En este trabajo se presenta un método experimental para producir biocombustibles y productos bioquímicos a partir de aceite de canola mezcladas con una alimentación basada en combustibles fósiles en presencia de un catalizador a temperaturas suaves. Gaseoso, líquido y productos sólidos a partir de una unidad de reacción se cuantifican y se caracterizan. rendimientos de conversión y productos individuales se calculan y se informó.
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Artículo de método
Laboratorio de Producción de biocombustibles y Bioquímicos de un aceite de colza través de Craqueo Catalítico Conversión
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Resumen
Resumen
El trabajo se basa en un estudio reportado que investiga la procesabilidad del aceite de canola (bio-feed) en presencia de gasóleo pesado derivado del betún (HGO) para la producción de combustibles para el transporte a través de una ruta de craqueo catalítico fluido (FCC). Los experimentos de craqueo se realizan con una unidad de reacción totalmente automatizada a una velocidad espacial horaria (WHSV) de peso fijo de 8 hr-1, 490-530 °C y relaciones catalizador/aceite de 4-12 g/g. Cuando una alimentación está en contacto con el catalizador en el reactor de lecho fluido, se produce un craqueo que genera productos gaseosos, líquidos y sólidos. El vapor producido se condensa y se recoge en un depósito de líquido a -15 °C. El efluente no condensable se dirige primero a un recipiente y se envía, después de la homogeneización, a un cromatógrafo de gases (GC) en línea para el análisis de gases de refinería. El coque depositado en el catalizador se determina in situ quemando el catalizador gastado en aire a altas temperaturas. Los niveles de CO2 se miden cuantitativamente a través de una celda de infrarrojos (IR) y se convierten en rendimiento de coque. Las muestras líquidas en los receptores se analizan por GC para una destilación simulada para determinar las cantidades en diferentes rangos de ebullición, es decir, IBP-221 °C (gasolina), 221-343 °C (aceite de ciclo ligero) y 343 °C+ (aceite de ciclo pesado). El agrietamiento de un alimento que contiene aceite de canola genera agua, que aparece en el fondo de un recipiente de líquido y en su pared interna. La recuperación del agua en la pared se logra mediante un lavado con metanol seguido de una valoración Karl Fischer para el contenido de agua. Los resultados básicos informados incluyen la conversión (la porción de la alimentación convertida en gas y producto líquido con un punto de ebullición inferior a 221 °C, coque y agua, si está presente) y los rendimientos de gas seco (H2-C 2, CO y CO2), gas licuado de petróleo (C3-C 4), gasolina, aceite de ciclo ligero, aceite de ciclo pesado, Coca-Cola, y agua, si está presente.
Introducción
Existe un fuerte interés mundial tanto en el sector público y privado para encontrar medios eficaces y económicos para producir combustibles para el transporte de materias primas de biomasa derivada. Este interés es impulsada por una preocupación general por la contribución sustancial de la quema de combustibles fósiles derivados del petróleo a gas de efecto invernadero (GEI) y su contribución asociado al calentamiento global. Además, hay una fuerte voluntad política en América del Norte y Europa para desplazar el petróleo producido en el extranjero con los combustibles líquidos domésticos renovables. En 2008, los biocombustibles proporcionan el 1,8% de combustibles para el transporte de todo el mundo 1. En muchos países desarrollados, se requiere que los biocombustibles reemplacen del 6% al 10% de los combustibles derivados del petróleo en un futuro próximo 2. En Canadá, las regulaciones requieren un contenido de combustible renovable promedio de 5% en la gasolina a partir del 15 de diciembre de 2010 3. La Directiva de Energía Renovable (RED) en Europa también ha ordenado un objetivo de energía renovable del 10% para la Unión Europea transsector portuario en 2020 4.
