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 القريب (2). في كندا، تتطلب اللوائح محتوى متوسط من الوقود المتجدد من 5٪ في البنزين ابتداء من 15 ديسمبر 2010 3. التوجيه للطاقة المتجددة (RED) في أوروبا وقد كلفت أيضا هدفا للطاقة المتجددة 10٪ للاتحاد الأوروبي عبرقطاع الموانئ بحلول عام 2020 (4).
وكان التحدي لتطوير وإثبات طريقا اقتصاديا حيويا لانتاج وقود النقل مثلية من الكتلة الحيوية. وتشمل المصادر البيولوجية الكتلة الحيوية القائمة على الدهون الثلاثية مثل الزيوت النباتية والدهون الحيوانية، وكذلك زيت الطهي النفايات والكتلة الحيوية السليلوزية مثل رقائق الخشب، نفايات الغابات، والمخلفات الزراعية. على مدى العقدين الماضيين، ركز البحث على تقييم لتكرير النفط المشتق من الكتلة الحيوية باستخدام التقليدية السائل الحفاز تكسير (FCC) 5-12، وهي تقنية المسؤولة عن إنتاج معظم البنزين في مصفاة البترول. لدينا نهجا جديدا في هذه الدراسة هو أن تشارك في عملية زيت الكانولا مختلطة مع المواد الأولية المشتقة القار الرمال النفطية. عادة، يجب ترقية القار قبل التكرير وإنتاج المواد الأولية مصفاة مثل النفط الخام الاصطناعية (SCO)، هذا تجهيز الطريق بشكل خاص استهلاكا للطاقة، وهو ما يمثل 68-78٪ من emissi غازات الدفيئةالإضافات من إنتاج المنظمة 13 و، في عام 2011، تشكل 2.6٪ من إجمالي انبعاثات غازات الدفيئة في كندا 14. ويمكن لاستبدال جزء من HGO ترقية مع biofeed لحد من انبعاثات غازات الدفيئة، منذ إنتاج الوقود الحيوي ينطوي على البصمة الكربونية أصغر من ذلك بكثير. يتم اختيار زيت الكانولا في هذا العمل لأنها وفيرة في كندا والولايات المتحدة. هذه المواد الخام تمتلك الكثافة واللزوجة مماثلة لتلك التي HGOs بينما محتويات الكبريت والنيتروجين، والمعادن التي يمكن أن تؤثر على أداء لجنة الاتصالات الفدرالية أو جودة المنتج تكاد لا تذكر. وعلاوة على ذلك، فإن هذا الخيار التجهيز المشترك يوفر مزايا تكنولوجية واقتصادية كبيرة كما انها ستسمح الاستفادة من البنية التحتية المصفاة القائمة، وبالتالي، يتطلب القليل من الأجهزة أو تعديل مصفاة إضافية. وبالإضافة إلى ذلك، قد يكون هناك التآزر المحتمل الذي يمكن أن يؤدي إلى تحسين جودة المنتج عندما شارك في تجهيز القار العطرية للغاية تتغذى مع الكتلة الحيوية نظيره مستقيمة سنده. ومع ذلك، التجهيز المشتركينطوي على تحديات فنية هامة. وتشمل هذه الخصائص الفيزيائية والكيميائية الفريدة من يغذي الحيوية: نسبة عالية من الأكسجين، وتكوين-برافيني الغنية، والتوافق مع المواد الأولية النفطية، قاذورات المحتملة، الخ
وتقدم هذه الدراسة بروتوكول مفصلة لإنتاج الوقود الحيوي على نطاق واسع المختبر من زيت الكانولا من خلال التكسير التحفيزي. يستخدم لهذا العمل يبين الشكل 1 تخطيطي كيف تعمل هذه الوحدة - نظام آلي بالكامل رد فعل - المشار إليها في هذا العمل كوحدة الفحص المخبري (LTU) 15. وقد أصبح هذا LTU معيار الصناعة لمختبر دراسات لجنة الاتصالات الفدرالية. الهدف من هذه الدراسة هو اختبار مدى ملاءمة LTU لتكسير زيت الكانولا لإنتاج الوقود والمواد الكيميائية وذلك بهدف الحد من انبعاثات غازات الدفيئة.
