이 논문은 온화한 온도에서 촉매의 존재하에 화석 기반 피드와 혼합 카놀라유로부터 바이오 연료 및 생화학 물질을 제조하기위한 실험 방법을 제시한다. 반응 부에서 기체, 액체, 고체 제품 정량화 특징으로한다. 변환 및 개별 제품 수율 계산 및보고됩니다.
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이 논문에서
요약
초록
이 작업은 유체 촉매 분해(FCC) 경로를 통한 운송 연료 생산을 위한 역청 유래 중유(HGO)의 존재 하에서 카놀라유(바이오 사료)의 가공성을 조사하는 보고된 연구를 기반으로 합니다. 균열 실험은 8 hr-1, 490-530 °C의 고정 중량 시간당 공간 속도(WHSV) 및 4-12 g/g의 촉매/오일 비율에서 완전 자동화된 반응 장치로 수행됩니다. 공급물이 유동층 반응기의 촉매와 접촉하면 균열이 발생하여 기체, 액체 및 고체 생성물이 생성됩니다. 생성된 증기는 응축되어 -15°C의 액체 수용기에 수집됩니다. 비응축성 폐수는 먼저 용기로 보내지고 균질화 후 정제 가스 분석을 위해 온라인 가스 크로마토그래프(GC)로 보내집니다. 촉매에 증착된 코크스는 사용된 촉매를 고온에서 공기 중에서 연소시켜 현장에서 측정합니다. CO2 수준은 적외선(IR) 셀을 통해 정량적으로 측정되며 코크스 수율로 변환됩니다. 리시버의 액체 샘플은 시뮬레이션된 증류를 위해 GC에 의해 분석되어 다양한 끓는 범위, 즉 IBP-221 °C(가솔린), 221-343 °C(경질 오일) 및 343 °C+(중질 오일)의 양을 측정합니다. 카놀라유가 함유된 사료를 깨뜨리면 물이 생성되며, 이 물은 액체 저장기의 바닥과 내벽에 나타납니다. 벽의 수분 회수는 메탄올로 세척한 후 수분 함량에 대한 Karl Fischer 적정을 통해 이루어집니다. 보고된 기본 결과에는 전환(끓는점이 221°C 미만인 기체 및 액체 생성물로 전환된 공급물의 일부, 코크스 및 물(존재하는 경우) 및 건조 가스(H2-C 2, CO 및 CO2), 액화 석유 가스(C3-C 4), 가솔린, 경질 사이클 오일, 중질 사이클 오일, 콜라, 그리고 물(있는 경우).
서론
바이오 매스 유래 원료로부터 운송 연료를 생산하는 효율적이고 경제적 인 수단을 찾을 수있는 모두 민간 및 공공 부문에서 강력한 글로벌 관심이있다. 이 관심은 온실 가스 (GHG) 배출과 지구 온난화 관련 공헌에 석유 화석 연료 연소의 실질적인 기여를 통해 일반적인 관심사에 의해 구동된다. 또한, 신 재생 국내 액체 연료와 해외 생산 석유를 대체하는 북미와 유럽에서 강력한 정치적 의지가있다. 2008 년 바이오 연료는 세계 수송 연료 (1)의 1.8 %를 제공했다. 많은 선진국에서, 바이오 가까운 미래이 석유 연료의 10 %가 6 %로 교체하는 것이 필요하다. 캐나다에서는 규정 3. 유럽의 신 재생 에너지 지침 (RED)도 유럽 연합 (EU) 트랜스에 대한 10 %의 재생 에너지 목표를 의무화하고있다 2010년 12월 15일 시작 가솔린 5 %의 평균 재생 연료의 컨텐츠를 필요2020 4에 의해 포트 부문.
