Name: Labor Produktion von Biokraftstoffen und Biochemikalien aus Rapsöl durch Catalytic Cracking-Umwandlung (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-09-02T15:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 33 s
Description: Erfahren Sie die katalytische Crack-Umwandlung von Rapsöl mit fossilen Rohstoffen zur Biokraftstoff- und Biochemikalienproduktion. Diese schnelle, kostengünstige Methode ermöglicht präzise Kontrolle über Testparameter und unterstützt die Katalysatorforschung.

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Die Autoren möchten die analytische Labor des CanmetENERGY Technologiezentrum für seine technische Unterstützung und Suncor Energy Inc. zur Versorgung des synthetischen Rohöls zu danken. Teilfinanzierung für diese Studie wurde von Natural Resources Canada und der Regierung Kanadas interdepartementale Programm für Energieforschung und Entwicklung (PERD) mit Projekt-ID A22.015 zur Verfügung gestellt. Yi Zhang möchte seine von Januar 2015 bis Januar 2016 Naturwissenschaften und Engineering Research Council (NSERC) von Kanada Visiting Fellowship anzuerkennen.

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Die Autoren erklären, dass sie keine finanziellen Interessen haben.

Das hier beschriebene Protokoll verwendet zyklischen Betrieb eines einzigen Reaktor eine Charge von fluidisierten Katalysatorteilchen enthaltenden Beschickungsöl zu simulieren Rißbildung und Katalysatorregenerierung. Das Öl wird gecrackt wird vorgewärmt und von oben durch eine Einspritzrohr mit der Spitze nahe am Boden des Fluidbetts zugeführt. Der Dampf nach dem katalytischen Cracken erzeugt wird kondensiert und in einer Vorlage aufgefangen, und das flüssige Produkt gesammelt wird anschließend für simulierte Destillati...