الشكل 1: illustratio المفاهيميةن من المفاعل. توضيحي يظهر خطوط تدفق المحفز، والأعلاف، والمنتجات، ومخفف. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
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.
1. اعتبارات عامة
- لتحقيق أفضل استخدام وحدة رد فعل الآلي، والتي يمكن إكمال ستة أشواط متتالية على ~ 8 ساعات، واختيار معدل التغذية المستمر من 1.2 غرام / دقيقة. هذا يحدد سرعة الوزن ساعة الفضاء (WHSV) الى 8 ساعة -1 من خلال العلاقة WHSV = 60 / [(C / O) × ر] = 60 × (O / ر) / C حيث t هو الحديدإد وقت التسليم في غضون دقائق وجيم وسين والجماهير من حافزا والأعلاف، على التوالي، في غرام. عن طريق تغيير وقت حقن الأعلاف، وتحقيق مجموعة من نسب الجماعية محفز / النفط من 4 و 6 و 8 و 10 و 11.25 (X2) لكل درجة حرارة التفاعل من أجل تحقيق مجموعة واسعة من التحويل.
2. المواد الخام والتحضير محفز
- الحصول على HGO بتقطير قبالة -343 درجة مئوية جزء (من خلال الدوران الفرقة) من النفط الخام الاصطناعية (SCO).
- شراء الصف الصالحة للأكل زيت الكانولا من تخزين المواد الغذائية المحلية، واستخدام دون مزيد من العلاج.
- إعداد 15٪ ضد الكانولا المزج خلط 79.645 غرام من HGO (0.9370 جم / مل الكثافة) مع 13.7535 النفط ز الكانولا (0.9169 جم / مل كثافة).
- فحص المحفز التوازن باستخدام 60 تايلر شبكة غربال (250 ميكرون فتح)، تليها الفحص الثاني مع 400 تايلر شبكة غربال (38 ميكرون فتح).
- كلس الجسيمات على حجم (38-250 ميكرون) في 600 درجة مئوية لمدة 4 ساعات، ثم تحميلها على ركان ستة الصيادلة وحدة رد فعل الآلي.
3. إجراء اختبار
- إعداد نظام
- إعداد برنامج
- باستخدام البرنامج الذي يتحكم في وحدة رد الفعل، وفتح نافذة للظروف التشغيل.
- اكتب في تحديد الهوية للتغذية ومحفز، والضغط الجوي، ووقت الحقن، والنقاط المحددة لدرجات الحرارة ونظام التغذية، المفاعل، خط الانتاج، والمبرد، وثاني أكسيد الكربون المحول الحفاز في كل خطوة من فترة المدى .
- إعداد محفز
- لكل قادوس حافزا الزجاج فوق الأنابيب عملية، وإزالة الغطاء وتهمة 9 غرام من المكلس حافزا على حجم في قادوس. إرفاق يا الدائري إلى أعلى واثب وإعادة المشبك غطائه.
- معايرة تغذية تقييم
- ضبط مضخة تغذية النفط لتقديم العلف بمعدل ثابت تغذية حقن (1.2 غرام / دقيقة) لجميع أشواط تكسير.
- افصل منظمة اوكسفام الدوليةل خط تغذية تحت صمام تطهير (KV-114) 16 وإرفاق أنبوب مؤقت قصيرة إلى أسفل صمام للتسليم النفط في كوب tared.
- تسخين المادة الخام إلى 85 درجة مئوية لتمكين HGO-مزيج يتدفق بسهولة الدخول والخروج من حقنة وعلى طول خط تغذية.
- ضبط الوقت حقن لمعايرة المضخة إلى نفس القيمة كما أن على المدى الأول في (الإعداد الافتراضي) سلسلة.
- الفارغة من الكأس، ووضعه في تصريف أنابيب مؤقتة قصيرة. بدء مسبقا "PUMPCAL" البرنامج المستخدم 17 في برنامج وحدة رد فعل.
- بعد البرنامج PUMPCAL كاملة، إزالة وتزن الكأس الذي يحتوي على الأعلاف. تقسيم كتلة من العلف تسليمها إلى الدورق في الوقت الحقن للحصول على معدل التغذية.
