Summary
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.
Introduction
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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Protocol
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 = (WC4) ÷ 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
와이코크스 ÷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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Representative Results
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. 표 2는, 균열에, 혼합에 카놀라 오일은 바이오 연료의 수율 (예를 들면, 가솔린과 디젤) 및 생화학 (LPG에서 예를 들어, 프로판, 프로필렌, 난 부탄과 부틸 렌)에 실질적으로 기여 질적으로 보여줍니다. 위의 가정에 따라, 캐놀라 오일 (혼합 15 V %)에 기부 부정적인 계산 HCO 수익률은 사실 20을 분해하는 동안 두 개의 구성 요소 사이의 간섭의 결과.
| 베이스 오일의 실제 수익률 (HGO) | |||||||||||||||||||
| 온도, ° C | (490) | (510) | (530) | ||||||||||||||||
| 촉매 - 투 - 오일, g / g | 4.02 | 6.00 | 8.04 | 10.00 | 11.25 | 11.25 | 4.02 | 6.00 | 8.04 | 10.00 | 11.25 | 11.25 | 6.00 | 8.04 | 10.00 | 11.25 | 11.25 | ||
| 변환, 질량 % | 57.50 | 62.06 | 64.95 | 66.83 | 66.77 | 67.62 | 59.79 | 65.23 | 66.99 | 69.11 | 69.45 | 69.37 | 61.57 | 65.82 | 68.50 | 70.16 | 70.02 | 69.82 | |
| 복구, 질량 % | 99.72 | 99.35 | 99.17 | 99.27 | 99.12 | 100.10 | 99.3 | 99.9 | 99.2 | 99.2 | 99.2 | 99.95 | 99.63 | 99.66 | 99.38 | 99.54 | 98.48 | 98.38 | |
| 수율, 중량 % : | |||||||||||||||||||
| 드라이 가스 | 1.28 | 1.49 | 1.65 | 1.71 | 1.80 | 1.79 | 1.73 | 1.92 | 2.07 | 2.17 | 2.26 | 2.24 | 2.33 | 2.60 | 2.76 | 2.90 | 3.00 | 2.99 | |
| LPG | 10.96 | 12.33 | 13.39 | 13.80 | 13.42 | 14.06 | 12.54 | 13.83 | 14.45 | 15.10 | 15.13 | 15.10 | 14.01 | 15.43 | 16.27 | 16.90 | 16.98 | 17.14 | |
| 가솔린 | 42.00 | 44.00 | 44.67 | 45.09 | 44.71 45.10 | 42.06 | 44.97 | 44.95 | 45.34 | 44.85 | 45.07 | 41.64 | 42.75 | 43.45 | 43.33 | 43.15 | 42.76 | ||
| LCO | 21.86 | 20.65 | 19.72 | 19.23 | 19.30 | 18.79 | 20.53 | 19.09 | 18.62 | 18.01 | 17.62 | 17.79 | 19.39 | 18.24 | 17.50 | 16.79 | 16.75 | 16.94 | |
| HCO | 20.64 | 17.29 | 15.33 | 13.94 | 13.93 | 13.59 | 19.68 | 15.68 | 14.39 | 12.89 | 12.93 | 12.85 | 19.03 | 15.94 | 14.00 | 13.04 | 13.23 | 13.23 | |
| 3.27 | 4.24 | 5.23 | 6.22 | 6.84 | 6.67 | 3.47 | 4.51 | 5.53 | 6.49 | 7.21 | 6.96 | 3.59 | 5.04 | 6.03 | 7.04 | 6.90 | 6.92 | ||
| H 2 O | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | |
| 합계 | (100) | (100) | (100) | (100) | (100) | (100) | (100) | (100) | (100) | (100) | (100) | (100) | (100) | (100) | (100) | (100) | (100) | (100) | |
