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 странах, требуется , чтобы заменить биотоплив от 6% до 10% нефтяного топлива в ближайшем будущем 2. В Канаде, правила требуют , среднее содержание возобновляемого топлива в размере 5% в бензине С декабря 15, 2010 г. 3. Директива по возобновляемым источникам энергии (RED) в Европе также имеет мандат 10% целевой возобновляемой энергии для Европейского Союза транспорт сектор к 2020 году 4.
Задача состояла в том, чтобы разработать и продемонстрировать жизнеспособные пути для производства взаимозаменяемых транспортного топлива из биомассы. Биологические источники включают триглицерида на основе биомассы, таких как растительные масла и животных жиров, а также отходы растительное масло и целлюлозной биомассы, таких как древесные стружки, отходов лесной промышленности и в сельском хозяйстве остатков. За последние два десятилетия исследования были сосредоточены на оценке биомассы , полученных переработки нефти с использованием обычного каталитический крекинг (FCC) 5 - 12, технологию отвечает за производство большую часть бензина в нефтеперерабатывающем заводе. Наш новый подход в данном исследовании, заключается в совместном процессе рапсовое масло, смешанное с нефтеносных песков битумной полученного сырья. Обычно, битум должен быть повышен до переработки, производства НПЗ сырья, такие как синтетическую сырую нефть (SCO) -это маршрут обработки особенно энергоемким, что составляет 68-78% от выбросов парниковых газов emissiДополнения от производства ШОС 13 и в 2011 году, что составляет 2,6% от общего объема выбросов парниковых газов в Канаде 14. Замена части модернизированного HGO с biofeed приведет к сокращению выбросов парниковых газов, поскольку производство биотоплива включает в себя гораздо меньше выбросов углекислого газа. Рапсовое масло выбрано в этой работе, потому что это в изобилии в Канаде и США. Этот исходный материал обладает плотностью и вязкостью, аналогичные HGOs в то время как содержание серы, азота и металлов, которые могут повлиять на результаты FCC или качество продукта незначительны. Кроме того, этот вариант совместной переработки предлагает значительные технологические и экономические преимущества, поскольку это позволило бы использование существующей инфраструктуры нефтеперерабатывающих заводов и, следовательно, потребует немного дополнительного оборудования или модификации НПЗ. Кроме того, могут возникнуть потенциал синергии, которые могли бы привести к повышению качества продукции при совместной обработке высоким содержанием ароматических битумной корма с его аналог биомассы с прямой цепью. Тем не менее, совместная обработкавлечет за собой важные технические проблемы. К ним относятся уникальные физические и химические характеристики био-кормов: высокое содержание кислорода, парафиновых-богатому составу, совместимости с нефтяного сырья, засорение потенциал, и т.д.
Это исследование дает подробный протокол для производства биотоплива в лабораторном масштабе из масла канолы с помощью каталитического крекинга. Полностью автоматизированная система реакция - идет речь в этой работе в качестве лабораторной испытательной установки (LTU) 15 - используется для этой работы Рисунок 1 показывает схематически , как это устройство работает.. Этот LTU стал промышленным стандартом для лабораторных исследований FCC. Цель данного исследования заключается в проверке пригодности LTU для крекинга рапсовое масло для производства топлива и химических веществ, с целью снижения выбросов парниковых газов.
Рисунок 1: Концептуальная Illustratioп реактора. Рисунок , показывающий линии потока катализатора, корма, продуктов и разбавителя. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.
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 при работе вблизи горячих поверхностей.
1. Общие соображения
- Для того, чтобы наилучшим образом использовать автоматизированную реакционного блока, который может завершить шесть трасс подряд в течение ~ 8 часов, выбрать постоянную скорость подачи 1,2 г / мин. Это устанавливает среднечасовая скорость подачи (WHSV) до 8 ч -1 через соотношение ССПС = 60 / [(C / O) × T] = 60 × (O / T) / C , где T является Feе изд время доставки в течение нескольких минут и C и O являются массы катализатора и подачи, соответственно, в граммах. Изменяя время впрыска подачи, набор отношений масс катализатор / масло 4, 6, 8, 10 и 11.25 (x2) была достигнута для каждой температуры реакции, чтобы достичь широкого спектра преобразования.
