والذي يظهر في قاع جهاز الاستقبال السائل وعلى جداره الداخلي. يتم استعادة المياه على الحائط من خلال الغسيل بالميثانول متبوعا بالمعايرة بالتحليل الحجمي Karl Fischer لمحتوى الماء. تشمل النتائج الأساسية المبلغ عنها التحويل (جزء العلف المحول إلى غاز ومنتج سائل مع درجة غليان أقل من 221 درجة مئوية ، وفحم الكوك ، والماء ، إن وجد) وإنتاجية الغاز الجاف (H2-C 2 ، ثاني أكسيد الكربون ، وثاني أكسيد الكربون2) ، وغاز البترول المسال (C3-C 4) ، والبنزين ، وزيت الدورة الخفيفة ، وزيت الدورة الثقيلة ، فحم الكوك والماء إن وجد.
المقدمة
وهناك اهتمام عالمية قوية في كل من القطاعين العام والخاص لإيجاد وسائل فعالة واقتصادية لانتاج وقود النقل من المواد الأولية المستمدة من الكتلة الحيوية. هو الدافع وراء هذا الاهتمام من الحرص العام على مساهمة كبيرة من حرق الوقود الأحفوري البترول لانبعاثات غازات الدفيئة (غازات الدفيئة) ومساهمة المرتبط به في ظاهرة الاحتباس الحراري. أيضا، هناك إرادة سياسية قوية في أمريكا الشمالية وأوروبا لتهجير النفط المنتجة في الخارج مع الوقود السائل المحلية المتجددة. في عام 2008، وفرت الوقود الحيوي 1.8٪ من وقود النقل في العالم 1. في كثير من البلدان المتقدمة، هو مطلوب منها أن الوقود الحيوي محل من 6٪ إلى 10٪ من الوقود النفطي في المستقبل القري....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
البروتوكول
تنبيه: يرجى التشاور مع جميع بيانات سلامة المواد ذات الصلة (MSDS) قبل استخدام المواد. يجب فقط أن يتم عمل مع عينات النفط الخام في حين يرتدي المعدات المناسبة الحماية الشخصية (النظارات الواقية، والقفازات، والسراويل والأحذية المغلقة اصبع القدم، ومعطف مختبر)، وفتح، ونقل ومعالجة عينات الخام ينبغي أن يحدث في fumehood تنفيس. يمكن الهيدروكربونات ساخنة تكون قابلة للاشتعال في الهواء، ونظام رد فعل يجب بعناية تسرب فحص-قبل استخدامها مع خليط من النفط الخام. المفاعل يمكن أن تصل إلى درجات حرارة تصل إلى 750 درجة مئوية، والقفازات وارتفاع درجة الحرارة وينبغي أن تستخدم عند العمل بالقرب من الأسطح الساخنة.
....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
النتائج
تم تطبيق بروتوكول المعمول بنجاح لمزيج النفط من 15:85 نسبة حجم (أي 14.73: 85.27 نسبة الكتلة) بين زيت الكانولا والمستمدة SCO-HGO 20. لأسباب عملية (التكلفة، وتوافر زيت الكانولا، والتحديات المحتملة في العملية التجارية)، وركزت الدراسة على المواد الخام التي تحتوي على 15٪ ضد بالإضافة زيت الكانولا، على الرغم من أن يغذي مع تركيزات أعلى حوكم أيضا. وقد تصدع مزيج حفاز في 490-530 درجة مئوية و 8.0 ساعة -1 WHSV مع اختلاف نسب محفز / .......
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المناقشة
بروتوكول الموصوفة هنا يستخدم العملية الدورية للمفاعل واحد يحتوي على مجموعة من الجسيمات حافزا المميعة لمحاكاة تكسير النفط تغذية وتجديد حافز. النفط إلى أن تصدع ومسخن وتتغذى من أعلى عن طريق الأنبوب الحاقن مع طرفها بالقرب من أسفل السرير السوائل. ويتم تكثيف البخار ولدت بعد التكسير التحفيزي وجمع في المتلقي، وتحليل السائل المنتج التي تم جمعها في وقت لاحق لتقطير محاكاة لتحديد العوائد من كسور في نطاقات غليان مختلفة. يتم إرسال المنتج الغازي noncondensable إلى الكروماتوجرافي الغاز على الإنتر.......
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الإفصاحات
الكتاب تعلن أنه ليس لديهم مصالح مالية المتنافسة.
شكر وتقدير
الكتاب أود أن أشكر المختبر التحليلي لمركز تكنولوجيا CanmetENERGY للدعم الفني، وصنكور انرجي لتوريد النفط الخام الاصطناعية. وقدمت تمويلا جزئيا لهذه الدراسة من كندا الموارد الطبيعية وبرنامج حكومة كندا الإدارات لأبحاث الطاقة والتنمية (PERD) مع A22.015 معرف المشروع. سوف يي تشانغ ترغب في الاعتراف به العلوم الطبيعية ومجلس بحوث الهندسة (NSERC) من كندا الزائر زمالة من يناير 2015 إلى يناير 2016.
....الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المواد
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| وحدة تقييم التكسير المتقدم (ACE) | Kayser Technology Inc. | ACE R + 46 | تم تجميعها بواسطة Zeton Inc. SN: 505-46 ؛ تتكون من (1) مفاعل ؛ (2) نظام إضافة المحفز ؛ (3) نظام توصيل الأعلاف. (4) نظام جمع السوائل ؛ (5) نظام جمع الغاز ؛ (6) نظام تحليل الغاز. (7) نظام تجديد المحفز ؛ (8) محول حفاز ثاني أكسيد الكربون ؛ (9) نظام تحليل فحم الكوك |
| مفاعل (ACE) | شركة Kayser Technology Inc. | V-105 | أنبوب فولاذي مقاوم للصدأ معرف 1.6 سم له قاع مخروطي مدبب مع مخفف (نيتروجين) يتدفق من القاع لتمييع المحفز ويعمل أيضا كغاز تجريد في نهاية |
| نظام إضافة المحفز (ACE) | Kayser Technology Inc. | ستة قواديس (V-120F ، مع الصمامات المعنية) لإضافة محفز لما يصل إلى 6 أشواط | |
| نظام توصيل الأعلاف (ACE) | Kayser Technology Inc. | تتكون من زجاجة تغذية (V-100) ، حقنة (FS-115) ، مضخة (P-100) ، وحاقن (بارتفاع حاقن 1.125 بوصة ، أي < / em> ، المسافة من أدنى نقطة في قاع المفاعل المخروطي إلى الطرف السفلي من حاقن التغذية) نظام | |
| جمع السوائل (ACE) | Kayser Technology Inc. | ستة مستقبلات سائلة (V-110F) مغمورة في حمام سائل تبريد مشترك (خليط الإيثيلين جلايكول / الماء بنسبة كتلة 50:50) عند حوالي – 15 درجة ؛ C في خزان كبير (V-145) | |
| نظام تجميع الغاز (ACE) | Kayser Technology Inc. | استنادا إلى مبدأ إزاحة المياه ؛ يتكون من وعاء تجميع الغاز (V-150) مع محرك يعمل بمحرك (MTR-100) ، ومقياس وزن (WT-100) لوزن المياه النازحة التي تم جمعها في دورق (V-160). | |
| نظام تحليل الغاز (ACE) | Kayser Technology Inc. | العنصر الرئيسي هو Agilent micro GC (موديل 3000A) مع أربعة أعمدة شعرية مجهزة بكاشفات التوصيل الحراري (TCDs) ؛ | |
| نظام تجديد المحفز (ACE) | Kayser Technology Inc. | V-105 | محفز مستنفد في المفاعل يتم حرقه in site< / em> في الهواء عند +700 درجة ؛ C لضمان الإزالة الكاملة للكربون المودع على المحفز |
| CO Catalytic Convertor (الآس) | كايزر للتكنولوجيا | مفاعل (V-140) مع CuO كمحفز لأكسدة أي ثاني أكسيد الكربون والهيدروكربونات في غاز المداخن المستنفد إلى CO2< / sub> (يتم تحليله بواسطة محلل غاز الأشعة تحت الحمراء) و H2< / sub>O (يتم امتصاصه بواسطة مجفف) نظام | |
| تحليل فحم الكوك (ACE) | Kayser Technology Inc. | محلل الأشعة تحت الحمراء Servomex (موديل 1440C) لقياس ثاني أكسيد الكربون 2< / sub> في غاز المداخن المستنفد | |
| R + MM Software Suite | Kayser Technology Inc. | بما في ذلك iFIX 3.5 ؛ | |
| Agilent Micro GC | Agilent Technologies | 3000A | لتحليل الغاز بعد تكسير |
| Agilent Technologies | لنظام البيانات الشبكي Cerity | لمحلل الغاز Agilent Micro GC | |
| 2< / sub> Analyzer | Servomex Inc. | 1440C | SN: 01440C1C02 / 2900 |
| NESLAB حمام مبرد | Themo Electron Corporation | RTE 740 | SN: 104300061 |
| Orion & nbsp ؛ مضخة حقنة المريمية | Themo Electron Corporation | M362 | لتوصيل زيت التغذية إلى أنبوب الحاقن |
| النفط الخام الاصطناعي (SCO) ؛ | Suncor Energy Inc. | تم تحديده على أنه Suncor OSA 10-4.1 | |
| Catalyst P | محفز توازن | بترو كندا | |
| ميزان | Mettler Toledo | AB304-S | لوزن مستقبلات المنتجات السائلة |
| Balance | Mettler Toledo | XS8001S | لوزن المياه التي تم إزاحتها بواسطة منتج الغاز |