| 블렌드의 실제 수익률 (15 V % HGO에 카놀라 오일) | |||||||||||||||||||
| 온도, ° C | (490) | (510) | (530) | ||||||||||||||||
| 촉매 - 투 - 오일, g / g | 4.02 | 6.00 | 8.04 | 10.00 | 11.25 | 11.25 | 4.02 | 6.00 | 8.04 | 10.00 | 11.25 | 11.25 | 4.02 | 6.00 | 8.04 | 10.00 | 11.25 | 11.25 | |
| 변환, 질량 % | 58.80 | 63.93 | 66.78 | 67.79 | 68.10 | 68.78 | 64.83 | 68.72 | 70.96 | 71.89 | 72.09 | 71.98 | 67.12 | 70.44 | 72.52 | 73.26 | 73.51 | 730.81 | |
| 복구, 질량 % | 98.78 | 99.46 | 99.12 | 99.13 | 99.76 | 99.53 | 99.41 | 99.18 | 99.27 | 99.21 | 99.29 | 100.07 | 99.20 | 99.44 | 99.23 | 99.89 | 99.10 | 99.19 | |
| 수율, 중량 % : | |||||||||||||||||||
| 드라이 가스 | 1.47 | 1.68 | 1.86 | 1.92 | 2.04 | 2.00 | 1.96 | 2.18 | 2.32 | 2.41 | 2.55 | 2.53 | 2.54 | 2.77 | 2.94 | 3.04 | <TD> 3.353.21 | ||
| LPG | 11.39 | 12.70 | 13.77 | 14.37 | 14.33 | 14.61 | 13.48 | 14.90 | 15.71 | 16.12 | 15.96 | 16.36 | 15.05 | 16.35 | 17.10 | 17.53 | 17.59 | 18.13 | |
| 가솔린 | 40.64 | 42.78 | 43.40 | 42.73 | 42.61 | 42.99 | 43.58 | 44.63 | 45.01 | 44.55 | 44.21 | 43.77 | 43.46 | 44.07 | 44.17 | 43.46 | 42.95 | 42.70 | |
| LCO | 21.81 | 20.31 | 19.44 | 19.09 | 19.25 | 18.74 | 19.05 | 17.84 | 17.04 | 16.76 | 16.71 | 16.87 | 17.95 | 1677 | 16.03 | 15.77 | 15.62 | 15.63 | |
| HCO | 19.38 | 15.76 | 13.78 | 13.11 | 12.65 | 12.48 | 16.12 | 13.44 | 11.99 | 11.35 | 11.20 | 11.14 | 14.93 | 12.79 | 11.45 | 10.97 | 10.86 | 10.56 | |
| 콜라 | 3.41 | 4.68 | 5.57 | 6.66 | 6.99 | 6.94 | 3.75 | 4.77 | 5.68 | 6.59 | 7.10 | 7.02 | 4.02 | 5.11 | 6.04 | 6.92 | 7.46 | 7.51 | |
| H 2 O | 1.89 | 2.08 | 2.17 | 2.11 | 2.14 | 이0.25 | 2.06 | 2.23 | 2.24 | 2.23 | 2.27 | 2.30 | 2.06 | 2.15 | 2.26 | 2.31 | 2.17 | 2.26 | |
| 합계 | (100) | (100) | (100) | (100) | (100) | (100) | (100) | (100) | (100) | (100) | (100) | (100) | (100) | (100) | (100) | (100) | (100) | (100) | |
| 블렌드에서 85 V % (85.27 질량 %) HGO에 기부 계산 된 수익률 (질량 %) | |||||||||||||||||||
| 드라이 가스 | 1.09 | 1.27 | 1.41 | 1.46 | 1.54 | 1.53 | 1.47 | 1.64 | 1.76 | 1.85 | 1.93 | 1.91 | 1.99 | 2.22 | 2.35 | 2.47 | 2.56 | 2.55 | |
| LPG | 9.35 | 10.51 | 11.42 | 11.77 | 11.44 | 11.99 | 10.69 | 11.79 | 12.32 | 12.88 | 12.90 | 12.87 | 11.95 | 13.16 | 13.87 | 14.41 | 14.48 | 14.62 | |
| 가솔린 | 35.81 | 37.52 | 38.09 | 38.45 | 38.12 | 38.45 | 35.86 | 38.34 | 38.33 | 38.66 | 38.24 | 38.43 | 35.51 | 36.45 | 37.05 | 36.95 | 36.79 | 36.46 | |