- ضبط سرعة المضخة إلى أعلى أو أسفل (باستخدام الاتصال الهاتفي من ثلاثة أرقام على المضخة) وكرر الخطوات من 3.1.3.5 إلى 3.1.3.6 حتى يتحقق معدل التغذية المطلوبة.
- مسح الأنبوب مؤقت القصير وإعادة توصيل خط تغذية.
- معايرة GC لتحليل الغاز
ملاحظة: هذه الخطوة غير ضرورية إذا تم العثور على GC لتحليل الغاز لتكون بعيدة عن المعايرة، والتي يمكن استنتاجها من الفحوص المرجعية، تتجه البيانات، والتوازن المادي. تدل التجربة على أن معايرة GC يمكن الاعتماد عليها لفترة طويلة.- توصيل اسطوانة التجاري مستوى غاز مصفاة متعدد المكونات إلى صمام اليد (HV-190) (16).
- تحميل طريقة في برنامج GC قادرة على يبلغ حجمه وفصل كل القمم في مستوى غاز المصفاة. استخدام المعلمات للأسلوب GC في الجدول 1.
- باستخدام برنامج GC، إجراء المدى تحليل مستوى غاز المصفاة.
- فتح اللوني للمعيار الغاز التكرير ودمج القمم في اللوني.
- تحديد القمم في اللوني، وضمان أن كافة المكونات في calibتم العثور على الغاز التموينية. حذف أي القمم التي تكون موجودة ولكن لا يمكن أن يعزى إلى مكونات في المعيار.
- على أساس نطاقات الاحتفاظ الوقت، مقطوع والمركبات الفجوة يبلغ حجمه بعد C 5 إلى 6 C + 1، ج 6 + 2، C 6 + 3، وC 6 + 4 مجموعات. لهذا الأسلوب، مقطوع أيزومرات بينتين إلى مجموعة أوليفين C 5 واحد.
- باستخدام برنامج GC، تعيين قيم تركيز على كل قمة متكاملة من المعايير الغاز، في إطار مهمة المعايرة.
- حفظ المعايرة في ملف طريقة، لاستخدامها لتحديد تركيزات من قمم في اختباراته اللاحقة. افصل مستوى تجاري للغاز.
- معايرة 2 محلل CO
- من خلال برنامج وحدة رد الفعل، وتبديل صمام (KV-170) 16 إلى الموقف الذي تمكن من الغاز صفر (النيتروجين) في التدفق إلى محلل الغاز الأشعة تحت الحمراء. ضبط تدفق من خلال تحويل مقبض الباب بالاشتراك مع فال التحكم في التدفقلقد (FCV-107) 16، إذا لزم الأمر، للحصول على حوالي 250 SCCM على مؤشر التدفق (FI-107) (16).
- صفر محلل باستخدام تعديل المسمار صفر على اللوحة الأمامية للمحلل مع مساعدة من مفك مسطح ذات نصول.
- تبديل صمام اليد (HV-107) 16 لتوريد CO 2 (19.8 الخلد٪) غاز القياسية للمحلل. ضبط صمام يدوي (MV-107) 16 للحصول على تدفق ما يقرب من 250 SCCM على مؤشر التدفق (FI-107).
- ضبط محلل القراءة لتتناسب مع تركيز (19.8 الخلد٪) من الغاز فترة قياسية باستخدام المسمار سبان على اللوحة الأمامية.
- قطع الغاز تمتد والعودة صمام اليد (HV-107) إلى موقف RUN.
- إعداد السائل استقبال المنتج
ملاحظة: يتكون كل المتلقي مكثف وقارورة GC توصيل الجزء السفلي من المكثف بواسطة قطعة قصيرة من أنابيب السيليكون.- تعيين بالتتابع الأرقام إلى كونديnsers وقارورة GC.
- وضع المكونات الصغيرة الصوف الزجاجي داخل الجزء العلوي من كل ذراع منفذ الاستقبال كما هو مبين في الشكل 2.