Es gibt starke globale Interesse an den beiden privaten und öffentlichen Sektor eine effiziente und wirtschaftliche Mittel zu finden, Treibstoffe aus Biomasse gewonnen Einsatzmaterialien zu erzeugen. Dieses Interesse wird durch eine allgemeine Besorgnis über die wesentlichen Beitrag der Verbrennung fossiler Brennstoffe Erdöl, um die Treibhausgasemissionen (THG) und die damit verbundenen Beitrag zur globalen Erwärmung getrieben. Außerdem gibt es einen starken politischen Willen in Nordamerika und Europa im Ausland produziert Erdöl mit erneuerbaren heimischen flüssigen Brennstoffen zu verdrängen. Im Jahr 2008 stellte Biokraftstoffe 1,8% der Kraftstoffe der Welt 1. In vielen entwickelten Ländern ist es erforderlich , dass Biokraftstoffe von 6% ersetzen zu 10% von Erdölbrennstoffen in naher Zukunft 2. In Kanada erfordern Vorschriften einen durchschnittlichen erneuerbaren Kraftstoff - Gehalt von 5% in Benzin beginnend 15. Dezember 2010 3. Das Erneuerbare - Energien - Richtlinie (RED) in Europa hat auch eine 10% erneuerbare Energieziel für die Europäische Union trans beauftragtHafensektor bis zum Jahr 2020 4. Die Herausforderung bestand darin, eine tragfähige wirtschaftliche Weg zu produzieren fungible Kraftstoffen aus Biomasse zu entwickeln und zu demonstrieren. Biologische Quellen umfassen Triglycerid-basierte Biomasse wie pflanzlichen Ölen und tierischen Fetten, sowie Altspeiseöl und Zellulose-Biomasse wie Holzspäne, Waldabfälle und Landwirtschaft Rückstände. In den letzten zwei Jahrzehnten Forschung katalytische auf der Auswertung von Biomasse stammende Ölverarbeitung unter Verwendung herkömmlicher Fluidcracken (FCC) 5 konzentriert - 12, eine Technologie , die für die Herstellung der größte Teil des Benzins in einer Erdölraffinerie. Unser neuer Ansatz in dieser Studie ist es zur Zusammenarbeit Prozess Rapsöl mit Ölsand-Bitumen abgeleiteten Einsatzmaterial gemischt. Normalerweise Bitumen muss vor der Raffination aufgerüstet werden, die Herstellung von Raffinerieeinsatzmaterial wie synthetisches Rohöl (SCO) -Diese Verarbeitungsweg besonders energieintensiv ist, einem Anteil von 68-78% der THG-emissions von der SCO Produktion 13 und im Jahr 2011, die zusammen 2,6% der gesamten Treibhausgasemissionen 14 in Kanada. einen Teil des aktualisierten HGO mit Biofeed ersetzen würde THG-Emissionen zu reduzieren, da eine viel kleinere Kohlenstoff-Fußabdruck beinhaltet die Produktion von Biokraftstoffen. Canola Öl wird in dieser Arbeit gewählt, weil es in Kanada und den USA reichlich vorhanden ist. Dieses Einsatzmaterial besitzt eine Dichte und Viskosität ähnlich denen von GrAB während die Gehalte an Schwefel, Stickstoff und Metalle, die FCC Leistung oder die Produktqualität beeinträchtigen könnten vernachlässigbar sind. Darüber hinaus bietet dieses Co-Verarbeitungsoption erhebliche technologische und wirtschaftliche Vorteile, da sie Nutzung der vorhandenen Raffinerieanlagen erlauben würde, und daher würde wenig zusätzliche Hardware oder Modifikation der Raffinerie erfordern. Darüber hinaus kann es sein, mögliche Synergien, die in Verbesserung der Produktqualität zur Folge haben könnte, wenn Co-Processing ein hocharomatisches Bitumen füttern mit geradkettigen Biomasse-Pendant. Jedoch co-Verarbeitungbeinhaltet wichtige technische Herausforderungen. Dazu gehören die einzigartigen physikalischen und chemischen Eigenschaften von Bio-Feeds: mit hohem Sauerstoffgehalt, Paraffinreiche Zusammensetzung, die Kompatibilität mit Erdöleinsatzmaterialien, Verschmutzungspotential usw. Diese Studie liefert ein detailliertes Protokoll für die Herstellung von Biokraftstoffen im Labormaßstab von Rapsöl durch katalytische Cracken. Eine vollautomatische Reaktionssystem - im Sinne dieser Arbeit als Labortesteinheit (LTU) 15 - ist für diese Arbeit verwendet Abbildung 1 zeigt schematisch , wie das Gerät arbeitet.. Diese LTU hat der Industriestandard für Labor FCC Studien geworden. Das Ziel dieser Studie ist für das Knacken Rapsöl die Eignung der LTU zu testen, Kraftstoffen und Chemikalien mit dem Ziel, die Eindämmung von Treibhausgasemissionen zu erzeugen. <img alt="Abbildung 1" src="/files/ftp_upload/54390/54390fig1.jpg" /> Abbildung 1: Conceptual illustration des Reaktors. Illustration zeigt Stromlinien des Katalysators, Futtermittel, Produkt und Verdünnungsmittel. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54390/54390fig1large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54390/54390fig1large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a>