| LCO | 18.64 | 17.61 | 16.82 | 16.40 | 16.45 | 16.02 | 17.51 | 16.28 | 15.88 | 15.35 | 15.02 | 15.17 | 16.54 | 15.55 | 14.92 | 14.32 | 14.28 | 14.45 | |
| HCO | 17.60 | 14.74 | 13.07 | 11.89 | 11.88 | 11.59 | 16.78 | 13.37 | 12.27 | 10.99 | 11.03 | 10.95 | 16.23 | 13.59 | 11.94 | 11.12 | 11.28 | 11.28 | |
| 콜라 | 2.79 | 3.62 | 4.46 | 5.31 | 5.84 | 5.69 | 2.96 | 3.85 | 4.71 | 5.53 | 6.15 | 5.93 | 3.06 | 4.30 | 5.14 | 6.00 | 5.88 | 5.90 | |
| H 2 O | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | <TD> 0.000.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | ||
| 합계 | 85.27 | 85.27 | 85.27 | 85.27 | 85.27 | 85.27 | 85.27 | 85.27 | 85.27 | 85.27 | 85.27 | 85.27 | 85.27 | 85.27 | 85.27 | 85.27 | 85.27 | 85.27 | |
| 블렌드 15 V % (14.73 질량 %), 카놀라 오일에 기부 계산 된 수익률 (질량 %) | |||||||||||||||||||
| 드라이 가스 | 0.39 | 0.41 | 0.46 | 0.46 | 0.50 | 0.47 | 0.49 | 0.55 | 0.56 | 0.56 | 0.62 | 0.62 | 0.55 | 0.55 | <TD> 0.590.57 | 0.80 | 0.66 | ||
| LPG | 2.05 | 2.19 | 2.36 | 2.60 | 2.89 | 2.61 | 2.79 | 3.11 | 3.39 | 3.24 | 3.06 | 3.49 | 3.10 | 3.19 | 3.23 | 3.13 | 3.11 | 3.52 | |
| 가솔린 | 4.82 | 5.26 | 5.31 | 4.28 | 4.49 | 4.54 | 7.72 | 6.29 | 6.68 | 5.88 | 5.97 | 5.34 | 7.95 | 7.61 | 7.12 | 6.51 | 6.16 | 6.23 | |
| LCO | 3.17 | 2.70 | 2.62 | 2.69 | 2.80 | 2.72 | 1.55 | 1.56 | 1.17 | 1.41 | 10.69 | 1.71 | 1.41 | 1.21 | 1.11 | 1.45 | 1.34 | 1.19 | |
| HCO | 1.78 | 1.01 | 0.71 | 1.23 | 0.77 | 0.89 | -0.66 | 0.07 | -0.28 | 0.36 | 0.17 | 0.19 | -1.30 | -0.80 | -0.49 | -0.16 | -0.41 | -0.73 | |
| 콜라 | 0.63 | 1.07 | 1.11 | 1.35 | 1.15 | 1.26 | 0.79 | 0.92 | 0.97 | 1.05 | 0.95 | 1.09 | 0.96 | 0.81 | 0.90 | 0.92 | 1.57 | 1.61 | |
| H 2 O | 1.89 | 2.08 | 2.17 | 2.11 | 2.14 | 2.25 | 2.06 | 2.23 | 2.24 | 2.23 | 2.27 | 2.30 | 2.06 | 2.15 | 2.26 | 2.31 | 2.17 | 2.26 | |
| 합계 | 14.73 | 14.73 | 14.73 | 14.73 | 14.73 | 14.73 | 14.73 | 14.73 | 14.73 | 14.73 | 14.73 | 14.73 | 14.73 | 14.73 | 14.73 | 14.73 | 14.73 | 14.73 | |
| 복구, 질량 % | |||||||||||||||||||
| 99.35 평균 | |||||||||||||||||||
| 표준 편차 0.31 | |||||||||||||||||||
표 2 : FCC의베이스 오일 블렌드의 성능 및 외관상의 전환 및 블렌드 성분의 제품 수율.ble_2_Final.xlsx "> Microsoft Excel 스프레드 시트로이 표를 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
물 및 CO 플러스 CO (2)의 존재는 배합물의 금 제품뿐만 아니라 (표 2)를 블렌드 카놀라유는 반응에 관여하는 직접 표시 혼자 HGO에서 (건조 가스에 포함되어 있음). 물이 수소와 산소 및 CO와 CO (2)의 조합에 의해 생성되는 각각 카놀라유의 탈 카르 보 닐화 및 지방산의 탈 카르 복 실화로부터 방출된다.