2. сырьевая и Приготовление катализатора
- Получить HGO отгонкой C фракцию -343 ° (прядением полоса) из синтетической сырой нефти (ШОС).
- Закупка съедобные класса рапсовое масло из местного магазина продуктов питания, а также использовать без дальнейшей обработки.
- Приготовьте 15 v% смеси с канолы путем смешивания 79.645 г HGO (0,9370 г / мл плотности) с 13.7535 г масла канолы (0.9169 г / мл плотности).
- Экран равновесного катализатора с использованием 60 Тайлера сито меш (отверстие 250 мкм), за которым следует второй скрининг с 400 Тайлер меш сито (отверстие 38 мкм) а.
- Прокалить на размеру частиц (38-250 мкм) при 600 ° С в течение 4 ч, а затем загрузить их в тон шесть бункеров автоматизированной реакционного блока.
3. Методика испытаний
- система подготовки
- Программа подготовки
- Используя программное обеспечение, которое управляет реакционный блок, открыть окно для условий выполнения.
- Тип в идентификаций сырья и катализатора, барометрического давления, время впрыска, и заданная температура точки для системы подачи, реактор, линейки продуктов, охлаждающей жидкости и СО катализатора на каждой стадии периода выполнения ,
- Приготовление катализатора
- Для получения каждого катализатора стеклянного бункера над процессом трубки, снимите крышку и снимает 9 г прокаленного на-размера катализатора в бункер. Приложить уплотнительное кольцо в верхней части бункера и снова зажимают его крышку.
- Калибровка скорости подачи
- Установить топливопровод насос для доставки корма с постоянной скоростью впрыска корма (1,2 г / мин) для всех прогонов крекинг.
- Отключите О.И.л линия подачи ниже клапана продувки (КВ-114) 16 и прикрепить короткую временную трубку к нижней части клапана для подачи масла в тарированный стакан.
- Предварительный нагрев сырья до 85 ° С для того, чтобы HgO-смесь легко течь в и из шприца и вдоль линии подачи.
- Установите время впрыска для калибровки насоса на ту же величину, что и для первого запуска в серии (настройка по умолчанию).
- TARE мензурку, и поместить его на выходе короткого временного трубопровода. Запуск предустановки "PUMPCAL" пользовательскую программу 17 в реакционный блок программного обеспечения.
- После того, как PUMPCAL программа будет завершена, удалить и взвесить стакан, содержащий канал. Разделить массу корма, доставленного в химическом стакане времени впрыска, чтобы получить скорость подачи.
- Отрегулируйте скорость работы насоса до выше или ниже (с использованием трехзначного диск на насосе) и повторите шаги 3.1.3.5 до 3.1.3.6 до желаемой скорости подачи не достигается.
- Удалитькороткая временная труба и повторно подключить линию подачи.
- Калибровка ГХ для газового анализа
Примечание: Этот шаг необходим, если ГХ для анализа газов оказывается из калибровки, которые могут быть установлены из справочных проверок, анализ тенденций данных и материального баланса. Опыт показывает, что калибровка ГХ можно полагаться в течение длительного периода времени.- Подключите цилиндр коммерческого стандарта многокомпонентный газ нефтепереработки с ручным клапаном (HV-190) 16.
- Загрузить метод в программном обеспечении GC, который способен элюирования и разделения всех пиков в стандарте газ нефтепереработки. Используйте параметры для метода ГХ в таблице 1.
- С помощью программного обеспечения GC, выполнить анализ перспективе стандарта НПЗ газа.
- Откройте хроматограмму стандарта газ нефтепереработки и интегрировать пики на хроматограмме.
- Определение пиков на хроматограмме, гарантируя, что все компоненты в CALIBРацион газа найдены. Удалите все пики, которые присутствуют, но не могут быть отнесены к компонентам в стандарте.