<table><tbody><tr><td>ACE-Einheit (Advanced Cracking Evaluation)</td><td>Kayser Technology Inc.</td><td>ACE R+ 46</td><td>Zusammengebaut von Zeton Inc. SN:505-46; bestehend aus (1) einem Reaktor; (2) Katalysator-Zugabe-System; (3) Futterabgabesystem; (4) System zur Sammlung von Flüssigkeiten; (5) Gassammelsystem; (6) Gasanalysesystem; (7) System zur Regeneration des Katalysators; (8) CO-Katalysator; (9) Koksanalysesystem</td></tr><tr><td>Reactor (ACE)</td><td>Kayser Technology Inc.</td><td>V-105</td><td>Ein Edelstahlrohr mit einem Innendurchmesser von 1,6 cm, das einen konischen Boden hat und von unten mit einem Verdünnungsmittel (Stickstoff) versehen ist, das den Katalysator fluidisiert und am Ende des Laufs auch als Strippgas dient</td></tr>. <tr><td>Catalyst Addition System (ACE)</td><td>Kayser Technology Inc.</td><td></td><td>Sechs Trichter (V-120F, mit entsprechenden Ventilen) für die Zugabe von Katalysator für bis zu 6 Durchläufe</td></tr><tr><td>Feed Delivery System (ACE)</td><td>Kayser Technology Inc.</td><td></td><td>Bestehend aus Zuführflasche (V-100), Spritze (FS-115), Pumpe (P-100) und Injektor (mit 1,125 Zoll Injektorhöhe, d.h. , der Abstand vom tiefsten Punkt des konischen Reaktorbodens zum unteren Ende des Einspeisungsinjektors)</td></tr><tr><td>Liquid Collection System (ACE)</td><td>Kayser Technology Inc.</td><td></td><td>Sechs Flüssigkeitsbehälter (V-110F), die in ein gemeinsames Kühlmittelbad (Ethylenglykol/Wasser-Gemisch im Massenverhältnis 50:50) bei etwa &ndash; 15 & Grad; C in einem großen Tank (V-145)</td></tr><tr><td>Gassammelsystem (ACE)</td><td>Kayser Technology Inc.</td><td></td><td>Basierend auf dem Prinzip der Wasserverdrängung; bestehend aus einem Gassammelbehälter (V-150) mit einem motorbetriebenen Rührwerk (MTR-100) und einer Waage (WT-100) zum Wiegen des verdrängten Wassers, das in einem Becherglas (V-160) gesammelt wird.</td></tr><tr><td>Gasanalysesystem (ACE)</td><td>Kayser Technology Inc.</td><td></td><td>Zentrales Element ist der Agilent Micro GC (Modell 3000A) mit vier Kapillarsäulen, die mit entsprechenden Wärmeleitfähigkeitsdetektoren (TCDs) ausgestattet sind.</td></tr><tr><td>Katalysator-Regenerationssystem (ACE)</td><td>Kayser Technology Inc.</td><td>V-105</td><td>Verbrauchter Katalysator im Reaktor, der verbrannt wird in situ in Luft bei +700 &deg; C zur vollständigen Entfernung des auf dem Katalysator abgelagerten Kohlenstoffs</td></tr><tr><td>CO-Katalysator (ACE)</td><td>Kayser Technology Inc.</td><td></td><td>Ein Reaktor (V-140) mit CuO als Katalysator zur Oxidation von CO und Kohlenwasserstoffen im abgesaugten Rauchgas zu CO2 (zur Analyse durch einen IR-Gasanalysator) und H2O (zur Aufnahme durch einen Trockner)</td></tr><tr><td>Coke Analyzing System (ACE)</td><td>Kayser Technology Inc.</td><td></td><td>Servomex (Modell 1440C) IR-Analysator zur Messung von CO2 in abgesaugtem Rauchgas</td></tr><tr><td>R+MM Software Suite</td><td>Kayser Technology Inc.</td><td></td><td>Inklusive iFIX 3.5&nbsp;</td></tr><tr><td>Agilent Micro GC</td><td>Agilent Technologies</td><td>3000A</td><td>Für die Gasanalyse nach dem Cracken</td></tr><tr><td>Cerity Networked Data System</td><td>Agilent Technologies</td><td></td><td>Software für Agilent Micro GC</td></tr><tr><td>CO2 Gasanalysator</td><td>Servomex Inc.</td><td>1440C</td><td>SN: 01440C1C02/2900</td></tr><tr><td>NESLAB Kühlbad</td><td>Themo Electron Corporation</td><td>RTE 740</td><td>SN: 104300061</td></tr><tr><td>Orion&nbsp; Sage Spritzenpumpe</td><td>Themo Electron Corporation</td><td>M362</td><td>Zum Fördern von Speiseöl zum Injektorrohr</td></tr><tr><td>Synthetisches Rohöl (SCO)</td><td>Suncor Energy Inc.</td><td></td><td>Identifiziert als Suncor OSA 10-4.1</td></tr><tr><td>Catalyst P</td><td>Petro-Canada Refinery</td><td></td><td>Equilibrium catalyst</td></tr><tr><td>Balance</td><td>Mettler Toledo</td><td>AB304-S</td><td>Zum Wiegen von flüssigen Produktabscheidern</td></tr><tr><td>Balance</td><td>Mettler Toledo</td><td>XS8001S</td><td>Zum Wiegen von Wasser, das durch Gasprodukt verdrängt</td></tr> wird <tr><td>Ethylen Glykol</td><td>Fisher Scientifc Inc.