문제는 개발 및 바이오 매스에서 대체 가능한 운송 연료를 생산하기 위해 가능한 경제 경로를 보여왔다. 생물 소스는 나무 조각, 숲 폐기물, 농업 잔류 물과 같은 중성 지방 기반의 식물성 오일과 동물성 지방 등의 바이오 매스뿐만 아니라 폐 식용유와 셀룰로오스 바이오 매스를 포함한다. 지난 20 년간 연구가 사용한 바이오 매스 유래의 오일 처리의 평가에 집중하고 통상 (FCC) 5 유체 촉매 크래킹 - (12), 석유 정제에 가솔린 대부분 생산을 담당하는 기술. 이 연구에서 우리의 새로운 접근 방식은 오일 샌드 역청 유래 원료와 혼합에 공동 처리 카놀라 오일입니다. 일반적으로, 역청이 같은 합성 원유로 정제 원료를 생산, 정제하기 전에 업그레이드해야합니다 (SCO)의 처리 경로가 온실 가스 emissi의 68~78%를 차지, 특히 에너지 집약적 인격적기능 캐나다의 총 온실 가스 배출량 (14)의 2.6 %를 구성하는 2011 년 SCO 생산 (13),에서. 바이오 연료 생산이 훨씬 적은 탄소 배출량을 포함하기 때문에 biofeed 업그레이드 HGO의 일부를 교체, 온실 가스 배출을 감소시킬 것이다. 는 캐나다와 미국이 풍부하기 때문에 카놀라 오일은이 연구에서 선택된다. 이 원료는 FCC 성능이나 제품 품질에 영향을 미칠 수있는 황, 질소 및 금속의 내용 무시할 동안 HGOs 마찬가지의 밀도 및 점도를 갖는다. 또한,이 코 프로세싱 옵션은 작은 추가적인 하드웨어 또는 정제의 수정을 요구할 것이고, 따라서, 기존의 정제 인프라 활용을 허용하는 것처럼 상당한 기술적 및 경제적 이점을 제공한다. 또한, 고도의 방향족 역청이 직쇄 매스 상대와 공동 피드를 처리 할 때 제품의 품질 향상을 일으킬 수 가능성이 시너지 효과가있을 수있다. 그러나, 공동 처리중요한 기술적 과제를 포함한다. 높은 산소 함량, 파라핀이 풍부한 조성물, 석유 공급 원료와의 호환성, 오염 가능성 등 이러한 바이오 피드의 독특한 물리적, 화학적 특성을 포함
이 연구는 촉매 분해를 통해 카놀라유에서 실험실 규모에서 바이오 연료의 생산을위한 상세한 프로토콜을 제공합니다. 완전 자동화 된 반응 시스템 - 실험실 테스트 유닛 (LTU) 등이 작품에 언급 된 15 -이 작업에 사용되는이 기기의 작동 개략적 방법 1은 그림.. 이 LTU는 실험실 FCC 연구를위한 업계 표준이되었습니다. 이 연구의 목적은 GHG 배출 경감을 목표로 연료 및 화학 물질을 생산하는 카놀라유 크래킹에 대한 LTU의 적합성을 테스트하는 것이다.
그림 1 : 개념 illustratio의 흐름 선을 표시하는 반응. 그림의 n은 촉매, 사료, 제품 및 희석제. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
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프로토콜
주의 : 재료를 사용하기 전에 모든 관련 물질 안전 보건 자료 (MSDS)를 참조하십시오. 배출 한 fumehood에서 발생한다 적절한 개인 보호 장비 (안전 안경, 장갑, 바지, 폐쇄 발가락 신발, 실험실 코트), 그리고 개방, 전송 및 원유 샘플의 처리를 입고있는 동안 원유 샘플 작업 만 수행해야합니다. 가열 된 탄화수소 공기 가연성 일 수 있으며, 반응계 신중 원유 혼합물로 사용 전에 누설 체크한다. 반응기를 750 ° C의 높은 온도에 도달 할 수 있으며, 뜨거운 표면 근처에서 작업 할 때는 고온 안전 장갑을 사용하여야한다.
1. 일반 고려 사항
- ~ 8 시간에 걸쳐 여섯 연속 실행을 완료 할 수 있습니다 자동 반응 유닛을 최대한 활용하기 위해, 1.2 g / 분의 일정한 이송 속도를 선택합니다. 이 관계 WHSV = 60 / [(C / O) × t = 60 × (O / t)를 통해 8 시간 -1의 시간당 중량 공간 속도 (WHSV)를 설정 / C의 FE가 t를이고분 C와 O의 에드 배달 시간은 그램에서 각각 촉매 및 사료의 질량입니다. 피드 분사 시간을 변화시킴으로써, 4, 6, 8, 10, 11.25 (× 2)의 촉매 / 오일 질량비 세트 전환의 넓은 범위를 달성하기 위해 각 반응 온도에 도달 하였다.
2. 공급 원료 및 촉매 제조
- 합성 원유 (SCO)의 (밴드 회전하여) -343 ° C 분획을 증류하여 HGO를 얻습니다.
- 로컬 푸드 상점에서 식용 등급의 카놀라유를 구입, 추가 처리없이 사용합니다.
- 13.7535 g 캐놀라 오일 (g / ㎖ 밀도 0.9169)와 HGO (0.9370 g / ㎖ 농도)의 79.645 g을 혼합하여 15 V % 캐놀라의 조화를 준비합니다.
- 400 타일러 메쉬 체 (38 ㎛의 개구)를 갖는 제 2 선별 하였다 : 60 타일러 메쉬 체 (250 ㎛의 개구부)를 사용하여 평형 촉매 화면.
- 이어서, 4 시간 동안 600 ℃에서의 입자 크기 (38-250 μm의) t 하소에로드그 자동 반응 유닛 여섯 호퍼.
3. 시험 절차
- 시스템 준비
- 프로그램 준비
- 반응 장치를 제어하는 소프트웨어를 사용하여 운전 조건을위한 창을 열고.
