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 ....
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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 segur....
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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
- 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. ....
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Reimpresiones y permisos