</td><td>CAS 107-21-1</td><td>Gemischt mit destilliertem Wasser als Kühlmittel (50 v%) )</td></tr><tr><td>Drierite</td><td>W.A. Hammond Drierite Co., Ltd.</td><td>24001</td><td>Für die Wasseraufnahme nach CO-Katalysator</td></tr><tr><td>Kupferoxid</td><td>LECO Corporation</td><td>501-170</td><td>Katalysator für die Umwandlung von CO in CO2</td></tr><tr><td>Toluol</td><td>Fisher Scientific Co.&nbsp;</td><td>CAS 108-88-3</td><td>Zur Reinigung von Flüssigkeitsbehältern</td></tr><tr><td>Aceton</td><td>Fisher Scientific Co.&nbsp;</td><td>CAS 67-64-1</td><td>Zur Reinigung von Flüssigkeitsbehältern</td></tr><tr><td>Micro GC Calibration Gas</td><td>Air Liquid Canada Inc.</td><td>SPG-25MX0015306</td><td>Mehrkomponenten-Standardgas</td></tr><tr><td>19,8 % CO2 Standardgas</td><td>BOC Canada Ltd.</td><td>24069890</td><td>Zur Kalibrierung des IR-Analysators</td></tr><tr><td>Argon Gas</td><td>Linde Canada Ltd.</td><td>24001306</td><td>Klasse 5.0 Reinheit</td></tr><tr><td>Heliumgas</td><td>Linde Canada Ltd.</td><td>24001333</td><td>Klasse 5.0</td>Reinheits-Gasanalysator</tr><tr><td>GC-Modul</td><td>Inficon</td><td>GCMOD-15</td><td>Kanal A</td></tr><tr><td>Gasanalysator GC-Modul</td><td>Inficon</td><td>GCMOD-03</td><td>Kanal B</td></tr><tr><td>Gasanalysator GC Modul</td><td>Inficon</td><td>GCMOD-04</td><td>Kanal C</td></tr><tr><td>Gasanalysator GC Modul</td><td>Inficon</td><td>GCMOD-73</td><td>Kanal D</td></tr><tr><td>HP 6890 GC</td><td>Hewlett-Packard Co.&nbsp;</td><td>G1530A</td><td>Für simulierte Destillation</td></tr><tr><td>ASTM 2887 Standardprobe</td><td>PAC L.P.</td><td>26650.150</td><td>Für die Qualitätskontrolle in der simulierten Destillation</td></tr><tr><td>ASTM 2887 Standardprobe</td><td>PAC L.P.</td><td>25950.200</td><td>Zur Kalibrierung in simulierter Destillation</td></tr><tr><td>Kolonne für GC 6890 (simulierte Destillation)</td><td>Agilent Technologies</td><td>CP7562</td><td>10 m x 0,53 mm x 1,2 &micro; m, HP 6890 GC Säule</td></tr><tr><td>Flüssiger Stickstoff</td><td>Luft Liquid Canada Inc.</td><td>SPG-NIT1AC240LC</td><td>Für den Einsatz in der simulierten Destillation&nbsp;</td></tr><tr><td>Stickstoff</td><td>Luft Flüssigkeit Kanada Inc.</td><td>Bulk (Gebäude N2)</td><td>Für den Einsatz im Betrieb von ACE-Einheiten</td></tr><tr><td>Isotemp Programmierbarer Ofen</td><td>Thermo Fisher Scientifc Inc.</td><td>10-750-126</td><td>Für die Kalzinierung von</td>Katalysator-GC-Fläschchen</tr><tr><td>, Crimp Top</td><td>Chromatograghic Specialties Inc</td><td>C223682C</td><td>2 ml, für</td></tr><tr><td>Flüssigprodukt-Dichtungen, Crimp Top</td><td>Chromatograghic Specialties Inc</td><td>C221150 11</td><td>mm, zur Verwendung mit GC-Fläschchen</td></tr><tr><td>4 oz klare Boston Rundflaschen</td><td>Fisher Scientific Co.&nbsp;</td><td>02-911-784</td><td>Mit PE-Kegel ausgekleideten Kappen, für den Einsatz im Zuführsystem</td></tr><tr><td>Sieve</td><td>Endecotts Ltd.</td><td>6140269</td><td>Aperture 38 Mikron</td></tr><tr><td>Sieb</td><td>Endecotts Ltd.</td><td>6146265</td><td>Blende 250 &mu; m</td></tr><tr><td>Shaker</td><td>Endecotts Ltd.</td><td>MIN 2737-11</td><td>Minor-Meinzer 2 Siebmaschine für das Katalysatorscreening</td></tr><tr><td>V20 Volumetrischer KF-Titrator</td><td>Mettler Toledo</td><td>5131025056</td><td>Für die Wassergehaltsanalyse des flüssigen Produkts</td></tr><tr><td>Hydranal Composite 5</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>34805-1L-R</td><td>Reagenz für Karl-Fischer-Titration</td></tr><tr><td>Methanol (extrem niedrige Wasserqualität)</td><td>Fisher Scientific Co.&nbsp;</td><td>A413-4</td><td>Gemischt mit Toluol (40:60 w/w) für die KF-Titration: wird auch zur Rückgewinnung von Wasser in Behältern</td></tr><tr><td>verwendet Glass Wool</td><td>Fisher Scientific Co.&nbsp;</td><td>11-388</td><td>Platziert in der Oberseite des Empfängerauslassarms&nbsp;</td></tr></tbody></table>