El reto ha sido desarrollar y demostrar una vía económica viable para producir combustibles para el transporte fungibles a partir de biomasa. fuentes biológicas incluyen la biomasa a base de triglicéridos, tales como aceites vegetales y grasas animales, así como aceite de cocina usado y la biomasa de celulosa tales como astillas de madera, residuos forestales y residuos agrícolas. Durante las últimas dos décadas, la investigación se ha centrado en la evaluación de la elaboración del aceite derivado de la biomasa mediante craqueo catalítico fluido (FCC) 5 convencionales - 12, una tecnología responsable de producir la mayor parte de la gasolina en una refinería de petróleo. Nuestro enfoque novedoso en este estudio es co-proceso de aceite de canola se mezcla con materia prima derivada de betún de arenas petrolíferas. Normalmente, el betún se deben actualizar antes de la refinación, la producción de materiales de alimentación de refinería, tales como petróleo crudo sintético (SCO) -esta ruta de procesamiento es particularmente intensivo de energía, que representan el 68-78% de la GHG emissicomplementos de la producción de SCO 13 y, en 2011, lo que constituye el 2,6% de las emisiones totales de GEI de Canadá 14. La sustitución de una porción de hidrocarburos pesados actualizado con Biofeed reduciría las emisiones de gases de efecto invernadero, ya que la producción de biocombustibles implica una huella de carbono mucho menor. El aceite de canola es elegido en este trabajo, ya que es abundante en Canadá y los EE.UU.. Este material de alimentación posee una densidad y viscosidad similar a los de HGOs mientras que el contenido de azufre, nitrógeno y metales que podrían afectar al rendimiento o la calidad del producto FCC son insignificantes. Por otra parte, esta opción de co-procesamiento ofrece ventajas tecnológicas y económicas significativas, ya que permitiría la utilización de la infraestructura existente y la refinería, por lo tanto, requeriría poco hardware o modificación de la refinería adicional. Además, puede haber sinergia potencial que podría resultar en la mejora de la calidad del producto cuando el co-procesamiento en un asfalto muy aromáticos alimentan con su homólogo de la biomasa de cadena lineal. Sin embargo, el co-procesamientoimplica importantes desafíos técnicos. Estos incluyen las características físicas y químicas únicas de bio-feeds: alto contenido de oxígeno, la composición parafínico ricos, compatibilidad con materiales de alimentación de petróleo, el potencial de ensuciamiento, etc.
Este estudio proporciona un protocolo detallado para la producción de biocombustibles a escala de laboratorio a partir de aceite de canola a través de craqueo catalítico. Un sistema totalmente automatizado de reacción - se hace referencia en este trabajo como la unidad de análisis de laboratorio (LTU) 15 - se utiliza para este trabajo figura 1 muestra esquemáticamente cómo funciona esta unidad.. Esta licencia de uso se ha convertido en el estándar de la industria para los estudios de laboratorio de la FCC. El objetivo de este estudio es comprobar la idoneidad de la licencia de uso para el craqueo de aceite de canola para producir combustibles y productos químicos con el objetivo de mitigar las emisiones de gases de efecto invernadero.
Figura 1: Illustratio conceptualn de la Ilustración del reactor. que muestra las líneas de flujo del catalizador, alimentación, del producto, y el diluyente. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
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Protocolo
Precaución: Por favor, consulte a todas las hojas de datos de seguridad de materiales pertinentes (MSDS) antes de usar los materiales. Trabaja con muestras de aceite crudo sólo se debe hacer mientras esté usando el equipo adecuado de protección personal (gafas de seguridad, guantes, pantalones, zapatos cerrados, bata de laboratorio), y la apertura, transporte y manipulación de muestras crudas debe ocurrir en una campana de humos con ventilación. hidrocarburos calientes pueden ser inflamables en el aire, y el sistema de reacción deben ser cuidadosamente la prueba contra fugas, antes de su uso con mezclas de crudo. El reactor puede alcanzar temperaturas de hasta 750 ° C, y guantes de seguridad de alta temperatura debe ser usado cuando se trabaja cerca de superficies calientes.
1. Consideraciones generales
- Para hacer el mejor uso de la unidad de reacción automatizado, que puede completar seis carreras consecutivas durante ~ 8 horas, elija una velocidad de alimentación constante de 1,2 g / min. Esto establece la velocidad espacial horaria en peso (WHSV) de 8 hr -1 a través de la relación WHSV = 60 / [(C / O) × t] = 60 x (O / t) / C donde T es el Feel tiempo de entrega ed en minutos y C y O son masas de catalizador y alimentación, respectivamente, en gramos. Al cambiar el tiempo de inyección de alimentación, se obtuvo un conjunto de catalizador / aceite relaciones de masa de 4, 6, 8, 10, y 11,25 (x2) para cada temperatura de reacción a fin de lograr una amplia gama de conversión.
2. Materia prima y de Preparación de Catalizador
- Obtener una HGO por destilación la fracción de -343 ° C (haciendo girar la banda) de un aceite crudo sintético (SCO).
- Comprar aceite de canola comestible de grado de una tienda local de alimentos, y utilizar sin ningún tratamiento adicional.
- Preparar una mezcla de canola 15% v mezclando 79,645 g de hidrocarburos pesados (/ ml de densidad 0,9370 g) con 13,7535 g de aceite de canola (0,9169 g / ml de densidad).
