Este documento apresenta um método experimental para a produção de biocombustíveis e bioquímicos de óleo de canola misturado com uma ração à base fóssil, na presença de um catalisador a temperaturas amenas. Gasosos, líquidos e produtos sólidos a partir de uma unidade de reacção são quantificados e caracterizados. rendimentos de conversão e de produtos individuais são calculados e comunicados.
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Artigo de método
Produção Laboratório de Biocombustíveis e Bioquímicos de um óleo de colza por meio de Craqueamento Catalítico Conversão
Neste artigo
Resumo
Resumo
O trabalho é baseado em um estudo relatado que investiga a processabilidade do óleo de canola (bio-feed) na presença de gasóleo pesado derivado de betume (HGO) para a produção de combustíveis de transporte por meio de uma rota de craqueamento catalítico fluido (FCC). Os experimentos de craqueamento são realizados com uma unidade de reação totalmente automatizada a uma velocidade espacial horária de peso fixo (WHSV) de 8 hr-1, 490-530 °C e proporções catalisador/óleo de 4-12 g/g. Quando uma alimentação está em contato com o catalisador no reator de leito fluidizado, ocorre o craqueamento gerando produtos gasosos, líquidos e sólidos. O vapor produzido é condensado e recolhido num reservatório de líquido a -15 °C. O efluente não condensável é primeiro direcionado para um vaso e enviado, após homogeneização, para um cromatógrafo gasoso (GC) on-line para análise de gases de refinaria. O coque depositado no catalisador é determinado in situ pela queima do catalisador gasto no ar a altas temperaturas. Os níveis de CO2 são medidos quantitativamente por meio de uma célula infravermelha (IR) e são convertidos em rendimento de coque. As amostras líquidas nos receptores são analisadas por GC para destilação simulada para determinar as quantidades em diferentes faixas de ebulição, ou seja, IBP-221 °C (gasolina), 221-343 °C (óleo de ciclo leve) e 343 °C+ (óleo de ciclo pesado). O rachamento de um alimento contendo óleo de canola gera água, que aparece no fundo de um receptor de líquido e em sua parede interna. A recuperação da água na parede é obtida através da lavagem com metanol seguida de titulação Karl Fischer para o teor de água. Os resultados básicos relatados incluem conversão (a parte da alimentação convertida em gás e produto líquido com ponto de ebulição abaixo de 221 °C, coque e água, se houver) e rendimentos de gás seco (H2-C 2's, CO e CO2), gás liquefeito de petróleo (C3-C 4), gasolina, óleo de ciclo leve, óleo de ciclo pesado, Coca-Cola e água, se presente.
Introdução
Há um forte interesse global em ambos os setores público e privado para encontrar meios eficientes e econômicos para produzir combustíveis de transporte de matérias-primas derivadas de biomassa. Este interesse é impulsionada por uma preocupação geral sobre a contribuição substancial da queima de combustíveis fósseis de petróleo para o gás de efeito estufa (GEE) e sua contribuição associada ao aquecimento global. Além disso, há uma forte vontade política na América do Norte e Europa para substituir o petróleo estrangeiro produzida com combustíveis líquidos domésticos renováveis. Em 2008, os biocombustíveis fornecida 1,8% dos combustíveis para transporte 1 d....
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Protocolo
Cuidado: Por favor, consulte todas as folhas de dados de segurança pertinentes (MSDS) antes de utilizar os materiais. Trabalho com amostras de petróleo deve ser feito apenas enquanto usava equipamento adequado de proteção individual (óculos de segurança, luvas, calças, sapatos fechados, revestimento do laboratório), ea abertura, transferência e manipulação de amostras em bruto deve ocorrer em um fumehood ventilado. hidrocarbonetos aquecidos podem ser inflamáveis no ar, e o sistema de reacção deve ser cuidadosamente vazar-verificado antes da utilização com misturas de petróleo bruto. O reator pode atingir temperaturas tão elevadas como 750 ° C, e luvas de segurança de alta temperatura d....
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Resultados
O protocolo foi aplicado com sucesso a uma mistura de óleo de 15:85 proporção em volume (isto é, 14,73: 85,27 proporção em massa) entre o óleo de canola e um HGO SCO-20 derivada. Por razões práticas (custo, disponibilidade de óleo de canola e possíveis desafios em operação comercial), o estudo centrou-se na matéria-prima contendo 15 v% adição de óleo de canola, embora feeds com concentrações mais altas também foram julgados. A mistura foi cataliticamente rachado em 49.......