혼합의 캐놀라 오일 크래킹의 다른 증거는 H 2 CO 수율에 공정 파라미터의 효과를 나타낸다,도 5에 제시되어있다. 관찰은 모든 금리가 주어진 온도를 받기 위해 C의 / O를 비율 변화에 매우 민감 아니라는 것을 보여줍니다. 그러나, 소정의 C / O 비로 공급 모두 H 2 CO 대 yiel (: 어떤 온도에서 HGO에서 아무 CO 주) DS는 균열의 원동력 온도 증가와 함께 증가한다. 두 피드 비교 블렌드 높은 CO 수율 그러나 C / O 비율과 온도의 관점에서 동일한 정도의 기유보다 낮은 H 2 수율을 제공한다. 후자의 관찰은 조화의 균열 동안 수소와 산소로부터 물을 형성 때문이다.
그림 5 : 공정 파라미터와 H의 변화와 이산화탄소 수율 490 ° C, 510 ° C 핑크의 색상 코드 블랙, 530 ° C 파란색;. 얇은 실선-H베이스 오일의 2 수율, 굵은 실선-H 조화의 2 수율; 굵은 점선-CO 조화의 수율; 더 CO는베이스 오일 (세 온도에서베이스 오일의 0 중량 %의 CO 수율) 감지되지.파일 / ftp_upload / 54390 / 54390fig5large.jpg "대상 ="_ 빈 ">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
카놀라유 또 다른 흥미있는 관측은 동작 동안 반응기 온도 프로파일을 보여주고,도 6에 도시되어있다. 오일을 주입하기 전에, 반응기가 530 ℃의 공칭 온도에서이다. 주입 후, 반응기 온도 (열 소비는 온도가 일정 한도로 하강하면, 제어 시스템으로부터의 열 입력 잔액에) 최소 도달 (의한 가열, 기화 및 오일의 균열) 떨어지고 향해 상승 초기 온도. 이와 같이, 하나의 전체 공정에 필요한 열을 척도로 최저 온도를 사용할 수있다. 촉매의 중량을 일정하게 유지 때문에 주어진 피드를 들어, 최소 온도가 주입 된 오일 또는 C / O 비의 양에 의존한다. C의 / O의 비율이 증가함에 따라 온도 강하를 decreases 때문에 적은 오일이 주입된다. 두 피드 비교 블렌드 일관 인해 발열 반응 H 2 (g)에서 방열 + ½ O 2 (g) → H 2 O (에 주어진 C / O 비 약 1.5 ° C에 의하여 작은 방울을 나타낸다 g) (25 ° C에서 -241.8 kJ의 / 몰) 21. 유사한 현상은 다른 두 반응 온도에서 관찰된다.
그림 6 : 반응기 온도가 이전과 530 ° C (공칭) 색상 코드에 공급 주사 후 상품 -베이스 오일, 혼합 핑크 블랙;. 얇은 라인 - 공급 주입하기 전에; 굵은 선 -. 공급 주사 후 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
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Discussion
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 균형) 전에 각 제품 수율 정상화 96 102 %의 범위에 있어야한다.