- الحفاظ على المتلقي تستقيم مع بعض الدعم في دورق أو قارورة ذات حجم مناسب. وزن كل جهاز استقبال في الميزان التحليلي النافذة العليا التي تغطيها درع البلاستيك مكعب لضمان خالية من مشروع البيئة (الشكل 3).
- تسجيل الكتلة الجافة (W قبل) من المتلقي استعداد جنبا إلى جنب مع سدادات المسمى.
- تركيب وربط جهاز الاستقبال وزنه إلى خط الانتاج (الشكل 4).
- إعداد مفاعل
- تركيب خط تغذية النفط في المفاعل الذي يبلغ طوله الذي يسمح لارتفاع حاقن 1.125 بوصة.
- وضع مرشح في الخروج من المفاعل لمنع أي غبار محفز من دخول خط الانتاج، وتغيير فلتر بعد 50-100 أشواط.
- إجراء اختبار الضغط على نظام مفاعل بذ تشغيل PTEST1 البرنامج 17 بعد معايرة مضخة التغذية وتركيب أجهزة الاستقبال. إغلاق تنفيس الغاز والضغط على نظام المفاعل 150 مم زئبق النيتروجين، تليها عزلة النظام.
- مراقبة ضغط القراءة لبضع دقائق لضمان انخفاض الضغط لا يزيد عن 0.4 مم زئبق لكل دقيقة مشيرا إلى أن أي تسرب موجودة. إذا لوحظ انخفاض ضغط أكبر من 0.4 مم زئبق لكل دقيقة، إجراء اختبار تسرب وفقا لتعليمات الشركة الصانعة، ومعالجة أي تسرب وفقا لذلك.
- إعداد برنامج
| عينة مدخل T | 90 ° C | الضغط المدى بعد | 30 رطل | |
| حاقن T | 90 ° C | موازنة الضغط | 10 ثانية | |
| وقت التشغيل | 300 ثانية | كشف عن | توصيل حراري | |
| ضغط العمود | 30 رطل | معدل الحصول على البيانات | 50 هرتز | |
| قناة ل | قناة B | قناة C | قناة D | |
| قبل العمود | مؤامرة-U. 30 ميكرون × 320 ميكرون × 3 م | مؤامرة س، 10 ميكرون × 320 ميكرون × 1 م | الألومينا. 3 ميكرون × 320 ميكرون × 1 م | - |
| عمود | Molsieve. 12 ميكرون × 320 ميكرون × 10 م | مؤامرة-U. 30 ميكرون × 320 ميكرون × 8 م | الألومينا. 8 ميكرون × 320 ميكرون × 10 م | OV1. 2 ميكرون × 150 ميكرون × 10 م |
| حاملة الغاز | الأرجون | الهيليوم | الهيليوم | الهيليوم |
| وضع مدخل | Backflush | Backflush | Backflush | حجم ثابت |
| العمود T | 100 ° C | 90 ° C | 130 ° C | 90 ° C |
| الوقت حقن | 30 ميللي ثانية | 120 ميللي ثانية | 0 مللي ثانية | 100 ميللي ثانية |
| الوقت Backflush | 12.5 ثانية | 5.0 ثانية | 5.5 ثانية | - |
الجدول 1: معلمات الأسلوب القيادة العامة لتحليل الغاز التي تنتجها LTU.
الشكل 2: فيال التعلق المكثف. صورة توضح موقع من المكونات الصوف الزجاجي والمرفق من قارورة GC إلى المكثف مع أنابيب السيليكون. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل (3):.. وزنها من استقبال المنتج غطاء بلاستيكي لتحقيق التوازن في التأثير على المدى استقبال المنتج السائل، والتي قد يتمسك بها من النافذة العليا الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الرقم 4: السائل مرفق استقبال صور تظهر المرفق استقبال السائلة إلى خط الانتاج.إعلان / 54390 / 54390fig4large.jpg "الهدف =" _ فارغة "> الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
- نظام التشغيل في الوضع التلقائي
- على الشاشة الإعداد LTU، وإدخال المعلومات ذات الصلة للتجربة: تشغيل عدد، اسم الخلاصة، وتحديد محفز، والضغط الجوي، ونقاط تعيين للبشرة ودرجات الحرارة مفاعل الداخلية لكل من تكسير ومحفز تجديد، والوقت حقن النفط. حذفت هذه الخطوة إذا تم تضمين معلومات كاملة في القسم 3.1.1.
