Name: Produção Laboratório de Biocombustíveis e Bioquímicos de um óleo de colza por meio de Craqueamento Catalítico Conversão (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-09-02T15:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 33 s
Description: Aprenda a produzir biocombustíveis e bioquímicos por craqueamento catalítico de óleo de colza misturado com alimentos fósseis. Este método rápido e econômico permite controle total dos parâmetros experimentais.

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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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</ol>

Os autores declaram que não têm interesses financeiros concorrentes.

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...

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 do mundo. Em muitos países desenvolvidos, é necessário que os biocombustíveis substituir de 6% a 10% dos combustíveis de petróleo no futuro próximo 2. No Canadá, a regulamentação exige um conteúdo de combustível renovável média de 5% na gasolina a partir 15 de dezembro de 2010 3. A Directiva Energias Renováveis ​​(RED) na Europa também determinou uma meta de energia renovável de 10% para a União Europeia transsetor portuário em 2020 4. O desafio tem sido desenvolver e demonstrar um caminho economicamente viável para produzir combustíveis de transporte fungíveis a partir de biomassa. fontes biológicas incluem a biomassa à base de triglicéridos, tais como óleos vegetais e gorduras animais, bem como óleo de cozinha usado e biomassa celulósica, como aparas de madeira, resíduos florestais e resíduos agrícolas. Ao longo das últimas duas décadas, a investigação tem-se centrado na avaliação do processamento de óleo derivado de biomassa usando craqueamento catalítico fluido (FCC) 5 convencional - 12, uma tecnologia responsável por produzir a maior parte da gasolina numa refinaria de petróleo. Nossa nova abordagem neste estudo é o óleo de canola para co-processo misturada com matéria-prima de betume de areias petrolíferas derivado. Normalmente, o betume deve ser atualizado antes da refinação, produção de matérias-primas para refinarias, tais como óleo cru sintético (SCO) -este rota de processamento é particularmente de energia intensiva, sendo responsável por 68-78% do GHG emissions a partir da produção SCO 13 e, em 2011, constituindo 2,6% do total das emissões de GEE do Canadá 14. Substituindo uma parte do HGO atualizado com biofeed reduziria as emissões de gases de efeito estufa, uma vez que a produção de biocombustíveis envolve uma pegada de carbono muito menor. O óleo de canola é escolhido neste trabalho, pois é abundante no Canadá e os EUA. Esta matéria-prima possui uma densidade e viscosidade semelhantes aos da HGOs enquanto o conteúdo de enxofre, azoto e metais que possam afectar o desempenho FCC ou a qualidade do produto são desprezáveis. Além disso, esta opção co-processamento oferece vantagens tecnológicas e económicas significativas, uma vez que permitiria a utilização da infra-estrutura refinaria existente e, portanto, exigiria pouco hardware ou modificação da refinaria adicional. Além disso, pode haver uma sinergia potencial que poderia resultar na melhoria da qualidade do produto quando co-processamento de um betume altamente aromáticos alimentar com o seu homólogo da biomassa de cadeia linear. No entanto, a co-transformaçãoenvolve desafios técnicos importantes. Estes incluem as características físicas e químicas únicas de bio-feeds: alto teor de oxigênio, composição rica em parafínico, a compatibilidade com matérias-primas de petróleo, incrustação potenciais, etc. Este estudo proporciona um protocolo detalhado para a produção de biocombustíveis em escala de laboratório a partir de óleo de canola por meio de craqueamento catalítico. Um sistema totalmente automatizado reação - que se refere este trabalho como a unidade de teste de laboratório (LTU) 15 - é usado para este trabalho Figura 1 mostra esquematicamente como esta unidade opera.. Este LTU tornou-se o padrão da indústria para estudos da FCC laboratório. O objetivo deste estudo é testar a adequação da LTU para quebrar o óleo de canola para produzir combustíveis e produtos químicos com o objetivo de mitigar as emissões de GEE. <img alt="figura 1" src="/files/ftp_upload/54390/54390fig1.jpg" /> Figura 1: illustratio Conceptualn do reator. Ilustração que mostra linhas de fluxo do catalisador, alimentação, produtos e diluente. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54390/54390fig1large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>