- Se tamizan los catalizador de equilibrio usando un tamiz de 60 de malla Tyler (250 m de apertura), seguido de un segundo cribado con un 400 tamiz de malla Tyler (38 m de apertura).
- Calcinar las partículas de tamaño (38-250 micras) a 600 ° C durante 4 horas, luego cargarlos en tque seis tolvas de la unidad de reacción automatizado.
3. Procedimiento de prueba
- de preparación del sistema
- Preparación programa
- Usando el software que controla la unidad de reacción, abra la ventana de condiciones de operación.
- Tipo en las identificaciones de la alimentación y el catalizador, la presión barométrica, el tiempo de inyección, y los puntos de ajuste de temperatura para el sistema de alimentación, el reactor, la línea de productos, el refrigerante, y el convertidor catalítico de CO en cada paso del período de ejecución .
- Preparación del catalizador
- Para cada tolva de vidrio catalizador por encima de la tubería de proceso, quitar la tapa y cargar 9 g de catalizador calcinado en tamaño en la tolva. Coloque una junta tórica a la parte superior de la tolva y volver a sujetar la tapa.
- Calibración de Velocidad de alimentación
- Establecer la bomba de alimentación de aceite para suministrar alimentación a una velocidad constante de avance de inyección (1,2 g / min) para todas las pistas de craqueo.
- Desconecte el oil línea de alimentación por debajo de la válvula de purga (KV-114) 16 y adjuntar un tubo temporal corto a la parte inferior de la válvula para el suministro de aceite en un vaso de precipitados tarado.
- Precalentar el material de alimentación a 85 ° C para permitir la HGO-mezcla a fluir fácilmente dentro y fuera de la jeringa y a lo largo de la línea de alimentación.
- Ajuste el tiempo de inyección para la calibración de la bomba en el mismo valor que el de la primera carrera en el (valor predeterminado) serie.
- Tara un vaso de precipitados, y colocarlo en la descarga de la tubería temporal corto. Iniciar el programa de usuario "PUMPCAL" preestablecido 17 en el software de la unidad de reacción.
- Después de que el programa de PUMPCAL, retire y pesar el vaso que contiene el alimento. Divida la masa de alimentación suministrado en el vaso por el tiempo de inyección para obtener la velocidad de alimentación.
- Ajustar la velocidad de la bomba a alta o más baja (con el dial de tres dígitos en la bomba) y repetir los pasos 3.1.3.5 a 3.1.3.6 hasta que se alcanza la velocidad de alimentación deseada.
- Eliminar eltubo temporal corta y vuelva a conectar la línea de alimentación.
- La calibración de GC para análisis de gas
Nota: Este paso es necesario si se encuentra la GC para análisis de gases para estar fuera de calibración, que se puede inferir de la verificación de referencias, información histórica de datos, y de balance de materiales. La experiencia indica que la calibración GC puede ser invocado por un periodo prolongado.- Conecte un cilindro de gas de refinería estándar multicomponente comercial para la válvula manual (HV-190) 16.
- Cargar un método en el software de GC que es capaz de eluir y separar todos los picos en el estándar de gas de refinería. Usa los parámetros para el método de GC en la Tabla 1.
- Utilizando el software de GC, lleve a cabo una ejecución de análisis de la norma gas de refinería.
- Abrir el cromatograma del estándar de gas de refinería y la integración de los picos en el cromatograma.
- Identificar los picos en el cromatograma, asegurando que todos los componentes en el calibse encuentran el gas ración. Eliminar cualquier pico que están presentes pero no se pueden atribuir a los componentes de la norma.
- Sobre la base de los rangos de tiempo de retención, a tanto alzado y compuestos que eluyen después de dividir C 5 en C 6 + 1, C 6 + 2, C 6 + 3, y C 6 + 4 grupos. Para este método, isómeros penteno a tanto alzado en un grupo olefina C 5.
- Usando el software de GC, asignar valores de concentración para cada pico integrada de la norma de gas, en virtud de la función de calibración.
- Guardar la calibración en el archivo de método, para su uso para determinar las concentraciones de los picos en las ejecuciones de prueba posteriores. Desconecte el estándar de gas comercial.
- La calibración del analizador de CO 2
- A través del software de la unidad de reacción, cambiar la válvula (KV-170) 16 a la posición que permite que el gas de cero (nitrógeno) a fluir al analizador de gas IR. Ajuste el flujo girando el mando en asociación con el control de flujo valVE (FCV-107) 16, si es necesario, para obtener aproximadamente 250 sccm en el indicador de flujo (FI-107) 16.