- وضع النظام في وضع تشغيل عن طريق النقر على زر "تشغيل" على الشاشة تدفق العملية. هذا يبدأ تسلسل اختبار 17، والذي يتضمن الخطوات في وضع السيارات إلى وصفها في مناقشة.
- غير التلقائي عملية وضع النظام
- استخدام الكمبيوتر تعلق على GC، دمج القمم ومعالجة البيانات باستخدام المعايرة المعمول بها. إدخال البيانات GC النهائية في البرنامج LTU من خلال الكمبيوتر LTU.
- بعد تشغيل عملية
- تقرير شامل من السائل المنتج
- بعد إزالة المشبك، إمالة استقبال وجمع أي قطرات المنتجات السائلة على طرف معدن مشطوف تحت صمام المنتج.
- على الفور ختم المتلقي مع سدادات المطاط وصفت وبعناية إزالته من الحمام. شطف جلايكول الإثيلين من الحمام بالماء البارد والجاف الخارج مع منشفة ورقية.
- وضع المتلقي المنتج السائل على رف في درجة حرارة الغرفة لمدة 20 دقيقة، مما يسمح أي منتج مجمد لذوبان الجليد والجري في قارورة GC في الجزء السفلي من جهاز الاستقبال.
- جمع التعطيل السائل حول المفصل المعدنية لالمتلقي مع tared مسحة القطن والصوف. تحديد كتلة التعطيل السائل (W مسحة) وسجل.
- فتح استقبال المنتج السائل في الغلاف الجوي في غطاء الدخان تنفيس عن الضغط معادلة عن طريق إزالة حظات سدادة على منفذ العلوي من جهاز الاستقبال.
- ضعسدادة مرة أخرى، والحصول على كتلة المتلقي (W بعد). إزالة قارورة GC من المكثف. كاب وتخزين العينة من المنتج في الثلاجة على 4 درجات مئوية لتحليلها لاحقا.
- في حالة ظهور قطرات الماء في قاع القارورة GC كما هو الحال في حالة تكسير زيت الكانولا، استخدم حقنة نظيفة لنقل الكثير من المنتجات النفطية خالية من الماء إلى قارورة أخرى ممكن، والأنكى من ذلك هو على الفور.
- شطف الجدران الداخلية للمكثف استقبال تماما مع نوعية صغيرة من الميثانول وجمع كل من غسل الميثانول في قارورة GC الأصلية التي تحتوي على قطرة ماء. تتويج القارورة والحصول على كتلة داخل السائل للاستخدام في تقرير الماء.
- تحليل المنتج السائلة مقلد التقطير
- استخدام معيار D2887 طريقة اختبار ASTM 18، وتحديد نسبة وزنية من المنتج السائل خالية من الماء المغلي في نطاقات البنزين (IBP-221 درجة مئوية)، وزيت دورة ضوء (LCO، 221-343 درجة مئوية)، وح النفط دورة eavy (HCO، 343 ° C-FBP).
- تحليل المياه المنتج
- باستخدام طريقة الاختبار القياسية ASTM D4377 19، وتحديد محتوى الماء (H2O W) من غسل الميثانول جنبا إلى جنب مع قطرات الماء في القارورة.
- تقرير شامل من السائل المنتج
- العمليات الحسابية
- كتلة من غاز المنتج
- حساب الحجم الكلي للمنتج الغازي من خلال حجم الماء المزاح وفقا للمعادلة:
حيث الغاز V هو حجم (مل) من الغاز التي تم جمعها في الظروف القياسية (0 K و101.3 كيلو باسكال)، والمياه V هو حجم (مل) من الماء المزاح أثناء الاختبار، T هي درجة حرارة الغاز (درجة مئوية) وP هو ضغط الغاز ( كيلو باسكال). - حساب كتلة كل عنصر الغاز باستخدام:
JPG "/>
حيث W ط هو كتلة (ز) من ط المنتج الغازي عشر، N i غير مول٪ من ط عنصر في الغاز والعشرين، وM i غير الوزن الجزيئي للط المنتج الغازي عشر. ويفترض أن الوزن الجزيئي للمقطوع دون حل C 5 + لتكون 86. - حساب مجموع كتلة من الناتج الغازي على النحو التالي:
حيث الغاز W هو مجموع كتلة من الناتج الغازي، وW i هو كتلة ط المنتج الغازي عشر المحسوبة في 3.5.1.2.