- 실행주기의 각 단계에서의 공급과 촉매의 기압, 분사 시간, 공급 시스템, 반응기, 제품 라인의 냉매 온도 설정치 및 CO 촉매 컨버터의 식별 입력 .
- 촉매 제조
- 프로세스 튜브를 상기 각 촉매 유리 호퍼 뚜껑을 제거하고, 호퍼에 하소에 크기 촉매 9g을 부과. 호퍼의 상단에 O 링을 부착하고 뚜껑을 다시 고정.
- 이송 속도의 교정
- 모든 실행을위한 분해 상수 공급 분사량 (1.2 g / 분)에서 공급 물을 제공하도록 상기 오일 공급 펌프를 설정한다.
- Oi의 연결을 해제리터 공급 퍼지 밸브 (KV-114) (16) 아래 라인은 칭량 비커에 기름 배달 밸브의 바닥에 짧은 임시 튜브를 연결합니다.
- 및 주사기로부터 상기 공급 라인을 따라 쉽게 흐르게 HGO 블렌드 있도록 85 ° C로 원료를 예열한다.
- 시리즈 (기본 설정)의 첫 번째 런과 동일한 값으로 펌프 보정에 대한 분사 시간을 설정한다.
- 비커를 용기, 그리고 짧은 임시 튜브의 배출에 배치합니다. 반응 장치 소프트웨어의 사전 설정 "PUMPCAL"사용자 프로그램 (17)을 시작합니다.
- PUMPCAL 프로그램이 완료된 후 제거 피드를 함유하는 비이커를 단다. 이송 속도를 얻기 위해 분사 시간으로 비이커에 전달 피드 질량 나눈다.
- (펌프의 세자리 다이얼을 사용하여)보다 높거나 낮게 펌프 속도를 조정하여 원하는 이송 속도가 달성 될 때까지 단계 3.1.3.6를 반복 3.1.3.5.
- 제거단기 임시 관 및 급전선을 다시 연결한다.
- 가스 분석을위한 GC의 교정
주의 : 가스 분석을 위해 GC를 기준 검사 데이터 추세와 물질 수지로부터 추론 될 수 캘리브레이션에서 발견 될 경우이 단계가 필요하다. 경험은 GC 교정이 장기간에 의존 할 수 있음을 나타냅니다.- 핸드 밸브 (HV-190) (16) 상업 성분 정유 가스 표준의 실린더를 연결합니다.
- 용출 및 정유 가스 표준의 모든 피크를 분리 할 수있는 GC 소프트웨어의 방법을로드합니다. 표 1에서 GC 방법에 대한 매개 변수를 사용합니다.
- GC의 소프트웨어를 사용하여 정제 가스 표준의 분석 실행을 수행합니다.
- 정유 가스 표준의 크로마토 그램을 열고 크로마토 그램의 피크를 통합 할 수 있습니다.
- CALIB의 구성 요소의 모든 것을 보장 크로마토 그램에서 피크를 확인배급 가스가 발견된다. 존재하지만 표준의 구성 요소에 기인 할 수없는 피크를 삭제합니다.
- C 6 + 1, C 6 + 2 + 3 C 6, C 6 + 4 그룹으로 C (5) 후 용출 체류 시간 범위, 덩어리 및 분할 화합물을 기준으로합니다. 하나의 C 5 올레핀 그룹으로이 방법 덩어리 펜텐 이성질체하십시오.
- GC의 소프트웨어를 이용하여 보정 기능에서, 가스 표준 각 집적 피크 농도 값을 할당한다.
- 사용 후의 테스트 실행에서 피크의 농도를 결정하기 위해, 상기 방법은 파일로 교정을 저장한다. 상업 가스 기준을 분리합니다.
- CO 2 분석기의 교정
- 반응 장치 소프트웨어를 통해 상기 IR 가스 분석에 흐르게 제로 가스 (질소)를 가능하게하는 위치로 상기 밸브 (KV-170) 16 스위치. 유량 제어 발에 대응하여 손잡이를 돌려 유량을 조정필요한 경우 (FCV-107) (16)는, 흐름 표시기 (FI-107) (16)에 약 250 SCCM에 도착했습니다.
- 제로 일자 드라이버의 도움 분석기의 전면 패널의 영점 조정 나사를 이용하여 분석.
- 분석기에 CO 2 (19.8 몰 %) 표준 가스를 공급하는 핸드 밸브 (HV-107) (16)를 전환합니다. 유동 지표 (FI-107)에 약 250 sccm의 유량을 얻기 위해 수동 밸브 (MV-107) (16)를 조정한다.
- 전면 패널 SPAN 나사를 사용하여 표준 표준 가스의 농도 (19.8 몰 %)와 일치하는 읽기 분석기를 조정한다.
- 스팬 가스를 분리하고 RUN 위치로 핸드 밸브 (HV-107)를 반환합니다.