- Poner a cero el analizador utilizando el tornillo de ajuste del cero en el panel frontal del analizador con la ayuda de un destornillador de punta plana.
- Conmutar la válvula manual (HV-107) 16 para suministrar el CO 2 (19,8% en moles) de gas estándar en el analizador. Ajuste la válvula manual (MV-107) 16 para obtener un flujo de aproximadamente 250 sccm en el indicador de flujo (FI-107).
- Ajustar la lectura del analizador para que coincida con la concentración (19,8% en moles) del gas de ajuste estándar utilizando el tornillo SPAN en el panel frontal.
- Desconectar el gas de ajuste y regresar la válvula manual (HV-107) a la posición RUN.
- Preparación de líquido receptor Producto
Nota: Cada receptor consta de un condensador y un vial GC conectado a la parte inferior del condensador por una pieza corta de tubo de silicona.- Secuencialmente asignar números a la Condensers y matraces GC.
- Coloque un pequeño tapón de lana de vidrio en el interior de la parte superior de cada brazo de salida del recipiente como se muestra en la Figura 2.
- Mantenga el receptor en posición vertical con un poco de apoyo en un vaso o una botella de tamaño adecuado. Pesar cada receptor en una balanza analítica de la ventana superior que está cubierta por un escudo de plástico cúbico para asegurar un ambiente libre de corrientes (Figura 3).
- Se registra la masa seca (W antes) del receptor preparado junto con los tapones marcados.
- Instalar y conectar el receptor pesada con una línea de productos (Figura 4).
- Preparación del reactor
- Instalar una línea de alimentación de aceite en el reactor con una longitud que permite una altura inyector de 1,125 pulgadas.
- Colocar un filtro en la salida del reactor para evitar que el polvo de catalizador de entrar en la línea de productos, el cambio del filtro después de 50-100 carreras.
- Realizar una prueba de presión en el sistema de reactor by ejecutar el programa PTEST1 17 después de la calibración de la bomba de alimentación y el montaje de los receptores. Cerrar el tubo de gas y presurizar el sistema reactor con 150 mmHg de nitrógeno, seguido de aislamiento del sistema.
- Observe la lectura durante unos minutos la presión para asegurar la caída de presión es no más de 0,4 mm Hg por minuto lo que indica que no hay fugas están presentes. Si se observa una caída de presión de 0,4 mmHg mayor que por min, realice una prueba de fugas de acuerdo con las instrucciones del fabricante, y remediar cualquier fuga en consecuencia.
- Preparación programa
| Muestra T de entrada | 90 ° C | La presión de ejecución del anuncio | 30 psi | |
| T inyector | 90 ° C | de equilibrado de presión | 10 sec | |
| El tiempo de ejecución | 300 sec | detectores | Conductividad térmica | |
| presión de la columna | 30 psi | Velocidad de adquisición de datos | 50 Hz | |
| canal A | canal B | Canal C | Canal D | |
| Pre-columna | PLOT-T; 30 m × 320 m × 3 m | PLOT-Q; 10 micras × 320 micras × 1 m | Alúmina; 3 m × 320 m × 1 m | - |
| Columna | Molsieve; 12 micras × 320 × 10 micras m | PLOT-T; 30 m × 320 m × 8 m | Alúmina; 8 micras × 320 × 10 micras m | OV1; 2 micras × 150 × 10 micras m |
| Gas portador | Argón | Helio | Helio | Helio |
| el modo de entrada | Backflush | Backflush | Backflush | volumen fijo |
| columna T | 100 ° C | 90 ° C | 130 ° C | 90 ° C |
| tiempo de inyección | 30 mseg | 120 ms | 0 ms | 100 mseg |
| el tiempo de retrolavado | 12.5 seg | 5.0 sec | 5.5 seg | - |
Tabla 1: parámetros del método GC para análisis de gas producido por el desempleo de larga duración.
Figura 2: Vial apego al condensador. Foto que muestra la ubicación del tapón de lana de vidrio y la fijación de un vial GC al condensador con tubo de silicona. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 3:.. Con un peso de receptor de producto Cubierta de plástico para la balanza para pesar el producto líquido receptor de largo, que puede sobresalir de la ventana superior Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 4:. Apego Receptor de líquido Foto que muestra la unión de receptores de líquido a la línea de productos.ad / 54390 / 54390fig4large.jpg "target =" _ blank "> Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
- Funcionamiento del sistema en el modo automático
- En la pantalla de configuración LTU, introducir la información relevante para el experimento: ejecutar número, el nombre de alimentación, identificación del catalizador, la presión atmosférica, los puntos de ajuste para la piel y las temperaturas internas del reactor, tanto para el agrietamiento y la regeneración del catalizador, y el tiempo de inyección de aceite. Omitir este paso si la información completa se ha incluido en la Sección 3.1.1.