- На основе диапазонов удержания времени, глыбы и раздели соединений , элюированных после того, как C 5 в C 6 + 1, C 6 + 2, C 6 + 3, и С 6 + 4 групп. Для этого метода комочков пентена - изомеров в одну С 5 олефин группу.
- С помощью программного обеспечения GC, присваивать значения концентрации для каждого интегрированного пика от стандартного газа, под функцией калибровки.
- Сохранить калибровки в файл метода для использования с целью определения концентрации пиков в последующих тестах. Отключите стандарт коммерческого газа.
- Калибровка анализатора CO 2
- Через реакционный блок программного обеспечения, переключить клапан (KV-170) 16 в положение , которое дает нулевой газ (азот) , чтобы течь в ИК - анализатора газа. Отрегулируйте поток поворотом ручки в сочетании с управления потоком ВалуВе (FCV-107) 16, если это необходимо, чтобы получить около 250 SCCM на индикаторе (FI-107) 16 потока.
- Нулевая анализатор с помощью регулировочного винта нуля на передней панели анализатора с помощью плоской отвертки.
- Переключите ручной клапан (HV-107) 16 для подачи СО 2 (19,8 моль%) стандартного газа в анализатор. Отрегулировать ручной клапан (MV-107) 16 с получением потока приблизительно 250 кубических сантиметров в минуту на индикаторе потока (FI-107).
- Настройка показаний анализатора, чтобы соответствовать концентрации (19,8 моль%) стандартного калибровочного газа, используя SPAN винт на передней панели.
- Отключите калибровочный газ и вернуть ручной клапан (HV-107) в положение RUN.
- Приготовление жидкого продукта Receiver
Примечание: Каждый приемник состоит из конденсатора и ампулу GC, подключенный к нижней части конденсатора коротким куском силиконовой трубки.- Последовательно назначать номера в Кондеnsers и GC флаконах.
- Поместите маленький штекер стекловаты внутри верхней части каждого приемника на выходе рычага , как показано на рисунке 2.
- Держите приемник вертикально с некоторой поддержкой в химическом стакане или колбе подходящего размера. Взвешивание каждого приемника в аналитических весах верхнее окно которого покрыта кубическим пластиковым щитом , чтобы обеспечить проект свободной среды (рисунок 3).
- Запись сухой массы (W) до подготовленного приемника совместно с мечеными пробками.
- Установите и подключите приемник к навеска продуктовой линейки (Рисунок 4).
- Подготовка реактора
- Установить линию подачи масла в реакторе с длиной, что позволяет 1,125 дюйма инжектора высотой.
- Поместите фильтр на выходе из реактора, чтобы предотвратить любой катализатор, попадание пыли в линию продуктов, замена фильтра после 50-100 прогонов.
- Выполните проверку давления на реакторной системы бу запуска программы PTEST1 17 после калибровки подачи насоса и установки приемников. Закройте газовый вентиль и давление в системе реактора с 150 мм ртутного столба, азота, с последующим выделением системы.
- Обратите внимание давление чтение в течение нескольких минут, чтобы обеспечить падение давления не более 0,4 мм рт.ст. в минуту, указывающие, что никаких утечек нет. Если наблюдается падение давления больше, чем на 0,4 мм рт.ст. в минуту, выполнить тест на герметичность в соответствии с инструкциями изготовителя, и устранить утечки соответственно.