이 절차에 대한 하나의 장점은 반응 과정에서 LTU에 의해 수행되는 자동화 된 시퀀스의 사용이다. 단계 3.2.2의 시험 시퀀스를 개시 한 후, 시스템은 LTU가 실행 이전에 프로그래밍 된 소정의 조건을 사용하는 동안 시스템 프라이밍 시작된다. 이전 실행으로부터의 반응기에 남아있는 촉매가 소비되는 경우, 폐기 용기로 배출되고, 지정된 호퍼에서 신선한 촉매를 반응기 내로 로딩된다. 그러면 시스템은 반응기 급전선 주사기 및 공급 용기의 온도가 설정 포인트의 5 ℃ 내에서 안정 될 수 있도록 충분한 시간을 기다린다. 주사기는 인터넷 인20 (슬롭 두 배에 상당) 초를 더한 분사 시간 1.2 g / 분의 이송 속도로 채워, 제품 라인은 N이 치환된다. 반응기 내부와 피부 온도가 설정 점의 2 ℃ 이내가 될 때까지 시스템은 다시 대기하고, 냉각수 온도가 설정 점 3 ° C 내에있다. 마지막으로, IR 가스 분석을 N 2 흐름이 시작되고 상기 시스템은 변위 물 무게 데 눈금의 초기 질량 및 초기 생성물 가스의 압력 (0이어야 함) 기록한다.
프라이밍 후, 시린지 펌프는 동작으로 설정하고, 이송 먼저 앞서 삼방 밸브를 다시 전환 한 후 소정 시간 동안 상기 반응기에 공급 물 주입 한 다음 10 초 (제 1 기울기 시각) 다시 공급 병으로 전환되고 주사기 펌프. 주입이 완료되면, 피드는 다른 10 초 (제 슬롭 시간)에 공급 병으로 다시 전환된다. 공급 물 주입의 끝에서 카운트가 시작액체 스트립 시간과 촉매 스트립 시간 모두. 후자는 최대 360 초 액체 스트립 시간 10 초 이하 동일하면서 전 7 (액체 스트립 배율)까지 급지 분사 시간으로 선택된다. 생성물 흐름은 고비 제품 축합 리시 액체를 통해 상기 가스 수집 용기로 보내진다.
촉매 재생 촉매 제거 사이클의 끝 밸브 스위치를 시작한다. 공기 흐름이 시작되고, 반응기 온도는 ~ 715 ℃까지 상승한다. 이 0.3 % 이하가 될 때까지 이산화탄소 농도를 연속적 IR 가스 분석에 의해 모니터링된다. 재생의 끝에서 공기가 턴 오프되고, 반응기에 N 2 흐름은 재 확립된다. 스케일 판독 (변위 물의 질량)이 압력 및 가스 혼합 온난화 뒤에 수집 용기 내의 가스의 온도에 따라 기록된다 (행 ~ 30 ° C). 이 단계에서, 런 액체 수신기는 수동으로 제거 될 수있다이후의 처리를위한 시스템이 경우 원하는. 수거 용기 및 GC 사이의 선은 생성물 가스로 치환되고, 상기 루프는 연속 GC 분석에 충전된다. 피부 온도가 반응 세트 포인트 아래 50 ° C를 때까지 원자로를 냉각시키고 완성 된 실행에 대한 모든 데이터를 저장합니다. 새로운 런 테스트 시퀀스의 제 1 단계에있는 장치를 반환하거나, 마지막 실행되면 폐기 용기에 폐 촉매를 배출.
기존의 프로토콜은 혼합에 카놀라유에서 수송 연료의 생산에 성공 증명한다. 좋은 소재 잔액 (질량 회수율)은 99.35 %의 평균 18 LTU 런 (표 2)에서 0.31 %의 표준 편차는 본 연구에서 얻어진다. 주어진 온도에서 각 피드 11.25 C / O 비율로 중복 실행에서 전환 및 수율은 매우 재현성 (표 2)입니다. 몇 가지 전형적인 FCC의 현상과 균열 특성은 종종 라이트에보고특히 낮은 온도 (이 작품에서 490 ° C)에서 HGO에 대한 발음 공급 기본 질소 22 ~ 24, (1) 촉매 중독 : rature 또한 본 연구에서 관찰되었다. 효과는 더 높은 온도 또는 C / O의 비율로 감소 될 수있다; (2) 지원 또는 공급 및 액체 제품에서 깰 구성 요소의 고갈. 피드의 사람들은 일반적으로 포화 및 monoaromatics 20,25-28을의 합으로 정의, "가솔린 전구체"라고합니다; 분자 촉매 산점 (3) 액세스; 예를 들어, 490 ° C에서 부피 트리글리세리드 분자의 불완전한 분해가 용이하면서 촉매 기공을 침투 할 수 있으며 6 금이 부서진 직쇄 지방산; 방향족 코크스를 형성하는 지방산의 올레핀 (29) (4) 올리고머 화; 올레핀 (5) 우선 골격 이성화 분지 23,29 화합물을 형성한다.