labor produktion von biokraftstoffen und biochemikalien aus rapsöl durch catalytic cracking-umwandlung

Laboratory Production of Biofuels and Biochemicals from a Rapeseed Oil through Catalytic Cracking Conversion

Die Arbeit basiert auf einer berichteten Studie, die die Verarbeitbarkeit von Rapsöl (Bio-Feed) in Gegenwart von Bitumen-abgeleitetem Schwergasöl (HGO) zur Herstellung von Transportkraftstoffen durch einen flüssigen katalytischen Crackprozess (FCC) untersucht. Die Cracking-Experimente werden mit einer vollautomatischen Reaktionseinheit bei einer stündlichen Raumgeschwindigkeit (WHSV) mit festem Gewicht von 8 hr-1, 490-530 °C und einem Katalysator-Öl-Verhältnis von 4-12 g/g durchgeführt. Wenn eine Zuführung mit dem Katalysator im Wirbelschichtreaktor in Kontakt kommt, findet das Cracken statt, bei dem gasförmige, flüssige und feste Produkte entstehen. Der erzeugte Dampf wird kondensiert und in einem Flüssigkeitsbehälter bei -15 °C gesammelt. Das nicht kondensierbare Abwasser wird zunächst in einen Behälter geleitet und nach der Homogenisierung zu einem Online-Gaschromatographen (GC) für die Raffineriegasanalyse geleitet. Der auf dem Katalysator abgelagerte Koks wird in situ bestimmt, indem der verbrauchte Katalysator an der Luft bei hohen Temperaturen verbrannt wird. Der CO2 -Gehalt wird über eine Infrarotzelle (IR) quantitativ gemessen und in die Koksausbeute umgerechnet. Flüssige Proben in den Behältern werden von GC für eine simulierte Destillation analysiert, um die Mengen in verschiedenen Siedebereichen zu bestimmen, d. h. IBP-221 °C (Benzin), 221-343 °C (Leichtzyklusöl) und 343 °C+ (Schwerzyklusöl). Beim Cracken eines Futters, das Rapsöl enthält, entsteht Wasser, das am Boden eines Flüssigkeitsbehälters und an seiner Innenwand erscheint. Die Rückgewinnung des Wassers an der Wand wird durch Waschen mit Methanol und anschließende Karl-Fischer-Titration auf den Wassergehalt erreicht. Zu den berichteten Grundergebnissen gehören die Umwandlung (der Teil des Futters, der in Gas und flüssiges Produkt mit einem Siedepunkt unter 221 °C, Koks und Wasser, falls vorhanden) umgewandelt wird, und die Ausbeute an Trockengas (H2-C 2, CO und CO2), Flüssiggas (C3-C 4), Benzin, Leichtöl, Schweröl, Koks und Wasser, falls vorhanden.