- Программа подготовки
| Образец на входе T | 90 ° C | Сообщение Давление запуска | 30 фунтов на квадратный дюйм | |
| Инжектор T | 90 ° C | уравновешивания давления | 10 сек | |
| время работы | 300 сек | Детекторы | Теплопроводность | |
| давление на колонке | 30 фунтов на квадратный дюйм | Скорость сбора данных | 50 Гц | |
| канал A | канал B | канал C | канал D | |
| Предварительно колонка | ГРАФИК-U; 30 мкм × 320 мкм × 3 м | ГРАФИК-Q; 10 мкм × 320 мкм × 1 м | Оксид алюминия; 3 мкм × 320 мкм × 1 м | - |
| колонка | Molsieve; 12 мкм × 320 мкм × 10 м | ГРАФИК-U; 30 мкм × 320 мкм × 8 м | Оксид алюминия; 8 мкм × 320 мкм × 10 м | OV1; 2 мкм × 150 мкм × 10 м |
| газ - носитель | аргон | гелий | гелий | гелий |
| режим Впускной | Обратная продувка | Обратная продувка | Обратная продувка | Фиксированный объем |
| Колонка T | 100 ° С | 90 ° C | 130 ° С | 90 ° C |
| время впрыска | 30 мс | 120 мс | 0 мс | 100 мс |
| время обратной промывкой | 12,5 сек | 5,0 сек | 5,5 сек | - |
Таблица 1: GC параметры метода для анализа газа , добываемого на LTU.
Рисунок 2: колба крепление к конденсатору. Фотографии с указанием местоположения стекловаты пробки и крепление ГХ флакона в конденсатор с силиконовой трубки. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.
Рисунок 3:.. Взвешивание приемника продукта Пластиковая крышка для весов взвешивать длинный жидкостной ресивер продукта, который может выпасть из верхнего окна Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.
Рис . 4: Жидкость крепления приемника Фотография показывает крепление жидких приемников линейки продуктов.Объявление / 54390 / 54390fig4large.jpg "целевых =" _blank "> Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.
- Работа системы в автоматическом режиме
- На экране настройки LTU, введите соответствующую информацию для эксперимента: запустить номер, название корма, идентификации катализатора, атмосферного давления, установленных точек для кожи и внутренних температур в реакторе как для крекинга и регенерации катализатора и времени впрыска масла. Пропустите этот шаг, если полная информация была включена в разделе 3.1.1.
- Установите систему в режим запуска, нажав на кнопку "RUN" на экране технологического процесса. Это инициирует тестовую последовательность 17, которая включает в себя действия , описанные в автоматическом режиме , который будет описан в обсуждении.
- Non-Авто Операционная система Режим
- С помощью компьютера, подключенного к ГХ, интегрировать пики и обрабатывать данные с использованием калибровки установленной. Входные окончательные GC данные в программу LTU через компьютер LTU.
- После запуска операции
- Определение массы жидкого продукта
- После снятия зажима, наклоняя приемник и собирать любые капли жидкости продукта на скошенный наконечник металла ниже продукта клапана.
- Немедленно запечатать приемник с мечеными резиновыми пробками и осторожно удалите его из ванны. Смывать этиленгликоль из ванны с холодной водой и высушить снаружи бумажным полотенцем.
- Поместите ресивер жидкости устройство на полке при комнатной температуре в течение 20 мин, что позволяет любому замороженный продукт оттаивать и разряжаться в ампулу GC в нижней части приемника.
- Собирают задержка жидкости вокруг металлического шарнира для приемника с тарированный ватным тампоном. Определяют массу задержка жидкости (W) тампона и записи.
- Откройте ресивер жидкости продукта в атмосферу в вентилируемом вытяжном шкафу для выравнивания давления на мгновение снимая пробку на верхнем выходе приемника.
- Положилстопор обратно и получить массу приемника (W после). Извлеките GC ампулу из конденсатора. Колпачок и хранить пробы продукта в холодильнике при температуре 4 ° С для последующего анализа.
- Если капелька воды появляется на GC флаконе нижней части, как и в случае трещин масло канолы, используют чистый шприц для передачи столько воды, свободной от нефтепродукта в другую пробирку, как это возможно, и довершение немедленно.
- Промыть внутренние стенки конденсатора приемника тщательно с небольшим качеством метанола и собрать все промывки метанолом в оригинальный GC флакон, содержащий капли воды. Пробирки закрывают крышками и получить массу жидкости внутри для использования в определении воды.