- 액체 제품 수신기의 제조
주 : 각 수신기는 응축기 및 실리콘 튜브의 짧은 부분에 의해 콘덴서의 하부에 접속 된 GC 바이알로 구성된다.- 순차적으로 귀족에 번호를 할당nsers 및 GC 바이알.
- 도 2에 도시 된 바와 같이, 각각의 수신기 출구 아암의 상부에 유리 섬유의 작은 플러그를 놓는다.
- 비커의 일부 지원 또는 적당한 크기의 플라스크와 수신기를 똑바로 유지합니다. 초안없는 환경 (그림 3)을 보장하기 위해 입방 플라스틱 방패에 의해 덮여 상단 창있는 분석 균형 각 수신기를 달아.
- 라벨 스토퍼와 함께 준비된 수신기의 건조 질량 (W 전)을 기록한다.
- 설치 및 제품 라인에 무게 수신기를 연결합니다 (그림 4).
- 원자로 준비
- 1.125 인치 주입기 높이 허용 길이는 반응기의 오일 공급 라인을 설치한다.
- 제품 라인 입력 50-100 실행 된 후 필터를 변경하는 임의의 촉매 먼지를 방지하기 위해 반응기의 출구에서 필터를 놓는다.
- 반응기 시스템 B에서 압력 시험을 수행Y는 수신기의 피드 펌프 보정 설치 후에 프로그램을 실행 PTEST1 17. 기체 방출을 닫고 시스템 단리 하였다 150 mmHg의 질소와 반응 시스템을 가압.
- 압력 강하를 보장하기 위해 몇 분 동안 독서 압력 누출이 존재하지 않는 것을 나타내는 분 당 최대 0.4 mmHg로 관찰이다. 분당보다 0.4 mmHg의 압력 강하가 관찰되는 경우, 제조자의 지시에 따른 누설 테스트를 수행하고, 따라서 누출을 해결.
- 프로그램 준비
| 샘플 입구 T | 90 ° C | 포스트 운전 압력 | 30 PSI | |
| 인젝터 T | 90 ° C | 압력 평형 | 10 초 | |
| 실행 시간 | 300 초 | 감지기 | 열 전도성 | |
| 열 압력 | 30 PSI | 데이터 수집 속도 | 50 Hz에서 | |
| 채널 A | 채널 B | 채널 C | 채널 D | |
| 사전 칼럼 | PLOT-U; 320 μm의 × 3m × 30 μm의 | PLOT-Q; 320 μm의 × 1m × 10 μm의 | 알루미나; 320 μm의 × 1m × 3 μm의 | - |
| 기둥 | Molsieve; 320 μm의 × 10m × 12 μm의 | PLOT-U; 320 μm의 × 8m × 30 μm의 | 알루미나; 320 μm의 × 10m × 8 μm의 | OV1; 150 μm의 × 10m × 2 μm의 |
| 캐리어 가스 | 아르곤 | 헬륨 | 헬륨 | 헬륨 |
| 입구 모드 | 백 플러시 | 백 플러시 | 백 플러시 | 고정 볼륨 |
| 열 T | 100 ° C | 90 ° C | 130 ° C | 90 ° C |
| 분사 시간 | 30 밀리 초 | 120 밀리 초 | 0 밀리 초 | 100 밀리 초 |
| 백 플러시 시간 | 12.5 초 | 5.0 초 | 5.5 초 | - |
표 1 : LTU에 의해 생성 된 가스의 분석을위한 GC 방법 매개 변수를 설정합니다.
그림 2 : 유리 병 유리 울 플러그의 위치와 실리콘 튜브와 콘덴서에 GC 바이알의 첨부 파일을 보여주는 콘덴서. 사진을 첨부. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 3 :.. 제품 수신기의 무게 상단 창 밖으로 붙어있다 긴 액체 제품 수신기, 무게하는 균형을 위해 플라스틱 커버 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 4 :. 액체 수신기 첨부 사진 제품 라인에 액체 수신기의 첨부 파일을 표시합니다.광고 / 54390 / 54390fig4large.jpg "대상 ="_ 빈 ">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
- 자동 모드에서 시스템 운영
- LTU 설정 화면에서 입력 실험에 대한 관련 정보 : 실행 번호, 피드 이름, 촉매 식별, 대기압, 피부와 모두 분해 촉매 재생을위한 내부 반응기 온도, 오일 주입 시간 설정 포인트. 전체 정보는 3.1.1 절에 포함되어있는 경우이 단계를 생략합니다.
- 프로세스 흐름 화면에서 "RUN"버튼을 클릭하여 실행 모드로 시스템을 놓습니다. 이 논의에서 설명되는 자동 모드에있는 단계를 포함하는 테스트 시퀀스 (17)를 개시한다.
- 비 자동 모드 시스템 운영
- 피크를 통합하고 설정된 보정을 이용하여 상기 데이터를 처리는 GC에 연결되어있는 컴퓨터를 사용. 입력 LTU 컴퓨터 통해 LTU 프로그램에 최종 GC 데이터.