- Coloque el sistema en modo de ejecutar haciendo clic en el botón "Ejecutar" en la pantalla de flujo del proceso. Esto inicia la secuencia de prueba 17, que incluye las etapas en el modo automático que se describen en la discusión.
- No automático Modo de Operación del Sistema
- Usando el ordenador conectado a la GC, la integración de los picos y procesar los datos mediante la calibración establecida. Introducir los datos de GC finales en el programa a través del ordenador LTU LTU.
- Posterior a ejecutar la operación
- Determinación de la masa líquida del producto
- Después de retirar la pinza, incline el receptor y recoger cualquier gota de producto líquido en la punta biselada de metal por debajo de la válvula de producto.
- Cerrar inmediatamente el receptor con tapones de goma y cuidadosamente etiquetados sacarlo de la bañera. Enjuague el etilenglicol del baño con agua fría y secar el exterior con una toalla de papel.
- Coloque el receptor producto líquido sobre una rejilla a temperatura ambiente durante 20 min, permitiendo a cualquier producto congelado se descongele y correr hacia abajo en el vial GC en la parte inferior del receptor.
- Recoger el almacenamiento del líquido alrededor de la articulación de metal para el receptor con un hisopo de algodón tarado. Se determina la masa del almacenamiento del líquido (W hisopo) y grabar.
- Abra el receptor de producto líquido a la atmósfera en una campana de humos con ventilación para compensación de la presión mediante la eliminación momentáneamente el tapón en la salida superior del receptor.
- Ponerel tapón de nuevo y obtener la masa receptor (W después). Retire el vial de GC desde el condensador. Tapa y almacenar la muestra de producto en un refrigerador a 4 ° C para su posterior análisis.
- Si una gotita de agua en la parte inferior vial GC como en el caso de agrietamiento aceite de canola, usar una jeringa limpia para transferir la mayor cantidad de productos de aceite libre de agua a otro vial como sea posible y la tapa inmediatamente.
- Enjuagar las paredes internas del condensador receptor a fondo con una pequeña calidad de metanol y recoger todo el lavado de metanol en el vial GC original que contiene la gota de agua. Se tapa el vial y obtener la masa del líquido en su interior para su uso en la determinación de agua.
- Análisis de producto líquido para destilación simulada
- Utilizando el estándar ASTM D2887 Método de ensayo 18, determine el porcentaje de masa del producto líquido libre de agua hirviendo en los rangos de la gasolina (IBP-221 ° C), aceite de ciclo ligero (LCO, 221 a 343 ° C), y h aceite de ciclo Eavy (HCO, 343 ° C-FBP).
- Análisis de Agua Producto
- Utilizando el método de ensayo estándar ASTM D4377 19, determinar el contenido de agua (W H2O) del lavado con metanol combinado con la gota de agua en el vial.
- Determinación de la masa líquida del producto
- cálculos
- Masa de producto gaseoso
- Calcular el volumen total de producto gaseoso a través del volumen de agua desplazada de acuerdo con la fórmula:
donde el gas V es el volumen (ml) de gas recogido en condiciones normales (0 K y 101,3 kPa), agua V es el volumen (ml) de agua desplazada durante la prueba, T es la temperatura del gas (° C) y P es la presión del gas ( kPa). - Calcular la masa de cada componente de gas usando:
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donde W i es la masa (g) de la i-ésima producto gaseoso, N i es% en moles de la i-ésima componente en el gas, y M i es peso molecular de la i-ésima de producto gaseoso. El peso molecular de la masa sin resolver C 5 + se supone que es 86. - Se calcula la masa total del producto gaseoso como:
donde el gas W es la masa total del producto gaseoso, y W i es la masa de la i-ésima producto gaseoso como se calcula en 3.5.1.2.
- Calcular el volumen total de producto gaseoso a través del volumen de agua desplazada de acuerdo con la fórmula:
- Masa de líquido Producto
- Se calcula la masa total del producto líquido con:
W = W líq después - W + W antes de hisopo
donde W es liq masa (g) del producto líquido, después de W es la masa (g)del receptor de producto líquido después de la reacción, antes de W es la masa (g) del receptor producto líquido antes de la reacción, y el hisopo W es la masa (g) del almacenamiento del líquido recogido en el bastoncillo de algodón.