- Анализ жидкого продукта для имитированной дистилляции
- Используя стандартный метод испытания ASTM D2887 18, определяют массовый процент воды , свободной от жидкого продукта , кипящих в диапазоне бензина (IBP-221 ° C), легкий газойль (LCO, 221-343 ° C), и ч тяжел ых цикла масла (HCO, 343 ° C-FBP).
- Анализ воды продукта
- С помощью стандартного метода испытаний ASTM D4377 19, определяют содержание воды (W H2O) смывки метанола в сочетании с каплей воды во флаконе.
- Определение массы жидкого продукта
- вычисления
- Масса газообразного продукта
- Рассчитать общий объем газообразного продукта через объем вытесненной воды в соответствии с формулой:
где V газ объем (мл) собранных в стандартных условиях (0 К и 101,3 кПа) газа, V вода объем (мл) вытесненной воды во время испытания, Т температура газа (° C) и P представляет собой давление газа ( кПа). - Вычислить массу каждого компонента газа с использованием:
JPG "/>
где W я есть масса (г) I - го газообразного продукта, N я это мол% от I - го компонента в газе, и М я является молекулярный вес I - го газообразного продукта. Молекулярная масса С 5 + неразрешенной комка предполагается 86. - Вычислить общую массу газообразного продукта в виде:
где W газ общая масса газообразного продукта, и W я есть масса I - го газообразного продукта, рассчитанного в 3.5.1.2.
- Рассчитать общий объем газообразного продукта через объем вытесненной воды в соответствии с формулой:
- Масса жидкого продукта
- Вычислить общую массу жидкого продукта с:
W жидк = W после - W + W Перед тампоном
где W жидк является масса (г) жидкого продукта, после того, как W является масса (г)жидкого приемника продукта после реакции, W перед масса (г) жидкого продукта приемника перед реакцией, и W мазок масса (г) задержка жидкости , собранной на ватный тампон.
- Вычислить общую массу жидкого продукта с:
- Масса кока-колы
- Вычислить общую массу кокса, полученного из LTU с использованием:
W = W кокс углерода × 1.0695
где W кокс масса (г) кокса, W углерода масса (г) углерода, и 1,0695 является фактором углерод-кокса.
- Вычислить общую массу кокса, полученного из LTU с использованием:
- Массовый баланс (восстановление)
- Расчет баланса массы с помощью
R = (W газ + W + W жидк кокса) ÷ W корма × 100
где R является восстановление (% по массе корма) и W подача массы (г) подачи масла. R должно быть в диапазоне от 96 до 102%. Если нет, то отвергают испытание, как неудовлетворительное.
- Расчет баланса массы с помощью
- Ненормированной Урожайность и преобразования
Примечание: Вычислить каждый выход продукта (% по массе корма) по формулам, приведенным ниже.- Рассчитать сухого газа (Н 2 -С 2 'S, CO и CO 2)
Y = DG (W H2 + W C1 + C2 W + W + W CO CO2) ÷ W подача × 100
где Y DG является ненормализованное выход (% по массе корма) сухого газа, W Н2 масса (г) H 2, W С1 масса (г) С 1 газа (метана), W С2 масса (г) газа с 2 (этана и этилена), Вт СО масса (г) СО и СО2 Вт масса (г) СО 2. Обратите внимание , что поправка на незначительное количество CO 2 , растворенного в воде , нет необходимости. - Рассчитать сжиженного нефтяного газа (LPG)
Y = LPG (W С3 + W C4) ÷ W подача × 100
где Y сжиженного нефтяного газа является ненормализованное выход (% по массе корма) продукта LPG, Вт С3 масса (г) газа С 3 (пропан и пропилен), и W С4 масса (г) газа С 4 (бутанов и бутенов в том числе 1,3-бутадиен). - Рассчитать Бензин
Y GLN = [X GLN × (W жидк - W H2O - W тампон) + W C5 +] ÷ W подача × 100