- 작업 후 실행
- 액체 제품의 질량 측정
- 클램프를 제거한 후, 수신기를 기울 제품 밸브 아래 경 사진 금속 팁에 액체 제품 방울을 수집합니다.
- 즉시 표시 고무 마개와 수신기를 밀봉 조심스럽게 화장실에서 제거합니다. 차가운 물을 욕조에서 에틸렌 글리콜을 씻어 종이 타월로 외부를 건조.
- 해동 수신기 하단의 GC 유리 병 아래로 실행하는 냉동 제품을 가능하게 실온에서 20 분 동안 선반에 액상 제품 리시버를 놓는다.
- 칭량 탈지면 면봉와 수신기 금속 관절 주위의 액체 정체를 수집합니다. 액체 정체 (W 면봉) 기록의 질량을 결정합니다.
- 순간적 수신기의 상부 출구에 마개를 제거하여 압력 보상 용 벤트 흄 후드에서 대기 액상 제품 리시버를 연다.
- 놓다뒷면에 스토퍼 (후 W) 수신기 질량을 구하십시오. 응축기에서 GC의 병을 제거합니다. 캡 나중에 분석을 위해 4 ℃에서 냉장 제품 샘플을 저장하고.
- 물방울은 캐놀라 오일 크래킹의 경우와 GC 바이알 바닥에 나타나면 가능한 다른 바이알에 많은 물이없는 오일 제품을 전송하고 즉시 캡핑 깨끗한 주사기를 사용한다.
- 철저하게 메탄올 작은 품질로 수신기 콘덴서의 내벽을 세척하여 물방울을 포함한 일본어 GC 바이알에 메탄올 세척 모두를 수집한다. 바이알을 캡핑하고 물 결정에 사용하기위한 액체 내부의 질량을 얻었다.
- 시뮬레이션 증류 용 액체 제품의 분석
- 표준 시험 방법 ASTM의 D2887 (18)를 사용하여, 가솔린의 범위 (IBP-221 °의 C), 라이트 사이클 오일 (LCO, 221-343 °의 C)에 끓는 물이없는 액체 생성물의 질량 비율을 결정하고, H eavy 사이클 오일 (HCO, 343 ° C-FBP).
- 물 제품의 분석
- 표준 시험 방법 ASTM D4377을 사용 19, 바이알의 물방울과 함께 씻어 메탄올의 수분 (H2O W)을 결정한다.
- 액체 제품의 질량 측정
- 계산
- 기체 제품의 질량
- 식에 따라 변위 된 물의 부피를 통해 기상 생성물의 총량을 계산한다 :
V 가스는 표준 상태 (0 K와 101.3 kPa의)에서 수집 된 가스의 양 (㎖)이고, V 물, T는 가스 온도 (C °)이다 시험 중 난민의 물을 부피 (㎖)이고, P는 가스 압력 (이다 kPa의). - 사용하는 각 가스 성분의 질량을 계산한다 :
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W의 전 가스 제품 i 번째의 질량 (g)이며, N은 어디에서 가스의 구성 요소 i 번째의 몰 %이고, M 나는 가스 제품 i 번째의 분자량이다. 는 C 5 + 미해결 덩어리의 분자량은 86이라고 가정한다. - 가스 제품으로의 총 질량을 계산한다 :
여기서 W 기체는 기체 생성물의 총 질량이고, W의 전 3.5.1.2에서 계산 된 기체 생성물 i 번째의 질량이다.
- 식에 따라 변위 된 물의 부피를 통해 기상 생성물의 총량을 계산한다 :
- 액체 생성물의 질량
- 액체 제품과의 총 질량을 계산한다 :
W의 LIQ = W 후 - W + W 면봉 전
후 질량 (W) 여기서, W는 LIQ의 (g), 액체 생성물의 질량 (g)이고전 W 반응 후의 액상 제품 리시버 반응 전에 액상 제품 수신기의 질량 (g)이고, W 면봉 면봉에 수집 된 액체 정체의 질량 (g)이다.
- 액체 제품과의 총 질량을 계산한다 :
- 콜라의 질량
- 사용 LTU 코크스 유래의 총 질량을 계산한다 :
W 코크스 = 1.0695 × W 탄소
W 코크스는 코크스의 질량 (g) 인 경우, W는 탄소 탄소의 질량 (g)이고, 1.0695은 탄소 - 코크스 인자이다.
- 사용 LTU 코크스 유래의 총 질량을 계산한다 :
- 질량 균형 (복구)
- 사용하여 질량 균형 계산
R = 100 × W 공급 ÷ (가스 +의 W의 LIQ + W 코크스 W)
R 복구 (공급 물의 질량 %) 및 W 피드이고 송유 질량 (g)이다. R 96은 102 %의 범위에 있어야한다. 그렇지 않은 경우, 불만족으로 시험을 거부합니다.