- Se calcula la masa total del producto líquido con:
- Masa de Coca-Cola
- Calcular la masa total de coque derivado de la LTU usando:
W = coque de carbón W × 1,0695
donde W es la masa de coque (g) de coque, carbono W es la masa (g) de carbono, y 1,0695 es el factor de carbono-coque.
- Calcular la masa total de coque derivado de la LTU usando:
- Balance de Masa (Recuperación)
- Calcular el balance de masa usando
R = (W + W de gas liq + W coque) ÷ alimentación W × 100
donde R es la recuperación (% en masa de alimento) y de alimentación W es la masa (g) de la alimentación de aceite. R debe estar en el rango de 96 a 102%. Si no, rechazar la prueba como insatisfactorio.
- Calcular el balance de masa usando
- Los rendimientos no normalizadas y Conversión
Nota: Calcula cada rendimiento del producto (% de alimentación de masa) de acuerdo con las fórmulas dadas a continuación.- Calcula Gas Seco (H 2 -C 2 's, CO y CO 2)
Y DG = (W + W H2 C1 + C2 W + W + W CO CO2) ÷ W de alimentación × 100
donde Y DG es el rendimiento unnormalized (% de alimentación de masa) de gas seco, W H2 es la masa (g) de H 2, W C1 es la masa (g) de la C 1 gas (metano), W C2 es la masa (g) del C2 de gas (etano y etileno), W es la masa de CO (g) de CO, CO2 y W es la masa (g) de CO 2. Tenga en cuenta que la corrección para la cantidad de minutos CO 2 disuelto en agua no es necesario. - Calcular el gas licuado de petróleo (GLP)
Y GLP = (W C3 + C4 W) ÷ W de alimentación × 100
donde Y LPG es el rendimiento unnormalized (% de alimentación de masa) del producto LPG, W C3 es la masa (g) del gas C 3 (propano y propileno), y W C4 es la masa (g) de los gases de C 4 (butanos y butenos incluyendo 1,3-butadieno). - Calcula Gasolina
Y GLN = [X × GLN (W liq - W H2O - W hisopo) + W C5 +] alimentación W ÷ × 100
donde Y GLN es el rendimiento unnormalized (% de alimentación de masa) de la gasolina, X GLN (obtenido de la destilación simulada) es la fracción de masa de la gasolina en el producto líquido libre de agua, W H2O es la masa (g) de agua en el producto líquido, si cualquier, y W C5 + es la masa (g) de C 5 + producto en la fase de gas (C sin resolver 6 </ sub> plus C 6 + bulto). - Calcula aceite de ciclo ligero (LCO)
Y LCO = [X × LCO (W liq - W H2O - W hisopo)] ÷ W de alimentación × 100
donde Y es el rendimiento LCO unnormalized (% en masa de alimentación) del producto LCO y X LCO (obtenido de la destilación simulada) es la fracción de masa de LCO en el producto líquido libre de agua. - Calcula Cycle Oil pesado (HCO)
Y HCO = [X × HCO (W liq - W H2O - W hisopo) + W hisopo] ÷ W de alimentación × 100
donde Y es el rendimiento HCO unnormalized (% de alimentación de masa) de HCO y X HCO (obtenido de la destilación simulada) es la fracción de masa de HCO en el producto líquido libre de agua. - Calcula Coca-Cola
Y = coque coque W ÷ W de alimentación × 100
donde Y es el rendimiento de coque sin normalizar (% de alimentación de masa) de coque. - Calcular agua
Y H2O = W H2O ÷ W de alimentación × 100
donde Y es el rendimiento sin normalizar H2O (% de alimentación de masa) de agua. - Realizar Conversión
CON unnorm = 100 - Y LCO - Y HCO
donde unnorm CON es la conversión no normalizado (% de masa de alimentación).
- Calcula Gas Seco (H 2 -C 2 's, CO y CO 2)
- Los rendimientos normalizados y Conversión
Y 0 i = Y i ÷ R × 100
0 donde Y i es el rendimiento normalizado (% de alimentación de masa) de la i-ésima del producto.
Norma CON = 100 - Y 0 LCO- Y 0 HCO
donde la norma es la conversión CON normalizado (% de masa de alimentación).
- Masa de producto gaseoso
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Resultados
El protocolo establecido se ha aplicado con éxito a una mezcla de aceites de relación en volumen 15:85 (es decir, 14,73: 85,27 proporción de masa) entre el aceite de canola y un derivado HGO-20 SCO. Por razones prácticas (coste, disponibilidad de aceite de canola, y los posibles retos en operación comercial), el estudio se centró en la alimentación que contiene 15% v Además el aceite de canola, aunque también se trataron los alimentos con mayores concentraciones. La m...
