В данной работе представлен экспериментальный метод для производства биотоплива и биохимикаты из рапсового масла, смешанного с ископаемым на основе сырья в присутствии катализатора, при умеренных температурах. Газообразные, жидкие и твердые продукты из реакционной единицы количественно и охарактеризованы. конверсионные выходы и индивидуальный продукт рассчитывается и сообщается.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Лаборатория производства биотоплива и биопрепаратов из рапсового масла через каталитического крекинга конверсии
В этой статье
Краткое содержание
Аннотация
Работа основана на опубликованном исследовании, в котором изучается технологичность рапсового масла (био-сырья) в присутствии тяжелого газойля, полученного из битума (HGO) для производства транспортных топлив методом флюидного каталитического крекинга (FCC). Эксперименты по крекингу проводятся с помощью полностью автоматизированной реакционной установки при фиксированной часовой пространственной скорости (WHSV) 8-1, 490-530 °C и соотношении катализатор/масло 4-12 г/г. Когда сырье находится в контакте с катализатором в реакторе с псевдоожиженным слоем, происходит крекинг, в результате которого образуются газообразные, жидкие и твердые продукты. Полученный пар конденсируется и собирается в ресивере жидкости при температуре -15 °C. Неконденсирующиеся сточные воды сначала направляются в сосуд и после гомогенизации направляются на поточный газовый хроматограф (ГХ) для анализа нефтеперерабатывающих газов. Осажденный на катализаторе кокс определяется in situ путем сжигания отработанного катализатора на воздухе при высоких температурах. Уровни CO2 количественно измеряются с помощью инфракрасной (ИК) ячейки и преобразуются в выход кокса. Образцы жидкости в ресиверах анализируются с помощью ГХ для имитации дистилляции с целью определения их количеств в различных диапазонах кипения, т.е. IBP-221 °C (бензин), 221-343 °C (масло легкого цикла) и 343 °C+ (масло тяжелого цикла). При растрескивании корма, содержащего рапсовое масло, образуется вода, которая появляется на дне приемника жидкости и на его внутренней стенке. Восстановление воды на стене достигается путем промывки метанолом с последующим титрованием по Карлу Фишеру на содержание воды. Основные представленные результаты включают конверсию (часть сырья, преобразованную в газ и жидкий продукт с температурой кипения ниже 221 °C, кокс и воду, если они присутствуют) и выход сухого газа (H2-C 2, CO и CO2), сжиженного нефтяного газа (C3-C 4), бензина, масла легкого цикла, масла тяжелого цикла, кокс и вода, если таковая имеется.
Введение
Существует сильная глобальный интерес как в частном и государственном секторах, чтобы найти эффективные и экономические средства для производства транспортного топлива из биомассы, полученных исходных материалов. Этот интерес обусловлен общей озабоченности по поводу существенного вклада сжигания ископаемого топлива нефти в парниковых газов (ПГ) и связанного с ним вклад в глобальное потепление. Кроме того, есть сильная политическая воля в Северной Америке и Европе, чтобы вытеснить иностранного производства нефти с возобновляемыми внутренних жидкого топлива. В 2008 году биотопливо предусмотрено 1,8% от мировых транспортных топлив 1. Во многих развитых страна....
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Протокол
Внимание: Пожалуйста, обратитесь все соответствующие паспорта безопасности материала (MSDS) перед использованием материалов. Работа с образцами сырой нефти должно быть сделано только при ношении надлежащего средства индивидуальной защиты (защитные очки, перчатки, брюки, закрытые носок обуви, лабораторный халат), а также открытия, передачи и обработки сырых образцов должно происходить в вентилируемом fumehood. Подогретые углеводороды могут быть воспламеняется в воздухе, и реакционная система должна быть тщательно проверен на утечку перед использованием смеси сырой нефти. Реактор может достигать температуры до 750 ° C, а также защитные перчатки при высокой температуре следует использовать ....
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Результаты
Установленный протокол был успешно применен к масляной смеси 15:85 отношение объема (т.е. 14,73: 85,27 массовом соотношении) между рапсовым маслом и SCO-производного HGO 20. По практическим причинам (стоимость, наличие масла канолы, а также возможные проблемы в коммерческой эксплуатации), исследование было сосредоточено на сырье, содержащем 15% v добавление масла канолы, хотя каналы с более высокими концентрациями также пытались. Смесь каталитическому крекингу при 490.......