- 사용하여 질량 균형 계산
- 표준화되어 있지 않은 수율 및 변환
참고 : 아래의 공식에 따라 각 제품의 수율 (질량 % 공급)을 계산합니다.- (H 2 -C 2 's의, CO 및 CO 2) 건조 가스를 계산
100 × Y DG는 = (W H2 + W C1 + C2 W + W CO + W CO2) ÷ W 공급
Y DG는 건조 가스의 표준화 수율 (질량 % 공급) 인 경우, W H2가 H (2)의 질량 (g)이고, W C1은 C 1 가스 (메탄)의 질량 (g)이고, W C2 질량 (g)이고 는 C 2 가스 (에탄, 에틸렌)로, W CO 주식의 질량 (g)이며, W CO2는 이산화탄소의 질량 (g)이다. 물에 용해 된 CO 2의 분 양이 보정을 참고 할 필요가 없습니다. - 액화 계산 석유 가스 (LPG)
Y LPG = (W C3 + W C4) ÷ W 공급
Y LPG는 LPG 제품 표준화 수율 (질량 % 공급) 인 경우, W C3는 C 3 가스 (프로판 및 프로필렌)의 질량 (g)이고, W C4는 C 4 가스의 질량 (g)이고 (부탄 및 ) 1,3- 부타디엔을 포함 부텐. - 가솔린을 계산
Y GLN = [X GLN × (W LIQ - W H2O - W 면봉) + W C5 + 100 × ÷ W 공급
Y GLN 가솔린의 표준화 수율 (질량 % 피드)이고, X GLN은 (모의 증류에 의해 수득)을 물이없는 액상 제품 가솔린의 질량 분율이고, W H2O는 액상 제품이 물의 질량 (g)의 경우이고 어느 한 W C5 + 질량 (g) 기체상에서의 C 5 + 생성물 (미해결 C 6 <인/ 서브> 플러스 C 6 + 덩어리). - 계산 라이트 사이클 오일 (LCO)
Y의 LCO = 100 × [X LCO × (W LIQ - - W H2O W 면봉)] ÷의 W 공급
Y LCO는 LCO 제품 및 (시뮬레이션 증류하여 얻은) X의 LCO의 표준화 수율 (공급의 질량 %) 인 경우 물이없는 액체 제품에 LCO의 질량 분율이다. - 계산 무거운 사이클 오일 (HCO)
Y HCO = [X HCO × (W LIQ - W H2O - W 면봉) + W 면봉] ÷의 W 공급 × 100
Y HCO이 (시뮬레이션 증류하여 얻은) HCO 및 X HCO의 표준화 수율 (질량 % 피드)입니다 물이없는 액체 제품의 HCO의 질량 분율이다. - 콜라를 계산
와이 코크스 = W 코크스 ÷의 W 공급
Y 코크스는 코크스의 표준화 수율 (질량 % 공급)입니다. - 계산 물
100 × Y H2O는 = W H2O ÷ W 공급
Y H2O는 물 표준화 수율 (질량 % 공급)입니다. - 변환을 계산
콘 unnorm = 100 - Y의 LCO - Y HCO
콘 unnorm은 표준화되어 있지 않은 변환 (질량 % 공급)입니다.
- (H 2 -C 2 's의, CO 및 CO 2) 건조 가스를 계산
- 정규화 된 수율 및 변환
Y 0 전 = Y 난 R은 100 × ÷
Y 0 나는 제품 i 번째의 정규화 된 수율 (질량 % 공급)입니다.
CON 규범 = 100 - Y 0 LCO- Y 0 HCO
CON 규범은 표준화 된 변환 (질량 % 공급)입니다.
- 기체 제품의 질량
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결과
카놀라유 및 SCO 유래 HGO (20) 사이 (85.27 질량 비율, 즉 14.73)에 설정된 프로토콜이 성공적 15:85 체적비의 오일 블렌드에 적용되었다. 높은 농도 피드도 시도했다하지만 실질적인 이유 (비용, 카놀라 기름의 가용성 및 상업 운전 가능한 과제)의 경우, 연구는, 15 V % 카놀라유 추가를 포함하는 공급 원료에 집중했다. 블렌드는 촉매 490-530 ℃, 8.0 시간 -1 WHSV (서열 11.25, 10, 8, 6, 4, 11.25 년) 촉매 / 오일 비율이 변하는에 금 하였다. 비교를 위해,베이스 오일 (순수한 HGO)도 동일한 조건에서 금 하였다. 표 2는 이전 20 상세히 설명 된 전환 및 수율 데이터를 제공한다. 두 개의 구성 요소 사이의 간섭이 없을 가정 블렌드 크래킹, 각 기부 겉보기 수율을 계산할 수있다산술적으로. ...