где Y GLN является ненормализованное выход (% по массе корма) бензина, Х глутамином (полученный путем имитированной дистилляции) является массовая доля бензина в безводной жидкого продукта, Вт Н2О масса (г) воды в жидком продукте, если любой, и W С5 + является масса (г) с 5 + продукта в газовой фазе (неразрешенный с 6 </ суб> плюс C 6 + единовременная). - Рассчитать Light Cycle Oil (LCO)
Y LCO = [X LCO × (W жидк - W H2O - W тампон)] ÷ подача W × 100
где Y LCO является ненормализованное выход (% по массе корма) от LCO продукта и X LCO (полученного имитированной дистилляции) является массовая доля LCO в воде , свободной от жидкого продукта. - Рассчитать Heavy Cycle Oil (HCO)
Y HCO = [X HCO × (W жидк - W H2O - W тампон) + W тампон] подача ÷ W × 100
где Y HCO является ненормализованное выход (% по массе корма) из HCO и X HCO (полученный моделируемой дистилляции) является массовая доля HCO в безводной жидкого продукта. - Рассчитать кока-колы
Y кокс кокс = W подача ÷ W × 100
где Y кокс ненормализованное выход (% по массе корма) кокса. - Вычислить воды
Y H2O = W H2O ÷ W подача × 100
где Y Н2О ненормализованное выход (% по массе корма) воды. - Расчет преобразования
CON unnorm = 100 - Y LCO - Y HCO
где CON unnorm является ненормализованное конверсия (% по массе корма).
- Рассчитать сухого газа (Н 2 -С 2 'S, CO и CO 2)
- Нормированные Урожайность и преобразования
Y 0 я = Y я ÷ R × 100
где Y 0 я нормализуется выход (% по массе корма) из I - го продукта.
CON норма = 100 - Y 0 LCO- Y 0 HCO
где CON норма нормализуется конверсии (% по массе корма).
- Масса газообразного продукта
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. National Renewable Energy Laboratory Report. , (1998).
- Renewable Fuels Regulations. Canada Gazette Part II. 144 (18), 1614-1740 (2010).
- Directive 2009/28/EC of the European Parliament and of the Council of 23 April 2009 on the promotion of the use of energy from renewable sources and amending and subsequently repealing Directives 2001/77/EC and 2003/30/EC (Text with EEA relevance). Official Journal of the European Union. 140, 16-62 (2009).
- Al-Sabawi, M., Chen, J., Ng, S. Fluid catalytic cracking of biomass-derived oils and their blends with petroleum feedstocks: A Review. Energy Fuels. 26 (9), 5355-5372 (2012).
- Dupain, X., Costa, D. J., Schaverien, C. J., Makkee, M., Moulijn, J. A. Cracking of a rapeseed vegetable oil under realistic FCC conditions. Appl. Catal. B: Environ. 72 (1-2), 44-61 (2007).
- Tian, H., Li, C., Yang, C., Shan, H. Alternative processing technology for converting vegetable oils and animal fats to clean fuels and light olefins. Chin J Chem Eng. 16 (3), 394-400 (2008).
- Melero, J. A., Clavero, M. M., Calleja, G., Garcia, A., Miravalles, R., Galindo, T. Production of bio-fuels via the catalytic cracking of mixtures of crude vegetable oils and nonedible animal fats with vacuum gas oil. Energy Fuels. 24 (1), 707-717 (2010).
- Bielansky, P., Reichhold, A., Schönberger, C. Catalytic cracking of rapeseed oil to high octane gasoline and olefins. Chem Eng Process. 49 (8), 873-880 (2010).
- Ng, S. H., Shi, Y., Ding, L., Chen, S. Catalytic cracking of a rapeseed oil for production of transportation fuels and chemicals: Yield structure. 2010 AIChE Annual Meeting. Salt Lake City, UT, USA, , (2010).
- Bielansky, P., Weinert, A., Schönberger, C., Reichhold, A. Catalytic conversion of vegetable oils in a continuous FCC pilot plant. Fuel Process Technol. 92 (12), 2305-2311 (2011).
- Ng, S. H., Lay, C., Bhatt, S., Freel, B., Graham, R. Upgrading of biomass-derived liquid to clean fuels. 2012 AIChE Annual Meeting. Pittsburgh, PA, USA, , (2012).