<table><tbody><tr><td>Unidade de Avaliação Avançada de Rachaduras (ACE)</td><td>Kayser Technology Inc.</td><td>ACE R + 46</td><td>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</td></tr><tr><td>Reator (ACE)</td><td>Kayser Technology Inc.</td><td>V-105</td><td>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</td></tr><tr><td>do Sistema de Adição de Catalisador (ACE)</td> <td>Kayser Technology Inc.</td><td></td><td>Seis tremonhas (V-120F, com respectivas válvulas) para adição de catalisador para até 6 execuções</td></tr><tr><td>Sistema de Entrega de Alimentação (ACE)</td><td>Kayser Technology Inc.</td><td></td><td>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)</td></tr><tr><td>Sistema de Coleta de Líquidos (ACE)</td><td>Kayser Technology Inc.</td><td></td><td>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 &ndash; 15 &deg; C em um tanque grande (V-145)</td></tr><tr><td>Sistema de Coleta de Gás (ACE)</td><td>Kayser Technology Inc.</td><td></td><td>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).</td></tr><tr><td>Sistema de Análise de Gás (ACE)</td><td>Kayser Technology Inc.</td><td></td><td>Elemento-chave sendo o micro GC Agilent (modelo 3000A) com quatro colunas capilares equipadas com os respectivos detectores de condutividade térmica (TCDs)&nbsp;</td></tr><tr><td>Sistema de Regeneração de Catalisador (ACE)</td><td>Kayser Technology Inc.</td><td>V-105</td><td>Catalisador gasto no reator sendo queimado in situ no ar a +700 &deg; C para garantir a remoção completa do carbono depositado no catalisador</td></tr><tr><td>CO Conversor Catalítico (ÁS)</td><td>Kayser Tecnologia Inc.</td><td></td><td>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)</td></tr><tr><td>Sistema de Análise de Coque (ACE)</td><td>Kayser Technology Inc.</td><td></td><td>Analisador infravermelho Servomex (Modelo 1440C) para medição de CO2 em gases de combustão esgotados</td></tr><tr><td>R+MM Software Suite</td><td>Kayser Technology Inc.</td><td></td><td>Incluindo o iFIX 3.5&nbsp;</td></tr><tr><td>Agilent Micro GC</td><td>Agilent Technologies</td><td>3000A</td><td>Para análise de gás após craqueamento</td></tr><tr><td>Cerity Networked Data System</td><td>Software da Agilent Technologies</td><td></td><td>para Agilent Micro GC</td></tr><tr><td>CO2 Analisador de Gás</td><td>Servomex Inc.</td><td>1440C</td><td>SN: 01440C1C02/2900</td></tr><tr><td>NESLAB Banho Refrigerado</td><td>Themo Electron Corporation</td><td>RTE 740</td><td>SN: 104300061</td></tr><tr><td>Orion&nbsp; Bomba de Seringa Sage</td><td>Themo Electron Corporation</td><td>M362</td><td>Para entregar óleo de alimentação ao tubo injetor</td></tr><tr><td>Óleo Bruto Sintético (SCO)&nbsp;</td><td>Suncor Energia Inc.</td><td></td><td>Identificado como Suncor OSA 10-4.1</td></tr><tr><td>Catalisador P</td><td>Refinaria</td><td></td> Petro-Canada <td>Catalisador de equilíbrio</td></tr><tr><td>Balança</td><td>Mettler Toledo</td><td>AB304-S</td><td>Para pesagem de receptores de produtos líquidos</td></tr><tr><td>Balança</td><td>Mettler Toledo</td><td>XS8001S</td><td>Para pesagem de água deslocada por produto gasoso</td></tr><tr><td>Etilenoglicol</td><td>Fisher Scientifc Inc.</td><td>CAS 107-21-1</td><td>Misturado com água destilada como refrigerante (50 v%)</td></tr> <tr><td>Drierite</td><td>W.A. Hammond Drierite Co., Ltd.</td><td>24001</td><td>Para absorção de água após conversor catalítico</td></tr><tr><td>de CO Óxido de Cobre</td><td>LECO Corporation</td><td>501-170</td><td>Catalisador para conversão de CO em CO2</td></tr><tr><td>Toluene</td><td>Fisher Scientific Co.