- حساب الحجم الكلي للمنتج الغازي من خلال حجم الماء المزاح وفقا للمعادلة:
- كتلة السائل المنتج
- حساب مجموع كتلة من السائل المنتج مع:
W liq = W بعد - W + W قبل مسحة
حيث W liq هو كتلة (ز) من المنتج السائل، W بعد هو كتلة (ز)من المتلقي المنتج السائل بعد رد فعل، W قبل غير الشامل (ز) من استقبال المنتج السائل قبل رد الفعل، ومسحة W هو كتلة (ز) من التعطيل السائل التي تم جمعها على مسحة القطن.
- حساب مجموع كتلة من السائل المنتج مع:
- كتلة من فحم الكوك
- حساب مجموع كتلة من فحم الكوك المستمدة من LTU باستخدام:
W فحم الكوك = الكربون W × 1.0695
حيث W فحم الكوك هو كتلة (ز) من فحم الكوك، الكربون W هو كتلة (ز) من الكربون، و1.0695 هو العامل الكربون إلى فحم الكوك.
- حساب مجموع كتلة من فحم الكوك المستمدة من LTU باستخدام:
- توازن كتلة (الاسترداد)
- حساب التوازن الكتلي باستخدام
R = (W الغاز + W + W liq فحم الكوك) ÷ تغذية W × 100
حيث R هو انتعاش (الكتلة٪ من العلف) والأعلاف W هو كتلة (ز) من العلف النفط. يجب أن يكون R في حدود 96-102٪. إذا لم يكن كذلك، رفض الاختبار بأنها غير مرضية.
- حساب التوازن الكتلي باستخدام
- العائد Unnormalized والتحويل
ملاحظة: احسب كل المحصول المنتج (الجماهيرية تغذية٪) وفقا للصيغ الواردة أدناه.- حساب الغاز الجاف (H 2 -C 2 الصورة، CO، وأول أكسيد الكربون 2)
Y = DG (W H2 + W C1 + W C2 + W + W CO CO2) ÷ W تغذية × 100
حيث Y DG هو العائد unnormalized (الكتلة٪ العلف) من الغاز الجاف، W H2 هو كتلة (ز) من H 2، W C1 هو كتلة (ز) من الغاز ج 1 (الميثان)، W C2 هو كتلة (ز) الغاز C 2 (الإيثان والايثلين)، W CO هو كتلة (ز) من ثاني أكسيد الكربون، وCO2 W هو كتلة (ز) من CO 2. لاحظ أنه تصحيح لكمية دقيقة من CO 2 المذاب في الماء ليست ضرورية. - حساب غاز البترول المسال (LPG)
Y = غاز البترول المسال (W C3 + W C4) ÷ W تغذية × 100
حيث Y غاز البترول المسال هو العائد unnormalized (الكتلة٪ العلف) من الناتج غاز البترول المسال، W C3 هو كتلة (ز) من الغاز C 3 (البروبان والبروبيلين)، وW C4 هي كتلة (ز) من الغاز C 4 (البيوتينات و butenes بما في ذلك 1،3 بيوتادين). - حساب البنزين
Y GLN = [X GLN × (W liq - W H2O - W مسحة) + W C5 +] ÷ دبليو آر × 100
حيث Y GLN هو العائد unnormalized (الكتلة٪ العلف) من البنزين، X GLN (تم الحصول عليها عن طريق التقطير الوهمي) هو جزء من كتلة البنزين في المنتج السائل خالية من المياه، W H2O هو كتلة (ز) من الماء في المنتج السائل، إذا أي، وW C5 + هو كتلة (ز) من C 5 + منتج في الطور الغازي (حل C 6 </ دون> بالإضافة إلى C 6 + مقطوع). - حساب ضوء دورة النفط (LCO)
Y LCO = [X LCO × (W liq - W H2O - W مسحة)] ÷ W تغذية × 100
حيث Y LCO هو العائد unnormalized (الكتلة٪ من العلف) من الناتج LCO وX LCO (تم الحصول عليها عن طريق التقطير الوهمي) هو جزء من كتلة LCO في المنتج السائل خالية من المياه. - حساب النفط دورة الثقيلة (HCO)
Y HCO = [X HCO × (W liq - W H2O - W مسحة) + W مسحة] ÷ W تغذية × 100