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토론
여기에 설명 된 프로토콜 균열 공급 오일 및 촉매 재생을 시뮬레이션 유동화 촉매 입자의 배치를 함유하는 단일 반응기의 반복 연산을 이용한다. 오일을 유동층의 하부에 가까운 선단 가진 분사기 튜브를 통해 예열 상부로부터 공급되는 금한다. 접촉 분해 후 생성 된 증기는 응축되어 수신기에서 수집하고, 수집 된 액상 제품이어서 다른 비점 범위의 분획의 수율을 결정하도록 시뮬레이션 된 증류에 대해 분석된다. 비응 축성 기체 생성물은 건조 가스 및 액화 석유 가스의 수율을 결정하기 위해 분석을 위해 온라인 가스 크로마토 그래피로 전송된다. 기체 생성물의 부피 물 치환 법에 의해 측정된다. 적합한 촉매는 시간을 박리 후, 촉매상의 코크스 침착 고온 (통상적 이상 700 ° C)에서 공기 중의 비활성화 촉매를 연소시켜 반응계에서 결정된다.CO 2의 레벨은 IR 세포를 통해 정량적으로 측정 및 코크스 수율로 변환됩니다. 형성된 모든 물을 회수하고, 칼 피셔 적정에 의해 결정된다. 공급의 총 회수율 (질량 균...
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공개 사항
저자는 더 경쟁 재정적 이해 관계가 없음을 선언합니다.
감사의 글
저자는 합성 원유를 공급하는 자사의 기술 지원 CanmetENERGY 기술 센터 및 Suncor는 에너지 Inc.의 분석 실험실을 감사드립니다. 이 연구의 일부 자금은 캐나다 천연 자원 및 프로젝트 ID의 A22.015와 에너지 연구 개발 (PERD) 캐나다의 부서 간 프로그램의 정부에 의해 제공되었다. 이순신 장은 그의 자연 과학 및 2016년 1월에서 2015년 1월까지 캐나다 방문 원정대의 공학 연구위원회 (NSERC)을 인정하고 싶습니다.
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재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 첨단 균열 평가(ACE) 장치 | Kayser Technology Inc. | ACE R + 46 | Zeton Inc. SN : 505-46에 의해 조립됨; (1) 반응기로 구성; (2) 촉매 첨가 시스템; (3) 사료 전달 시스템; (4) 액체 수집 시스템; (5) 가스 수집 시스템; (6) 가스 분석 시스템; (7) 촉매 재생 시스템; (8) CO 촉매 변환기; (9) 코크스 분석 시스템 |
| 반응기 (ACE) | Kayser Technology Inc. | V-105 | 바닥이 가늘어지는 원뿔형 바닥을 가지며 바닥에서 희석제(질소)가 흘러나와 촉매를 유동화하고 실행 종료 시 스트리핑 가스 역할도 하는 1.6cm ID 스테인리스강 튜브 |
| 촉매 첨가 시스템(ACE) | Kayser Technology, Inc. | 최대 6회 실행용 촉매 추가를 위한 6개의 호퍼(V-120F, 각 밸브 포함) | |
| 피드 전달 시스템(ACE) | Kayser Technology Inc. | 사료 병(V-100), 주사기(FS-115), 펌프(P-100) 및 주입기로 구성(1.125인치 주입기 높이, i.e., 원추형 반응기 바닥의 가장 낮은 지점에서 사료 주입기 하단까지의 거리) | |
| 액체 수집 시스템(ACE) | Kayser Technology Inc. | 6개의 액체 리시버(V-110F)가 약 &ndash에서 일반적인 냉각수 수조(50:50 질량 비율의 에틸렌 글리콜/물 혼합물)에 잠겨 있습니다. 15 > C 대형 탱크의 (V-145) | |
| 가스 회수 시스템 (ACE) | Kayser Technology Inc. | 물 변위 원리를 기반으로 합니다.모터 구동 교반기(MTR-100)가 있는 가스 수집 용기(V-150)와 비이커(V-160)에 수집된 변위된 물의 무게를 측정하기 위한 중량 저울(WT-100)로 구성됩니다. | |
| 가스 분석 시스템(ACE) | Kayser Technology Inc. | 핵심 요소는 각각의 열전도도 검출기(TCD)가 장착된 4개의 모세관 컬럼이 있는 Agilent micro GC(모델 3000A)입니다. | |
| 촉매 재생 시스템(ACE) | Kayser Technology Inc. | V-105 | 반응기에서 사용 된 촉매를 공기 중에서 in sitetu< / em> +700 °C로 연소시킵니다. 촉매 CO 촉매 변환기에 축적된 탄소의 완전한 제거를 보장하기 위한 C |
| (에이스) | 카이저 테크놀로지 Inc. | 배기 된 연도 가스의 CO 및 탄화수소를 CO2< / sub> (IR 가스 분석기로 분석) 및 H 2 < / sub>O (건조기에 의해 흡수 | |
| 코크스 분석 시스템 (ACE) | Kayser Technology Inc. | Servomex(모델 1440C) 배기된 연도 가스에서 CO2를 측정하기 위한 IR 분석기 | |
| 소프트웨어 제품군 | Kayser Technology Inc. | iFIX 3.5 포함 | |