&nbsp;</td><td>CAS 108-88-3</td><td>Para limpeza de receptores de líquidos</td></tr><tr><td>Acetona</td><td>Fisher Scientific Co.</td><td>CAS 67-64-1</td><td>Para limpeza de receptores de líquidos</td></tr><tr><td>Micro GC Calibração Gás Ar</td><td>Líquido Canadá Inc.</td><td>SPG-25MX0015306</td><td>Gás padrão multicomponente</td></tr><tr><td>19,8% CO2 Gás padrão</td><td>BOC Canada Ltd.</td><td>24069890</td><td>Para calibração do analisador de infravermelho</td></tr><tr><td>Argon Gas</td><td>Linde Canada ltd.</td><td>24001306</td><td>Grau 5.0 Pureza</td></tr><tr><td>Hélio Gás</td><td>Linde Canada ltd.</td><td>24001333</td><td>Grau 5.0</td></tr><tr><td>Analisador de Gás de Pureza Módulo GC</td><td>Inficon</td><td>GCMOD-15</td><td>Canal A</td></tr><tr><td>Analisador de Gás Módulo GC</td><td>Inficon</td><td>GCMOD-03</td><td>Canal B</td></tr><tr><td>Analisador de Gás GC Módulo GC</td><td>Inficon</td><td>GCMOD-04</td><td>Canal C</td></tr><tr><td>Analisador de Gás GC Módulo GC</td><td>Inficon</td><td>GCMOD-73</td><td>Canal D</td></tr><tr><td>HP 6890 GC</td><td>Hewlett-Packard Co.&nbsp;</td><td>G1530A</td><td>Para destilação simulada</td></tr><tr><td>ASTM 2887 Amostra padrão</td><td>PAC LP</td><td>26650.150</td><td>Para controle de qualidade em destilação simulada</td></tr><tr><td>ASTM 2887 Amostra Padrão</td><td>PAC LP</td><td>25950.200</td><td>Para calibração em destilação simulada</td></tr><tr><td>Coluna para GC 6890 (destilação simulada)</td><td>Agilent Technologies</td><td>CP7562</td><td>10 m x 0.53 mm x 1.2 &micro; m, HP 6890 GC coluna</td></tr><tr><td>Nitrogênio Líquido</td><td>Ar Liquid Canada Inc.</td><td>SPG-NIT1AC240LC</td><td>Para uso em destilação simulada&nbsp;</td></tr><tr><td>Nitrogênio</td><td>Ar Líquido Canadá Inc.</td><td>Granel (edifício N2)</td><td>Para uso em operação da unidade ACE</td></tr><tr><td>Forno Programável Isotemp</td><td>Thermo Fisher Scientifc Inc.</td><td>10-750-126</td><td>Para calcinação de catalisador</td></tr><tr><td>GC Vials, Crimp Top</td><td>Chromatograghic Specialties Inc</td><td>C223682C</td><td>2 ml, para produtos líquidos</td></tr><tr><td>Seals, Crimp Top</td><td>Chromatograghic Specialties Inc</td><td>C221150</td><td>11 mm, para uso com frascos GC</td></tr><tr><td>4 oz garrafas redondas Boston transparentes</td><td>Fisher Scientific Co.&nbsp;</td><td>02-911-784</td><td>Com tampas revestidas com cone PE, para uso no sistema de alimentação</td></tr><tr><td>Sieve</td><td>Endecotts Ltd.</td><td>6140269</td><td>Abertura Peneira de 38 mícrons</td></tr><tr><td></td><td>Endecotts Ltd.</td><td>6146265</td><td>Abertura 250 &mu; m</td></tr><tr><td>Shaker</td><td>Endecotts Ltd.</td><td>MIN 2737-11</td><td>Minor-Meinzer 2 Sieve Shaker para peneiramento de catalisador</td></tr><tr><td>V20 Volumétrico KF Titulador</td><td>Mettler Toledo</td><td>5131025056</td><td>Para análise do teor de água do produto</td></tr><tr><td>líquido Hydranal Composite 5</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>34805-1L-R</td><td>Reagente para titulação Karl Fischer</td></tr><tr><td>Metanol (grau de água extremamente baixo)</td><td>Fisher Scientific Co.&nbsp;</td><td>A413-4</td><td>Misturado com tolueno (40:60 w/w) para titulação KF: também usado para recuperar água no receptor</td></tr><tr><td>Lã de Vidro</td><td>Fisher Scientific Co.&nbsp;</td><td>11-388</td><td>Colocado dentro do topo do braço de saída do receptor&nbsp;</td></tr></tbody></table>