- Ordorica-Garcia, G., Croiset, E., Douglas, P., Elkamel, A., Gupta, M. Modeling the energy demands and greenhouse gas emissions of the Canadian oil sands industry. Energy Fuels. 21 (4), 2098-2111 (2007).
- Canada's Emission Trends. , Government of Canada, Environment Canada. (2013).
- Versatile fluidized bed reactor. US Patent. , 6069012 The fluidized bed reactor described herein and the trade mark "ACE" are covered by this patent (2000).
- ACE Operating Manual: PID Drawing No. R+ 101 and 102. , Kayser Technology. (2007).
- System Manual: ACE - Model R+. , Kayser Technology. (2007).
- ASTM D2887-15 Standard test method for boiling range distribution of petroleum fractions by gas chromatography. , ASTM International. West Conshohocken, PA. (2015).
- AASTM D4377-00 Standard test method for water in crude oils by potentiometric Karl Fischer titration. , ASTM International. West Conshohocken, PA. (2015).
- Ng, S. H., et al. FCC coprocessing oil sands heavy gas oil and canola oil. 1. Yield structure. Fuel. 156, 163-176 (2015).
- Cox, J. D., Wagman, D. D., Medvedev, V. A. CODATA Key values for thermodynamics. , Hemisphere Publishing Corp. New York. (1984).
- Ng, S. H., et al. FCC study of Canadian oil-sands derived vacuum gas oils. 1. Feed and catalyst effects on yield structure. Energy Fuels. 16 (5), 1196-1208 (2002).
- Ng, S. H., Dabros, T., Humphries, A. Fluid catalytic cracking quality improvement of bitumen after paraffinic froth treatment. Energy Fuels. 21 (3), 1432-1441 (2007).
- Scherzer, J. Chapter 5, Correlation between catalyst formulation and catalytic properties. Fluid Catalytic Cracking: Science and Technology. Magee, J. S., Mitchell, M. M. Jr , Studies in Surface Science; 76. Elsevier Science Publishers BV. 145-182 (1993).
- Fisher, I. P. Effect of feedstock variability on catalytic cracking yields. Appl. Catal. 65 (2), 189-210 (1990).
- Ng, S. H., et al. Study of Canadian FCC feeds from various origins and treatments. 1. Ranking of feedstocks based on feed quality and product distribution. Energy Fuels. 18 (1), 160-171 (2004).
- Ng, S. H., et al. Study of Canadian FCC feeds from various origins and treatments. 2. Some specific cracking characteristics and comparisons of product yields and qualities between a riser reactor and a MAT unit. Energy Fuels. 18 (1), 172-187 (2004).
- Ng, S. H., et al. Key observations from a comprehensive FCC study on Canadian heavy gas oils from various origins. 1. Yield profiles in batch reactors. Fuel Process Technol. 87 (6), 475-485 (2006).
- Scherzer, J. Octane-enhancing zeolitic FCC catalysts: Scientific and technical aspects. Catalysis Reviews: Science and Engineering. 31 (3), 215-354 (1989).
- ASTM D7964/D7964M-14 Standard test method for determining activity of fluid catalytic cracking (FCC) catalysts in a fluidized bed. , ASTM International. West Conshohocken, PA. (2014).
- ASTM D5154-10 Standard test method for determining activity and selectivity of fluid catalytic cracking (FCC) catalysts by Microactivity test. , ASTM International. West Conshohocken, PA. (2010).
- Moorehead, E. L., McLean, J. B., Cronkright, W. A. Chapter 7, Microactivity evaluation of FCC catalysts in the laboratory: Principles, approaches and applications. Fluid Catalytic Cracking: Science and Technology. Magee, J. S., Mitchell, M. M. Jr , Studies in Surface Science; 76. Elsevier Science Publishers BV. 223-255 (1993).
- Rawlence, D. J., Gosling, K. FCC catalyst performance evaluation. Appl. Catal. 43 (2), 213-237 (1988).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Перепечатки и разрешения