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Discusión
El protocolo descrito aquí utiliza funcionamiento cíclico de un solo reactor que contiene un lote de partículas de catalizador fluidizadas para simular grietas aceite de alimentación y regeneración del catalizador. El aceite que se agrietado se precalienta y se alimenta desde la parte superior a través de un tubo de inyector con su punta cerca de la parte inferior del lecho fluido. El vapor generado después de craqueo catalítico se condensa y se recoge en un receptor, y el producto líquido recogido se analiza posteriorm...
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Divulgaciones
Los autores declaran que no tienen intereses financieros en competencia.
Agradecimientos
Los autores desean agradecer al laboratorio de análisis del Centro de Tecnología CanmetENERGY por su apoyo técnico y Suncor Energy Inc. para suministrar el petróleo crudo sintético. Parte de los fondos para este estudio fue proporcionado por Recursos Naturales de Canadá y el gobierno del Programa Interdepartamental de Canadá de Investigación de la Energía y el Desarrollo (PERD) con A22.015 ID del proyecto. Yi Zhang desea reconocer sus Ciencias Naturales e Ingeniería de Investigación (NSERC), de Canadá Visiting Fellowship de enero 2015 a enero 2016.
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Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Unidad de Evaluación Avanzada de Grietas (ACE) | Kayser Technology Inc. | ACE R+ 46 | ensamblado por Zeton Inc. SN:505-46; consistente en: (1) un reactor; (2) sistema de adición de catalizador; (3) sistema de entrega de alimento; (4) sistema de recolección de líquidos; (5) sistema de recolección de gas; (6) sistema de análisis de gas; (7) sistema de regeneración de catalizadores; (8) Convertidor catalítico de CO; (9) sistema de análisis de coque |
| Reactor (ACE) | Kayser Technology Inc. | V-105 | Un tubo de acero inoxidable de 1,6 cm de diámetro interno que tiene un fondo cónico cónico y con un diluyente (nitrógeno) que fluye desde el fondo para fluidificar el catalizador y también servir como gas de extracción al final de la ejecución Sistema de |
| adición de catalizador (ACE) | Kayser Technology Inc. | Seis tolvas (V-120F, con sus respectivas válvulas) para la adición de catalizador para hasta 6 corridas Sistema de | |
| suministro de alimento (ACE) | Kayser Technology Inc. | Compuesto por una botella de alimentación (V-100), una jeringa (FS-115), una bomba (P-100) y un inyector (con una altura de inyector de 1.125 pulgadas, es decir, < / em>, la distancia desde el punto más bajo del fondo del reactor cónico hasta el extremo inferior del inyector de alimentación)Sistema de | |
| recolección de líquidos (ACE) | Kayser Technology Inc. | Seis receptores de líquido (V-110F) sumergidos en un baño de refrigerante común (mezcla de etilenglicol/agua en una proporción de masa de 50:50) a aproximadamente – 15 ° C en un tanque grande (V-145)Sistema de | |
| recolección de gas (ACE) | Kayser Technology Inc. | Basado en el principio de desplazamiento del agua; compuesto por un recipiente de recolección de gas (V-150) con un agitador accionado por motor (MTR-100) y una báscula de peso (WT-100) para pesar el agua desplazada recolectada en un vaso de precipitados (V-160). | |
| Sistema de análisis de gas (ACE) | Kayser Technology Inc. | El elemento clave es Agilent micro GC (modelo 3000A) con cuatro columnas capilares equipadas con sus respectivos detectores de conductividad térmica (TCD) | |
| Sistema de regeneración de catalizadores (ACE) | Kayser Technology Inc. | V-105 | Catalizador gastado en reactor que se quema in situ en el aire a +700 ° C para garantizar la eliminación completa del carbono depositado en el |
| catalizador convertidor catalítico de CO (ACE) | Tecnología Kayser Inc. | Un reactor (V-140) con CuO como catalizador para oxidar cualquier CO e hidrocarburos en los gases de combustión agotados a CO2 (para ser analizado por un analizador de gas IR) y H2O (para ser absorbido por un secador) | |