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Discussão
O protocolo aqui descrito utiliza operação cíclica de um único reactor contendo um lote de partículas de catalisador fluidizadas para simular óleo de alimentação de craqueamento e de regeneração do catalisador. O óleo a ser quebrada é pré-aquecido e alimentado a partir do topo através de um injector de tubo com a sua extremidade próxima à parte inferior do leito fluidizado. O vapor gerado depois de craqueamento catalítico é condensado e recolhido num recipiente, e o produto líquido recolhido é subsequentemente analisado.......
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Divulgações
Os autores declaram que não têm interesses financeiros concorrentes.
Agradecimentos
Os autores gostariam de agradecer ao laboratório de análises do Centro de Tecnologia CanmetENERGY pelo apoio técnico e Suncor Energy Inc. para o fornecimento de petróleo bruto sintético. financiamento parcial para este estudo foi fornecido pelo departamento de Recursos Naturais do Canadá e do governo do Programa de interdepartamental do Canadá de Pesquisas Energéticas e Desenvolvimento (PERD), com A22.015 ID projeto. Yi Zhang gostaria de reconhecer os seus Ciências Naturais e do Conselho de Pesquisa de Engenharia (NSERC) do Canadá Visiting Fellowship de janeiro 2015 a janeiro de 2016.
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Unidade de Avaliação Avançada de Rachaduras (ACE) | Kayser Technology Inc. | ACE R + 46 | Montado por Zeton Inc. SN: 505-46; consistindo em (1) um reator; (2) sistema de adição de catalisador; (3) sistema de entrega de ração; (4) sistema de coleta de líquidos; (5) sistema de coleta de gás; (6) sistema de análise de gases; (7) sistema de regeneração de catalisador; (8) Conversor catalítico de CO; (9) sistema de análise de coque |
| Reator (ACE) | Kayser Technology Inc. | V-105 | Um tubo de aço inoxidável de 1,6 cm de diâmetro interno com um fundo cônico cônico e com um diluente (nitrogênio) fluindo do fundo para fluidizar o catalisador e também servir como gás de decapagem no final da execução |
| do Sistema de Adição de Catalisador (ACE) | Kayser Technology Inc. | Seis tremonhas (V-120F, com respectivas válvulas) para adição de catalisador para até 6 execuções | |
| Sistema de Entrega de Alimentação (ACE) | Kayser Technology Inc. | Composto por frasco de alimentação (V-100), seringa (FS-115), bomba (P-100) e injetor (com altura do injetor de 1,125 polegadas, ou seja, a distância do ponto mais baixo do fundo do reator cônico até a extremidade inferior do injetor de alimentação) | |
| Sistema de Coleta de Líquidos (ACE) | Kayser Technology Inc. | Seis receptores de líquido (V-110F) imersos em um banho de refrigerante comum (mistura de etilenoglicol/água na proporção de massa de 50:50) a cerca de – 15 ° C em um tanque grande (V-145) | |
| Sistema de Coleta de Gás (ACE) | Kayser Technology Inc. | Com base no princípio do deslocamento de água; consistindo em um recipiente de coleta de gás (V-150) com um agitador acionado por motor (MTR-100) e uma balança de peso (WT-100) para pesar a água deslocada coletada em um béquer (V-160). | |
| Sistema de Análise de Gás (ACE) | Kayser Technology Inc. | Elemento-chave sendo o micro GC Agilent (modelo 3000A) com quatro colunas capilares equipadas com os respectivos detectores de condutividade térmica (TCDs) | |
| Sistema de Regeneração de Catalisador (ACE) | Kayser Technology Inc. | V-105 | Catalisador gasto no reator sendo queimado in situ no ar a +700 ° C para garantir a remoção completa do carbono depositado no catalisador |
| CO Conversor Catalítico (ÁS) | Kayser Tecnologia Inc. | Um reator (V-140) com CuO como catalisador para oxidar qualquer CO e hidrocarbonetos em gases de combustão esgotados em CO2 (a ser analisado pelo analisador de gás infravermelho) e H2O (a ser absorvido por um secador) | |
| Sistema de Análise de Coque (ACE) | Kayser Technology Inc. | Analisador infravermelho Servomex (Modelo 1440C) para medição de CO2 em gases de combustão esgotados | |