produção laboratório de biocombustíveis e bioquímicos de um óleo de colza por meio de craqueamento catalítico conversão

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

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.

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...

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.

Produção Laboratório de Biocombustíveis e Bioquímicos de um óleo de colza por meio de Craqueamento Catalítico Conversão

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 ...

O objetivo geral deste método de laboratório é produzir biocombustíveis e bioquímicos a partir do coprocessamento de óleo de canola com rações de origem fóssil. Este método pode ajudar a responder a questões-chave em engenharia química, na verdade, sobre craqueamento catalítico de óleos pesados, química de combustível, catálise e mecanismos de reação. A principal vantagem dessa técnica é que o método é rápido e econômico, permitindo o controle total sobre os parâmetros de teste e a redução do erro humano.As implicações dessa técnica se estendem ao desenvolvimento de catalisadores, pois o equipamento utilizado é simples, confiável e produtivo para testar novas fórmulas. Embora este estudo se concentre na distribuição e qualidade do produto, o estudo principal também pode ser aplicado a outros campos, como modelagem preditiva e simulações. Tenho o prazer de apresentar meus companheiros de equipe.Cientista Pesquisadora, Nicole Heshka, Yi Zhang e consultor do programa de P&D Edward Little. Eles demonstrarão o procedimento e/ou discutirão o método. Para iniciar este procedimento, desconecte a linha de alimentação de óleo abaixo da válvula de purga de uma unidade de teste de laboratório,

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Research

JoVE Journal

Chemistry

Química

A auto sustentável regulação sistema bacteriano para a remediação de contaminações de óleo foi desenhado usando o padrão partes do DNA intercambiáveis ​​(BioBricks). Uma...

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Um método bidimensional de cromatografia gasosa e espectrometria de massa por tempo de voo é descrito para caracterização da fração aquosa de bio-crude produzido a partir da liquefação hidrotermal de algas. Este protocolo também pode ser empregado para analisar a fração aquosa de produtos líquidos de pirólise rápida, pirólise rápida catalítica, desoxigenação catalítica e hidrotratamento.

Caracterização qualitativa da fração aquosa de Hydrothermal Liquefação de algas por cromatografia gasosa 2D com Time-of-flight Espectrometria de Massa

métodos experimentais para a pirólise rápida de biomassa lignocelulósica para produzir bio-óleos e para o hidrotratamento catalítico de bio-óleos para produzir hidrocarbonetos gama de combustíveis são apresentados. filtração-vapor quente durante a pirólise rápida para remover partículas de resíduo carbonado finas e contaminantes inorgânicos a partir de bio-óleo também foi avaliada.

Biomassa para Produção de hidrocarboneto líquido combustível Via Hot-vapor filtrada pirólise rápida e Catalytic Hidrotratamento

Métodos pormenorizados são apresentados para a produção de biodiesel, juntamente com o co-isolamento de alkenones como co-produtos valiosos a partir de microalgas Isochrysis comercial.

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Apresenta-se um procedimento de conversão termoquímica de resíduos de biomassa que visa maximizar o rendimento de produtos líquidos (pirólise rápida). Baseia-se em uma tecnologia comprovada em escala industrial e especialmente adequada para o tratamento de biomassa do tipo palha.

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Este artigo descreve o processo de montagem e operação de um biorreator fotossintético de bench-scale que pode ser usado, em conjunto com outros métodos, para estimar os parâmetros de crescimento cinético pertinentes. Este sistema monitora continuamente o pH, a luz e a temperatura usando sensores, uma unidade de aquisição e controle de dados e software de aquisição de dados de código aberto.

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Cromatográfica em camada delgada (TLC) Separações e Bioensaios de extratos de plantas para identificar compostos antimicrobianos

Aqui, apresentamos um protocolo com um processo sol-gel para sintetizar ouro intercalado nas paredes de materiais mesoporosos (GMS), que se confirma possuir uma matriz mesoporosa com ouro intercalado nas paredes conferindo grande estabilidade e reciclabilidade.

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Descrevemos a polimerização por inserção catalítica do ácido 5-norborneno-2-carboxílico e 5-vinil-2-norborneno para formar polímeros funcionais com uma temperatura de transição vítrea muito alta.

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Aprenda a produzir biocombustíveis e bioquímicos por craqueamento catalítico de óleo de colza misturado com alimentos fósseis. Este método rápido e econômico permite controle total dos parâmetros experimentais.

Produção Laboratório de Biocombustíveis e Bioquímicos de um óleo de colza por meio de Craqueamento Catalítico Conversão

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