(: 85,27 Massenverhältnis dh 14,73) zwischen Rapsöl und einem SCO-derived HGO 20 Das etablierte Protokoll zu einem Ölmischung von 15:85 Volumenverhältnis wurde erfolgreich angewendet. Aus praktischen Gründen (Kosten, Verfügbarkeit von Rapsöl und mögliche Herausforderungen in den kommerziellen Betrieb) wurde die Studie auf Einsatzmaterial fokussiert 15 v% Rapsöl Zusatz enthält, obwohl Feeds mit höheren Konzentrationen wurden auch ausprobiert. Die Mischung wurde katalyt...

Dieser Beitrag stellt eine experimentelle Methode Biokraftstoffen und Biochemikalien aus Rapsöl mit einem fossil basierten Futter in der Gegenwart eines Katalysators bei milden Temperaturen gemischt zu erzeugen. Gasförmige, flüssige und feste Produkte aus einer Reaktionseinheit quantifiziert und charakterisiert. Umbau und individuelle Produktausbeuten werden berechnet und ausgewiesen.

Labor Produktion von Biokraftstoffen und Biochemikalien aus Rapsöl durch Catalytic Cracking-Umwandlung

The work is based on a reported study which investigates the processability of canola oil (bio-feed) in the presence of bitumen-derived heavy gas oil ...

Das übergeordnete Ziel dieser Labormethode ist die Herstellung von Biokraftstoffen und Biochemikalien aus der gemeinsamen Verarbeitung von Rapsöl mit fossilen Futtermitteln. Diese Methode kann dazu beitragen, Schlüsselfragen in der chemischen Verfahrenstechnik zu beantworten, insbesondere zum katalytischen Cracken von Schwerölen, zur Kraftstoffchemie, zur Katalyse und zu Reaktionsmechanismen. Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, dass die Methode schnell und kostengünstig ist und eine vollständige Kontrolle über die Testparameter und die Reduzierung menschlicher Fehler ermöglicht.Die Auswirkungen dieser Technik erstrecken sich auf die Katalysatorentwicklung, da die verwendeten Geräte einfach, zuverlässig und produktiv sind, um neue Formeln zu testen. Obwohl sich diese Studie auf den Produktvertrieb und die Qualität konzentriert, kann die Hauptstudie auch auf andere Bereiche wie prädiktive Modellierung und Simulationen angewendet werden. Ich freue mich, meine Teamkollegen vorstellen zu dürfen.Research Scientist, Nicole Heshka, Yi Zhang und F&E-Programmberater Edward Little. Sie demonstrieren das Verfahren und/oder besprechen die Methode. Um diesen Vorgang zu starten, trenne

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Chemistry

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Qualitative Charakterisierung der wässrigen Fraktion von hydrothermale Verflüssigung von Algen mit Hilfe von 2D-Gaschromatographie mit Time-of-Flight Mass Spectrometry

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Labor Produktion von Biokraftstoffen und Biochemikalien aus Rapsöl durch Catalytic Cracking-Umwandlung

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