| R+MM Software Suite | Kayser Technology Inc. | Incluindo o iFIX 3.5 | |
| Agilent Micro GC | Agilent Technologies | 3000A | Para análise de gás após craqueamento |
| Cerity Networked Data System | Software da Agilent Technologies | para Agilent Micro GC | |
| CO2 Analisador de Gás | Servomex Inc. | 1440C | SN: 01440C1C02/2900 |
| NESLAB Banho Refrigerado | Themo Electron Corporation | RTE 740 | SN: 104300061 |
| Orion Bomba de Seringa Sage | Themo Electron Corporation | M362 | Para entregar óleo de alimentação ao tubo injetor |
| Óleo Bruto Sintético (SCO) | Suncor Energia Inc. | Identificado como Suncor OSA 10-4.1 | |
| Catalisador P | Refinaria | Catalisador de equilíbrio | |
| Balança | Mettler Toledo | AB304-S | Para pesagem de receptores de produtos líquidos |
| Balança | Mettler Toledo | XS8001S | Para pesagem de água deslocada por produto gasoso |
| Etilenoglicol | Fisher Scientifc Inc. | CAS 107-21-1 | Misturado com água destilada como refrigerante (50 v%) |
| Drierite | W.A. Hammond Drierite Co., Ltd. | 24001 | Para absorção de água após conversor catalítico |
| de CO Óxido de Cobre | LECO Corporation | 501-170 | Catalisador para conversão de CO em CO2 |
| Toluene | Fisher Scientific Co. | CAS 108-88-3 | Para limpeza de receptores de líquidos |
| Acetona | Fisher Scientific Co. | CAS 67-64-1 | Para limpeza de receptores de líquidos |
| Micro GC Calibração Gás Ar | Líquido Canadá Inc. | SPG-25MX0015306 | Gás padrão multicomponente |
| 19,8% CO2 Gás padrão | BOC Canada Ltd. | 24069890 | Para calibração do analisador de infravermelho |
| Argon Gas | Linde Canada ltd. | 24001306 | Grau 5.0 Pureza |
| Hélio Gás | Linde Canada ltd. | 24001333 | Grau 5.0 |
| Analisador de Gás de Pureza Módulo GC | Inficon | GCMOD-15 | Canal A |
| Analisador de Gás Módulo GC | Inficon | GCMOD-03 | Canal B |
| Analisador de Gás GC Módulo GC | Inficon | GCMOD-04 | Canal C |
| Analisador de Gás GC Módulo GC | Inficon | GCMOD-73 | Canal D |
| HP 6890 GC | Hewlett-Packard Co. | G1530A | Para destilação simulada |
| ASTM 2887 Amostra padrão | PAC LP | 26650.150 | Para controle de qualidade em destilação simulada |
| ASTM 2887 Amostra Padrão | PAC LP | 25950.200 | Para calibração em destilação simulada |
| Coluna para GC 6890 (destilação simulada) | Agilent Technologies | CP7562 | 10 m x 0.53 mm x 1.2 µ m, HP 6890 GC coluna |
| Nitrogênio Líquido | Ar Liquid Canada Inc. | SPG-NIT1AC240LC | Para uso em destilação simulada |
| Nitrogênio | Ar Líquido Canadá Inc. | Granel (edifício N2) | Para uso em operação da unidade ACE |
| Forno Programável Isotemp | Thermo Fisher Scientifc Inc. | 10-750-126 | Para calcinação de catalisador |
| GC Vials, Crimp Top | Chromatograghic Specialties Inc | C223682C | 2 ml, para produtos líquidos |
| Seals, Crimp Top | Chromatograghic Specialties Inc | C221150 | 11 mm, para uso com frascos GC |
| 4 oz garrafas redondas Boston transparentes | Fisher Scientific Co. | 02-911-784 | Com tampas revestidas com cone PE, para uso no sistema de alimentação |
| Sieve | Endecotts Ltd. | 6140269 | Abertura Peneira de 38 mícrons |
| Endecotts Ltd. | 6146265 | Abertura 250 μ m | |
| Shaker | Endecotts Ltd. | MIN 2737-11 | Minor-Meinzer 2 Sieve Shaker para peneiramento de catalisador |
| V20 Volumétrico KF Titulador | Mettler Toledo | 5131025056 | Para análise do teor de água do produto |
| líquido Hydranal Composite 5 | Sigma-Aldrich | 34805-1L-R | Reagente para titulação Karl Fischer |
| Metanol (grau de água extremamente baixo) | Fisher Scientific Co. | A413-4 | Misturado com tolueno (40:60 w/w) para titulação KF: também usado para recuperar água no receptor |
| Lã de Vidro | Fisher Scientific Co. | 11-388 | Colocado dentro do topo do braço de saída do receptor |
Referências
- 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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Reimpressões e permissões