حيث Y HCO هو العائد unnormalized (الجماهيرية تغذية٪) من HCO وX HCO (تم الحصول عليها عن طريق التقطير الوهمي) هو جزء من كتلة HCO في المنتج السائل خالية من المياه. - حساب الكوك
Y فحم الكوك = W فحم الكوك ÷ W تغذية × 100
حيث Y فحم الكوك هو العائد unnormalized (الجماهيرية تغذية٪) من فحم الكوك. - حساب المياه
Y H2O = W H2O ÷ W تغذية × 100
حيث Y H2O هو العائد unnormalized (الجماهيرية تغذية٪) من المياه. - حساب التحويل
CON unnorm = 100 - Y LCO - Y HCO
حيث CON unnorm هو تحويل unnormalized (الجماهيرية تغذية٪).
- حساب الغاز الجاف (H 2 -C 2 الصورة، CO، وأول أكسيد الكربون 2)
- العائد تطبيع والتحويل
Y 0 ط = Y ط ÷ R × 100
حيث Y 0 ط هو العائد تطبيع (الجماهيرية تغذية٪) من ط المنتج عشر.
CON القاعدة = 100 - Y 0 LCO- Y 0 HCO
حيث CON المعيار هو تحويل تطبيع (الجماهيرية تغذية٪).
- كتلة من غاز المنتج
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. National Renewable Energy Laboratory Report. , (1998).
- Renewable Fuels Regulations. Canada Gazette Part II. 144 (18), 1614-1740 (2010).
- Directive 2009/28/EC of the European Parliament and of the Council of 23 April 2009 on the promotion of the use of energy from renewable sources and amending and subsequently repealing Directives 2001/77/EC and 2003/30/EC (Text with EEA relevance). Official Journal of the European Union. 140, 16-62 (2009).
- Al-Sabawi, M., Chen, J., Ng, S. Fluid catalytic cracking of biomass-derived oils and their blends with petroleum feedstocks: A Review. Energy Fuels. 26 (9), 5355-5372 (2012).
- Dupain, X., Costa, D. J., Schaverien, C. J., Makkee, M., Moulijn, J. A. Cracking of a rapeseed vegetable oil under realistic FCC conditions. Appl. Catal. B: Environ. 72 (1-2), 44-61 (2007).
- Tian, H., Li, C., Yang, C., Shan, H. Alternative processing technology for converting vegetable oils and animal fats to clean fuels and light olefins. Chin J Chem Eng. 16 (3), 394-400 (2008).
- Melero, J. A., Clavero, M. M., Calleja, G., Garcia, A., Miravalles, R., Galindo, T. Production of bio-fuels via the catalytic cracking of mixtures of crude vegetable oils and nonedible animal fats with vacuum gas oil. Energy Fuels. 24 (1), 707-717 (2010).
- Bielansky, P., Reichhold, A., Schönberger, C. Catalytic cracking of rapeseed oil to high octane gasoline and olefins. Chem Eng Process. 49 (8), 873-880 (2010).
- Ng, S. H., Shi, Y., Ding, L., Chen, S. Catalytic cracking of a rapeseed oil for production of transportation fuels and chemicals: Yield structure. 2010 AIChE Annual Meeting. Salt Lake City, UT, USA, , (2010).
- Bielansky, P., Weinert, A., Schönberger, C., Reichhold, A. Catalytic conversion of vegetable oils in a continuous FCC pilot plant. Fuel Process Technol. 92 (12), 2305-2311 (2011).