이 프로토콜은 크게 LTU 운영 매뉴얼을 기반으로합니다. 절차설명서에 엄격하게 언급 된 경우를 제외하고 따라야합니다. 프로토콜 내에서 중요한 단계는 평형 촉매의 준비를 포함 (수 있어야에 크기와 콜라 무료) 반응기 준비 (일정한 분사 높이를 산출하는 공급 라인을 이용하여, 1.125 또는 2.125 인치의 하나); CO 2 분석기 교정; 주사기 (이송 속도 보정)의 준비와 액체 제품 수신기 (초안없는 환경에서 긴 액체 수신기 무게, C 범위 ° -15 -12에서 냉각수 온도의 유지 보수) 시스템 압력 테스트 (누수없는 환경을 보장하기 위해); 적합한 촉매 스트립 시간과 액체 스트립 승수의 선택; 가스 (정유 가스 분석) 및 액체 생성물 (ASTM의 D2887 모의 증류 18) 분석; C 5 + 해결되지 않은 덩어리와 탄소 - 콜라 (ASTM D7964-14의 30 ~ 89 대) 분자량 (86)의 할당 계수 1.0695 (수소 1 몰은 위스콘신 관련되어 있다고 가정 ASTM의 D7964에서 1.083 대) 코크스의 탄소 1 몰을 토륨.
매뉴얼 및 ASTM D7964-14 30 운영 LTU 일탈 프로토콜에 하나의 변형은 액체 수신기 무게의 최종 단계에서, 상기 스토퍼 빠르게 제거되고 계량하기 전에 압력을 균등하게하기 위해 수신기에 다시 넣어이다. 이 냉각수 온도에 갇혀 과잉 N (2)의 방출을 할 수 있습니다. 그러나, 일부 기체 생성물을 잃을 가능성이 위태롭게된다. 이론적으로,이 단계는 액체 수신기 149 ML의 N 2 포획된다고 가정하고 25 ℃까지 -15 확대 연구에서 (10)의 C / O 비로 런 2.71 질량 %의 질량 밸런스를 감소시킬 수있다 93.5 kPa의 (701 mmHg로) 대기압. (10 C / O 비율로 실행 3.10 및 3.22 질량 %의 질량 밸런스 감소 대) 결과는 실험값과 일치한다.
이 프로토콜은 또한 50 및 100 V % 캐놀라 오일을 포함하는 혼합물로 확장되었습니다HGO. 높은 유채 기름 농도는 순수한 카놀라 기름은 금이 특히 정상보다 인젝터의 더 자주 변화를 요구하는 시스템에 유해한 것으로 보인다. 이러한 연구에서 제시된 것과 같은 낮은 농도에서 발생하지 않은 오염.
또한, LTU가 장시간 고온에서 증발 수 유화 물을 포함하는 바이오 원유 바이오 매스에인가 될 수 없다. 이러한 경우에, 사료를 제공하는 무료이지만 부착 주사기와 다른 테스트 유닛 (31)은 옵션 (12)이다. 또한, LTU 인해 H 2 S 부분적으로 물에 용해되어있는 기체 생성물을 수집하기 위해 사용되는 물 변위 방법 정량적 H 2 S 수율을 결정할 수 없다. 시리즈 (내부 피스톤)와 두 가스실 구성된 계량기를 수용하도록 수정 대안 테스트 유닛은이 응용 프로그램 (22, 23)에 대한 만족스러운 것으로 밝혀졌다.