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Обсуждение
Протокол, описанный здесь, использует циклическую работу одного реактора, содержащего порцию псевдоожиженных частиц катализатора для имитации подачи крекинга нефти и регенерации катализатора. Масло для лущения предварительно нагревается и подается сверху через инжектор трубки с наконечником, близкой к нижней части псевдоожиженного слоя. Пар генерируется после того, как каталитический крекинг, конденсируют и собирают в приемнике, а жидкий продукт, собранный затем анализируют для имитированной дистилляции для определения .......
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Раскрытие информации
Авторы заявляют, что у них нет конкурирующих финансовых интересов.
Благодарности
Авторы хотели бы поблагодарить аналитическую лабораторию технологического центра CanmetENERGY для его технической поддержки, а также Suncor Energy Inc. за поставку синтетического сырой нефти. Частичное финансирование данного исследования было предоставлено природных ресурсов Канады и правительством Межведомственной программы Канады энергетических исследований и развития (ОРИВС) с проектом ID A22.015. Yi Чжан хотел бы признать его естественных и технических наук исследовательский совет (NSERC) Канады приглашенный стипендий с января 2015 года по январь 2016 года.
....Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Материалы
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Усовершенствованная оценка крекинга (ACE) | Kayser Technology Inc. | ACE R+ 46 | Собран компанией Zeton Inc. SN:505-46; состоит из: (1) реактора; (2) система добавления катализатора; (3) система подачи корма; (4) система сбора жидкости; (5) система сбора газа; (6) газоанализаторная система; (7) система регенерации катализатора; (8) Каталитический нейтрализатор CO; (9) система анализа кокса |
| Reactor (ACE) | Kayser Technology Inc. | V-105 | Трубка из нержавеющей стали диаметром 1,6 см с коническим дном и с разбавителем (азотом), вытекающим из дна, для псевдоожижения катализатора, а также служит отпарным газом в конце прогона |
| Система добавления катализатора (ACE) | Kayser Technology Inc. | Шесть бункеров (V-120F, с соответствующими клапанами) для добавления катализатора на срок до 6 заходов | |
| Система подачи корма (ACE) | Kayser Technology Inc. | Состоит из питательной бутылки (V-100), шприца (FS-115), насоса (P-100) и инжектора (с высотой инжектора 1,125 дюйма, т.е. , расстояние от самой низкой точки конического дна реактора до нижнего конца инжектора подачи) | |
| Система сбора жидкости (ACE) | Kayser Technology Inc. | Шесть жидкостных ресиверов (В-110Ф) погружены в общую ванну с охлаждающей жидкостью (смесь этиленгликоля и воды в соотношении 50:50 по массе) при температуре около – 15 ° C в большом баке (V-145) | |
| Система сбора газа (ACE) | Kayser Technology Inc. | Основан на принципе вытеснения воды; состоит из газосборного бака (V-150) с моторной мешалкой (MTR-100) и весов (WT-100) для взвешивания вытесняемой воды, собранной в стакан (V-160). | |
| Газоаналитическая система (ACE) | Kayser Technology Inc. | Ключевым элементом является Agilent micro GC (модель 3000A) с четырьмя капиллярными колонками, оснащенными соответствующими детекторами теплопроводности (TCD); | |
| Система регенерации катализатора (ACE) | Kayser Technology Inc. | В-105 | Отработанный катализатор в реакторе при сжигании <ем>in situ на воздухе при температуре +700 °° C для обеспечения полного удаления углерода, осажденного на катализаторе |
| CO Catalytic Converter (ТУЗ) | Кайзер Технолоджи Инк. | Реактор (V-140) с CuO в качестве катализатора для окисления CO и углеводородов в отработанных дымовых газах до CO2 (для анализа с помощью ИК-газоанализатора) и H2O (для поглощения сушилкой) | |
| Система анализа кокса (ACE) | Kayser Technology Inc. | ИК-анализатор Servomex (модель 1440C) для измерения CO2 в отработанных дымовых газах | |