| Ethylene Glycol | Fisher Scientifc Inc. | CAS 107-21-1 | ممزوج بالماء المقطر كمبرد (50 فولت٪ ) |
| Drierite | WA Hammond Drierite Co. Ltd. | 24001 | لامتصاص الماء بعد المحول الحفاز لثاني أكسيد الكربون |
| أكسيد النحاس | LECO Corporation | 501-170 | محفز لتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى CO2 |
| Toluene | Fisher Scientific Co. | CAS 108-88-3 | لتنظيف مستقبلات السوائل |
| Acetone | Fisher Scientific Co. | CAS 67-64-1 | لتنظيف أجهزة الاستقبال السائلة Micro |
| GC Calibration Gas | Air Liquid Canada Inc. | SPG-25MX0015306 | غاز قياسي متعدد المكونات |
| 19.8٪ CO2< / sub> Standard Gas | BOC Canada Ltd. | 24069890 | لمعايرة محلل الأشعة تحت الحمراء |
| Argon Gas | Linde Canada ltd. | 24001306 | الصف 5.0 نقاء |
| غاز الهيليوم | ليندي كندا المحدودة. | محلل غاز نقاء 24001333 | الصف 5.0 |
| وحدة GC | Inficon | GCMOD-15 | القناة A |
| محلل الغاز GC وحدة Inficon | GCMOD-03 | القناة B | |
| محلل الغاز GC وحدة | Inficon | GCMOD-04 | القناة C |
| محلل الغاز GC وحدة | Inficon | GCMOD-73 | القناة D |
| HP 6890 GC | Hewlett-Packard Co. | G1530A | للتقطير المحاكي |
| ASTM 2887 عينة قياسية | PAC LP. | 26650.150 | لمراقبة الجودة في محاكاة التقطير |
| ASTM 2887 عينة قياسية | PAC LP. | 25950.200 | للمعايرة في عمود التقطير المحاكي |
| ل GC 6890 (محاكاة التقطير) | Agilent Technologies | CP7562 | 10 م × 0.53 مم × 1.2 & م ، HP 6890 GC عمود |
| سائل النيتروجين | السائل هواء سائل كندا Inc. | SPG-NIT1AC240LC | للاستخدام في محاكاة التقطير |
| شركة نيتروجين | هواء سائل كندا | السائبة (المبنى N2) | للاستخدام في تشغيل وحدة ACE |
| فرن Isotemp القابل للبرمجة | Thermo Fisher Scientifc Inc. | 10-750-126 | لتكليس |
| قوارير GC المحفزة ، Crimp Top | Chromatograghic Specialties Inc | C223682C | 2 مل ، لأختام المنتجات |
| السائلة ، Crimp Top | Chromatograghic Specialties Inc | C221150 | 11 مم ، للاستخدام مع قوارير GC |
| 4 أوقية زجاجات مستديرة شفافة من بوسطن | شركة فيشر Scientific Co. & nbsp ؛ | 02-911-784 | مع أغطية مبطنة بمخروط PE ، للاستخدام في نظام التغذية |
| Sieve | Endecotts Ltd. | 6140269 | فتحة 38 ميكرون |
| غربال | Endecotts المحدودة | 6146265 | فتحة 250 مو ؛ م |
| شاكر | إنديكوتس المحدودة | MIN 2737-11 | Minor-Meinzer 2 Sieve Shaker لفحص المحفز |
| V20 Volumetric KF جهاز معايرة | Mettler Toledo | 5131025056 | لتحليل محتوى الماء للمنتج السائل |
| Hydranal Composite 5 | Sigma-Aldrich | 34805-1L-R | Reagent لمعايرة Karl Fischer |
| الميثانول (درجة مائية منخفضة للغاية) شركة | فيشر العلمية ؛ | A413-4 | ممزوج بالتولوين (40:60 واط / وزن) للمعايرة بالتحليل الحجمي KF: تستخدم أيضا لاستعادة المياه في جهاز الاستقبال |
| Glass Wool | Fisher Scientific Co. | 11-388 | توضع داخل الجزء العلوي من ذراع مخرج جهاز الاستقبال |
المراجع
- Bringezu, S., et al. Towards Sustainable Production and Use of Resources - Assessing Biofuels. United Nations Environment Programme. , (2009).
- Sheehan, J., Camobresco, V., Duffield, J., Graboski, M., Shapouri, H. Life cycle inventory for biodiesel and petroleum diesel for use in an urban bus. ....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
إعادة الطباعة والأذونات