(31)에 액상 제품 축합 후 탈기 단계를 포함하는 상기 언급 된 다른 테스트 유닛에 공급 균열 권장한다. 상기 다른 테스트 유닛 널리 인해 상대적인 단순성, 유연성, 다양성, 저비용으로 FCC 촉매의 성능을 특성화하기 위해 사용된다. 수년에 걸쳐, 관련된 시험 방법은 제품 및 선택성 특성 및 운영 변수 원료 효과 32과 같은 추가 정보를 제공하기 위해 확장되었다. 의에 적절한 예방 조치와 함께terpretation이 시험 결과는 상업적 플랜트 성능 (33)을 평가하기 위해 사용될 수있다.
LTU를 사용하여 위의 운영 결함은 기존의 특정 모델에 관계합니다. 기술이 발전함에 따라, 새로운 제품은 상술 한 문제점을 극복 할 수있다.
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Disclosures
저자는 더 경쟁 재정적 이해 관계가 없음을 선언합니다.
Acknowledgments
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.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Advanced Cracking Evaluation (ACE) Unit | Kayser Technology Inc. | ACE R+ 46 | Assembled by Zeton Inc. SN:505-46; consisting of (1) a reactor; (2) catalyst addition system; (3) feed delivery system; (4) liquid collection system; (5) gas collection system; (6) gas analyzing system; (7) catalyst regeneration system; (8) CO catalytic convertor; (9) coke analyzing system |
| Reactor (ACE) | Kayser Technology Inc. | V-105 | A 1.6 cm ID stainless steel tube having a tapered conical bottom and with a diluent (nitrogen) flowing from the bottom to fluidize the catalyst and also serve as the stripping gas at the end of the run |
| Catalyst Addition System (ACE) | Kayser Technology Inc. | Six hoppers (V-120F, with respective valves) for addition of catalyst for up to 6 runs | |
| Feed Delivery System (ACE) | Kayser Technology Inc. | Consisting of feed bottle (V-100), syringe (FS-115), pump (P-100), and injector (with 1.125 inch injector height, i.e., the distance from the lowest point of the conical reactor bottom to the bottom end of the feed injector) | |
| Liquid Collection System (ACE) | Kayser Technology Inc. | Six liquid receivers (V-110F) immersed in a common coolant bath (Ethylene glycol/water mixture in 50:50 mass ratio) at about –15 °C in a large tank (V-145) | |
| Gas Collection System (ACE) | Kayser Technology Inc. | Based on water displacement principle; consisting of gas collection vessel (V-150) with a motor-driven stirrer (MTR-100), and a weight scale (WT-100) for weighing the displaced water collected in a beaker (V-160). | |
| Gas Analyzing System (ACE) | Kayser Technology Inc. | Key element being Agilent micro GC (model 3000A) with four capillary columns equipped with respective thermal conductivity detectors (TCDs) | |
| Catalyst Regeneration System (ACE) | Kayser Technology Inc. | V-105 | Spent catalyst in reactor being burned in situ in air at +700 °C to ensure complete removal of carbon deposited on the catalyst |
| CO Catalytic Convertor (ACE) | Kayser Technology Inc. | A reactor (V-140) with CuO as catalyst to oxidize any CO and hydrocarbons in exhausted flue gas to CO2 (to be analyzed by IR gas analyzer) and H2O (to be absorbed by a dryer) | |
| Coke Analyzing System (ACE) | Kayser Technology Inc. | Servomex (Model 1440C) IR analyzer for measuring CO2 in exhausted flue gas | |
| R+MM Software Suite | Kayser Technology Inc. | Including iFIX 3.5 | |
| Agilent Micro GC | Agilent Technologies | 3000A | For gas analysis after cracking |
| Cerity Networked Data System | Agilent Technologies | Software for Agilent Micro GC | |
| CO2 Gas Analyser | Servomex Inc. | 1440C | SN: 01440C1C02/2900 |