| R+MM Software Suite | Kayser Technology Inc. | В том числе iFIX 3.5 | |
| Agilent Micro GC | Agilent Technologies | 3000A | Для анализа газов после взлома |
| Cerity Networked Data System | Программное обеспечение Agilent Technologies | для Agilent Micro GC | |
| CO2 Газоанализатор | Servomex Inc. | 1440C | SN: 01440C1C02/2900 |
| NESLAB Охлаждаемая ванна | Themo Electron Corporation | RTE 740 | SN: 104300061 |
| Orion Шприцевой насос Sage | Themo Electron Corporation | M362 | Для подачи питательного масла в трубку инжектора |
| Синтетическая сырая нефть (SCO) | Санкор Энерджи Инк. | Идентифицирован как Suncor OSA 10-4.1 | |
| Катализатор P | Petro-Canada Refinery | Equilibrium катализатор | |
| Balance | Mettler Toledo | AB304-S | Для взвешивания приемников жидких продуктов |
| Balance | Mettler Toledo | XS8001S | Для взвешивания воды, вытесненной газообразным продуктом |
| Этиленгликоль | Fisher Scientifc Inc. | CAS 107-21-1 | Смешан с дистиллированной водой в качестве охлаждающей жидкости (50 v%) |
| Drierite | W.A. Hammond Drierite Co. Ltd. | 24001 | Для поглощения воды после каталитического нейтрализатора СО |
| Оксид меди | LECO Corporation | 501-170 | Катализатор для конверсии СО в СО<суб>2 |
| Толуол | Fisher Scientific Co. | CAS 108-88-3 | Для очистки жидкостных ресиверов |
| Acetone | Fisher Scientific Co. | CAS 67-64-1 | Для очистки жидкостных ресиверов |
| Micro GC Calibration Gas | Air Liquid Canada Inc. | SPG-25MX0015306 | Многокомпонентный стандартный газ |
| 19,8% CO2 Standard Gas | BOC Canada Ltd. | 24069890 | Для калибровки ИК анализатора |
| Argon Gas | Linde Canada ltd. | 24001306 | Класс 5.0 |
| Чистота гелия Газ Linde Canada | ltd. | 24001333 | Класс 5.0 Газоанализатор чистоты |
| GC Модуль | Inficon | GCMOD-15 | Газоанализатор |
| Модуль GC | Inficon | GCMOD-03 | Канал B |
| Газоанализатор GC Модуль | Inficon | GCMOD-04 | Канал C |
| Газоанализатор GC Модуль | Inficon | GCMOD-73 | Канал D |
| HP 6890 GC | Hewlett-Packard Co. | G1530A | Для имитации дистилляции |
| ASTM 2887 Стандартный образец | PAC L.P. | 26650.150 | Для контроля качества при имитации дистилляции |
| ASTM 2887 Стандартный образец | PAC L.P. | 25950.200 | Для калибровки в колонне с имитацией дистилляции |
| для GC 6890 (имитация дистилляции) | Agilent Technologies | CP7562 | 10 м x 0,53 мм x 1,2 &; м, HP 6890 GC колонка |
| Жидкий азот | Воздух Жидкий Канада Inc. | SPG-NIT1AC240LC | Для использования в моделируемой дистилляции |
| Азот | Воздух Жидкая Канада Инк. | Сыпучий (здание N2) | Для использования в работе установки ACE |
| Программируемая печь Isotemp | Thermo Fisher Scientifc Inc. | 10-750-126 | Для прокаливания катализатора |
| GC Vials, Crimp Top | Chromatograghic Specialties Inc | C223682C | 2 мл, для жидких продуктов |
| Seals, Crimp Top | Chromatograghic Specialties Inc | C221150 | 11 мм, для использования с GC флаконами |
| 4 унции прозрачных бостонских круглых бутылок | Fisher Scientific Co. | 02-911-784 | С крышками с конусной футеровкой из полиэтилена, для использования в системе подачи |
| Sieve | Endecotts Ltd. | 6140269 | Апертура 38 микрон |
| сито | Endecotts Ltd. | 6146265 | Aperture 250 μ m |
| Шейкер | Эндекоттс Лтд. | MIN 2737-11 | Минор-Майнцер 2 Ситовой шейкер для просеивания катализатора |
| V20 Объемный титратор по Фишеру | Mettler Toledo | 5131025056 | Для анализа содержания воды в жидком продукте |
| Hydranal Composite 5 | Sigma-Aldrich | 34805-1L-R | Реагент для титрования по методу Карла Фишера |
| Метанол (экстремально низкий уровень воды) | Fisher Scientific Co. | A413-4 | Смешан с толуолом (40:60 вт/в) для титрования по Фишеру: также используется для восстановления воды в ресивере |
| Glass Wool | Fisher Scientific Co. | 11-388 | Размещается внутри верхней части выходного кронштейна ресивера |
Ссылки
- 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. ....
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Перепечатки и разрешения