| Sistema de análisis de coque (ACE) | Kayser Technology Inc. | Analizador IR Servomex (Modelo 1440C) para medir CO2 en gases de combustión agotados | |
| Paquete de software R+MM | Kayser Technology Inc. | Incluyendo iFIX 3.5 | |
| Agilent Micro GC | Agilent Technologies | 3000A | Para el análisis de gases después del craqueo |
| Sistema de datos en red Cerity | Software de Agilent Technologies | Agilent Micro GC | |
| CO2 | Servomex Inc. | 1440C | SN: 01440C1C02/2900 |
| NESLAB Baño Refrigerado | Themo Electron Corporation | RTE 740 | SN: 104300061 |
| Orión Bomba de jeringa de salvia | Themo Electron Corporation | M362 | para suministrar aceite de alimentación al tubo del inyector |
| Petróleo crudo sintético (SCO) | Suncor Energy Inc. | Identificada como Suncor OSA 10-4.1 | |
| Catalyst P | Petro-Canada Refinery | Equilibrium | |
| catalyst Balance | Mettler Toledo | AB304-S | Para el pesaje de receptores de productos líquidos |
| Balanza | Mettler Toledo | XS8001S | Para el pesaje de agua desplazada por productos gaseosos |
| Etilenglicol | Fisher Scientifc Inc. | CAS 107-21-1 | Mezclado con agua destilada como refrigerante (50 v%) |
| Drierite | W.A. Hammond Drierite Co. Ltd. | 24001 | Para la absorción de agua después del convertidor catalítico |
| de CO Óxido de cobre | LECO Corporation | 501-170 | Catalizador para la conversión de CO a CO2 |
| Tolueno | Fisher Scientific Co. | CAS 108-88-3 | Para la limpieza de receptores de líquidos |
| Acetona | Fisher Scientific Co. | CAS 67-64-1 | Para la limpieza de recipientes de líquidos |
| Micro GC Calibración Gas Air | Liquid Canada Inc. | SPG-25MX0015306 | Gas estándar multicomponente |
| 19.8% CO2 Gas estándar | BOC Canada Ltd. | 24069890 | Para la calibración del analizador IR Argon |
| Gas | Linde Canada ltd. | 24001306 | Grado 5.0 Pureza |
| Helio Gas Linde | Canada ltd. | 24001333 | Grado 5.0 Analizador |
| Módulo GC Inficon | GCMOD-15 | Canal A | |
| Analizador de gas | Módulo GC Inficon | GCMOD-03 | Canal B |
| Analizador de gas Módulo GC Inficon | GCMOD-04 | Canal C | |
| Analizador de gas Módulo | GC Inficon | GCMOD-73 | Canal D |
| HP 6890 GC | Hewlett-Packard Co. | G1530A | Para destilación simulada |
| ASTM 2887 Muestra estándar | PAC L.P. | 26650.150 | Para el control de calidad en destilación simulada |
| ASTM 2887 Standard Sample | PAC L.P. | 25950.200 | Para calibración en destilación simulada |
| Columna para GC 6890 (destilación simulada) | Agilent Technologies | CP7562 | 10 m x 0,53 mm x 1,2 µ m, columna HP 6890 GC |
| Nitrógeno líquido | Aire líquido Canadá Inc. | SPG-NIT1AC240LC | Para uso en destilación simulada |
| Nitrógeno | Aire Líquido Canadá Inc. | A granel (edificio N2) | Para uso en el funcionamiento de la unidad ACE |
| Horno programable Isotemp | Thermo Fisher Scientifc Inc. | 10-750-126 | Para la calcinación de catalizadores Viales de |
| GC, Crimp Top | Chromatograghic Specialties Inc | C223682C | 2 ml, para |
| sellos de productos líquidos, Crimp Top | Chromatograghic Specialties Inc | C221150 11 mm, para usar con viales de GC | |
| oz botellas redondas Boston transparentes Fisher | Scientific Co. | 02-911-784 | Con tapas forradas de cono de PE, para uso en el sistema de alimentación |
| Sieve | Endecotts Ltd. | 6140269 | Apertura 38 micras |
| Tamiz | Endecotts Ltd. | Apertura 6146265 | 250 μ m |
| Shaker | Endecotts Ltd. | MIN 2737-11 | Tamizadora Minor-Meinzer 2 para el cribado de catalizadores |
| V20 Valorador volumétrico KF | Mettler Toledo | 5131025056 | Para el análisis del contenido de agua del producto líquido |
| Hydranal Composite 5 | Sigma-Aldrich | 34805-1L-R | Reactivo para la valoración Karl Fischer |
| Metanol (grado de agua extremadamente bajo) | Fisher Scientific Co. | A413-4 | Mezclado con tolueno (40:60 p/p) para la valoración KF: también se utiliza para recuperar agua en el receptor |
| Glass Wool | Fisher Scientific Co. | 11-388 | Colocado dentro de la parte superior del brazo de salida del receptor |
Referencias
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