| Agilent Micro GC | Agilent Technologies | 3000A | 균열 후 가스 분석용 |
| Cerity Networked Data System | Agilent Technologies | Software for Agilent Micro GC | |
| CO2 가스 분석기 | Servomex Inc. | 1440C | SN: 01440C1C02/2900 |
| NESLAB 냉장 욕조 | Themo Electron Corporation | RTE 740 | SN: 104300061 |
| Orion 세이지 주사기 펌프 | Themo Electron Corporation | M362 | 주입기 튜브에 사료 오일을 전달하기 위한 |
| 합성 원유(SCO) | Suncor 에너지 Inc. | Suncor OSA 10-4.1 | |
| Catalyst P | Petro-Canada Refinery | Equilibrium 촉매 | |
| 저울 | Mettler Toledo | AB304-S | 액체 제품 수신기 계량용 |
| 저울 Mettler Toledo | XS8001S | 에 의해 대체된 물 계량용 | |
| CAS 107-21-1 | 냉각수로 증류수와 혼합 (50 v %) | ||
| Drierite | W.A. Hammond Drierite Co., Ltd. | 24001 | CO 촉매 변환기 후 수분 흡수용 |
| Copper Oxide | LECO Corporation | 501-170 | CO2 |
| Toluene | Fisher Scientific Co. | 수신기 청소용 | CAS 108-88-3 |
| Acetone | Fisher Scientific Co. | CAS 67-64-1 | 액체 수신기 |
| Micro GC 교정 가스 | Air Liquid Canada Inc. | SPG-25MX0015306 | 다성분 표준 가스 |
| 19.8% CO2 표준 가스 | BOC Canada Ltd. | 24069890 | IR 분석기 |
| Argon Gas | Linde Canada ltd. | 24001306 | 등급 5.0 순도 |
| 헬륨 가스 | Linde 캐나다 주식 회사 | 24001333 | 등급 5.0 순도 |
| 가스 분석기 GC 모듈 | Inficon | GCMOD-15 | 채널 A |
| 가스 분석기 GC 모듈 | Inficon | GCMOD-03 | 채널 B |
| 가스 분석기 GC 모듈 | Inficon | GCMOD-04 | 채널 C |
| 가스 분석기 GC 모듈 | Inficon | GCMOD-73 | 채널 D |
| HP 6890 GC | Hewlett-Packard Co. | G1530A | 모의 증류용 |
| ASTM 2887 표준 샘플 | PAC L.P. | 26650.150 | 모의 증류 |
| 2887 표준 샘플 | PAC L.P. | 25950.200 | |
| GC 6890(시뮬레이션된 증류)용 | Agilent Technologies | CP7562 | 10 m x 0.53 mm x 1.2 µ m, HP 6890 GC 컬럼 |
| 액체 질소 | 공기 액체 캐나다 Inc. | SPG-NIT1AC240LC | 시뮬레이션 증류에 사용 |
| 질소 | 공기 액체 캐나다 Inc. | 벌크(빌딩 N2) | ACE 장치 작동에 사용 |
| : Isotemp 프로그래밍 가능한 퍼니스 | Thermo Fisher, Scientifc, Inc. | 10-750-126 | 의 하소를 위해 |
| , Crimp Top | Chromatograghic Specialties Inc | C223682C 2 ml, 액체 제품 씰, | |
| Crimp Top | Chromatograghic Specialties Inc | C221150 11 mm, GC 바이알 | |
| 4 oz 투명 Boston 라운드 병 | Fisher Scientific Co. | 02-911-784 | PE 콘 라이닝 캡 포함, 피드 시스템 |
| Sieve | Endecotts Ltd. | 6140269 | 조리개 38 미크론 |
| 체 | Endecotts Ltd. | 6146265 | 조리개 250 μ m |
| 셰이커 | Endecotts Ltd. | MIN 2737-11 | Minor-Meinzer 2 Sieve Shaker for catalyst screening |
| V20 Volumetric KF Titrator | Mettler Toledo | 5131025056 | 액체 제품의 수분 함량 분석을 위한 |
| Hydranal Composite 5 | Sigma-Aldrich | 34805-1L-R | Karl Fischer 적정 |
| 메탄올 (극히 낮은 물 등급) | Fisher Scientific Co. | A413-4 | KF 적정을 위해 톨루엔(40:60 w/w)과 혼합: 리시버에서 물을 회수하는 데에도 사용 |
| Glass Wool | Fisher Scientific Co. | 11-388 | 수신기 출구 암 상단 내부에 위치 |
참고문헌
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