| NESLAB Refrigerated Bath | Themo Electron Corporation | RTE 740 | SN: 104300061 |
| Orion Sage Syringe Pump | Themo Electron Corporation | M362 | For delivering feed oil to injector tube |
| Synthetic Crude Oil (SCO) | Suncor Energy Inc. | Identified as Suncor OSA 10-4.1 | |
| Catalyst P | Petro-Canada Refinery | Equilibrium catalyst | |
| Balance | Mettler Toledo | AB304-S | For weighing liquid product receivers |
| Balance | Mettler Toledo | XS8001S | For weighing water displaced by gas product |
| Ethylene Glycol | Fisher Scientifc Inc. | CAS 107-21-1 | Mixed with distilled water as coolant (50 v% ) |
| Drierite | W.A. Hammond Drierite Co. Ltd. | 24001 | For water absorption after CO catalytic converter |
| Copper Oxide | LECO Corporation | 501-170 | Catalyst for conversion of CO to CO2 |
| Toluene | Fisher Scientific Co. | CAS 108-88-3 | For cleaning liquid receivers |
| Acetone | Fisher Scientific Co. | CAS 67-64-1 | For cleaning liquid receivers |
| Micro GC Calibration Gas | Air Liquid Canada Inc. | SPG-25MX0015306 | Multicomponent standard gas |
| 19.8% CO2 Standard Gas | BOC Canada Ltd. | 24069890 | For calibration of IR analyzer |
| Argon Gas | Linde Canada ltd. | 24001306 | Grade 5.0 Purity |
| Helium Gas | Linde Canada ltd. | 24001333 | Grade 5.0 Purity |
| Gas analyzer GC Module | Inficon | GCMOD-15 | Channel A |
| Gas analyzer GC Module | Inficon | GCMOD-03 | Channel B |
| Gas analyzer GC Module | Inficon | GCMOD-04 | Channel C |
| Gas analyzer GC Module | Inficon | GCMOD-73 | Channel D |
| HP 6890 GC | Hewlett-Packard Co. | G1530A | For simulated distillation |
| ASTM 2887 Standard Sample | PAC L.P. | 26650.150 | For quality control in simulated distillation |
| ASTM 2887 Standard Sample | PAC L.P. | 25950.200 | For calibration in simulated distillation |
| Column for GC 6890 (simulated distillation) | Agilent Technologies | CP7562 | 10 m x 0.53 mm x 1.2 µm, HP 6890 GC column |
| Liquid Nitrogen | Air Liquid Canada Inc. | SPG-NIT1AC240LC | For use in simulated distillation |
| Nitrogen | Air Liquid Canada Inc. | Bulk (building N2) | For use in ACE unit operation |
| Isotemp Programmable Furnace | Thermo Fisher Scientifc Inc. | 10-750-126 | For calcination of catalyst |
| GC Vials, Crimp Top | Chromatograghic Specialties Inc | C223682C | 2 ml, for liquid product |
| Seals, Crimp Top | Chromatograghic Specialties Inc | C221150 | 11 mm, for use with GC vials |
| 4 oz clear Boston round bottles | Fisher Scientific Co. | 02-911-784 | With PE cone lined caps, for use in feed system |
| Sieve | Endecotts Ltd. | 6140269 | Aperture 38 micron |
| Sieve | Endecotts Ltd. | 6146265 | Aperture 250 μm |
| Shaker | Endecotts Ltd. | MIN 2737-11 | Minor-Meinzer 2 Sieve Shaker for catalyst screening |
| V20 Volumetric KF Titrator | Mettler Toledo | 5131025056 | For water content analysis of the liquid product |
| Hydranal Composite 5 | Sigma-Aldrich | 34805-1L-R | Reagent for Karl Fischer titration |
| Methanol (extremely low water grade) | Fisher Scientific Co. | A413-4 | Mixed with toluene (40:60 w/w) for KF titration: also used to recover water in receiver |
| Glass Wool | Fisher Scientific Co. | 11-388 | Placed inside the top of receiver outlet arm |
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