- Ng, S. H., Lay, C., Bhatt, S., Freel, B., Graham, R. Upgrading of biomass-derived liquid to clean fuels. 2012 AIChE Annual Meeting. Pittsburgh, PA, USA, , (2012).
- Ordorica-Garcia, G., Croiset, E., Douglas, P., Elkamel, A., Gupta, M. Modeling the energy demands and greenhouse gas emissions of the Canadian oil sands industry. Energy Fuels. 21 (4), 2098-2111 (2007).
- Canada's Emission Trends. , Government of Canada, Environment Canada. (2013).
- Versatile fluidized bed reactor. US Patent. , 6069012 The fluidized bed reactor described herein and the trade mark "ACE" are covered by this patent (2000).
- ACE Operating Manual: PID Drawing No. R+ 101 and 102. , Kayser Technology. (2007).
- System Manual: ACE - Model R+. , Kayser Technology. (2007).
- ASTM D2887-15 Standard test method for boiling range distribution of petroleum fractions by gas chromatography. , ASTM International. West Conshohocken, PA. (2015).
- AASTM D4377-00 Standard test method for water in crude oils by potentiometric Karl Fischer titration. , ASTM International. West Conshohocken, PA. (2015).
- Ng, S. H., et al. FCC coprocessing oil sands heavy gas oil and canola oil. 1. Yield structure. Fuel. 156, 163-176 (2015).
- Cox, J. D., Wagman, D. D., Medvedev, V. A. CODATA Key values for thermodynamics. , Hemisphere Publishing Corp. New York. (1984).
- Ng, S. H., et al. FCC study of Canadian oil-sands derived vacuum gas oils. 1. Feed and catalyst effects on yield structure. Energy Fuels. 16 (5), 1196-1208 (2002).
- Ng, S. H., Dabros, T., Humphries, A. Fluid catalytic cracking quality improvement of bitumen after paraffinic froth treatment. Energy Fuels. 21 (3), 1432-1441 (2007).
- Scherzer, J. Chapter 5, Correlation between catalyst formulation and catalytic properties. Fluid Catalytic Cracking: Science and Technology. Magee, J. S., Mitchell, M. M. Jr , Studies in Surface Science; 76. Elsevier Science Publishers BV. 145-182 (1993).
- Fisher, I. P. Effect of feedstock variability on catalytic cracking yields. Appl. Catal. 65 (2), 189-210 (1990).
- Ng, S. H., et al. Study of Canadian FCC feeds from various origins and treatments. 1. Ranking of feedstocks based on feed quality and product distribution. Energy Fuels. 18 (1), 160-171 (2004).
- Ng, S. H., et al. Study of Canadian FCC feeds from various origins and treatments. 2. Some specific cracking characteristics and comparisons of product yields and qualities between a riser reactor and a MAT unit. Energy Fuels. 18 (1), 172-187 (2004).
- Ng, S. H., et al. Key observations from a comprehensive FCC study on Canadian heavy gas oils from various origins. 1. Yield profiles in batch reactors. Fuel Process Technol. 87 (6), 475-485 (2006).
- Scherzer, J. Octane-enhancing zeolitic FCC catalysts: Scientific and technical aspects. Catalysis Reviews: Science and Engineering. 31 (3), 215-354 (1989).
- ASTM D7964/D7964M-14 Standard test method for determining activity of fluid catalytic cracking (FCC) catalysts in a fluidized bed. , ASTM International. West Conshohocken, PA. (2014).
- ASTM D5154-10 Standard test method for determining activity and selectivity of fluid catalytic cracking (FCC) catalysts by Microactivity test. , ASTM International. West Conshohocken, PA. (2010).
- Moorehead, E. L., McLean, J. B., Cronkright, W. A. Chapter 7, Microactivity evaluation of FCC catalysts in the laboratory: Principles, approaches and applications. Fluid Catalytic Cracking: Science and Technology. Magee, J. S., Mitchell, M. M. Jr , Studies in Surface Science; 76. Elsevier Science Publishers BV. 223-255 (1993).
- Rawlence, D. J., Gosling, K. FCC catalyst performance evaluation. Appl. Catal. 43 (2), 213-237 (1988).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
إعادة الطباعة والأذونات
