Summary
Bu çalışma, ılımlı ısılarda, bir katalizör varlığında bir fosil bazlı besleme ile karıştırılır, kanola yağından biyoyakıt ve biyokimyasallar üretir deneysel bir yöntem sunmaktadır. bir reaksiyon biriminden gaz, sıvı ve katı ürünlerin ölçülmesi ve karakterize edilir. Dönüşüm ve bireysel ürün verimleri hesaplanmış ve raporlanır.
Introduction
biyokütle kaynaklı hammaddelerden ulaşım yakıtları üretmek için verimli ve ekonomik bir çare bulmak için hem özel ve kamu sektörlerinde güçlü küresel ilgi var. Bu faiz sera gazı (SG) emisyonlarının ve küresel ısınma ilişkili katkı petrol fosil yakıtların yanma önemli katkısı üzerinde genel bir endişe ile tahrik edilir. Ayrıca, yenilenebilir yerli sıvı yakıtlar ile yabancı üretilen petrol yerinden Kuzey Amerika ve Avrupa'da güçlü bir siyasi irade var. 2008 yılında, biyoyakıt dünyanın ulaşım yakıtları 1% 1.8 sağladı. Birçok gelişmiş ülkede, biyoyakıtlar yakın gelecekte 2 petrol yakıtlarının% 10% 6 dan değiştirmeniz gerekmektedir. Kanada'da, yönetmelik 3. Avrupa'da Yenilenebilir Enerji Direktifi (RED) da Avrupa Birliği trans için% 10 yenilenebilir enerji hedefi zorunlu olan 15 Aralık 2010 başlangıç benzinde% 5 ortalama yenilenebilir yakıt içeriği gerektirir2020 4 port sektörü.
meydan okuma geliştirmek ve biyokütleden karşılanabilir ulaşım yakıtları üretmek için uygun bir ekonomik yolu göstermek olmuştur. Biyolojik kaynakları, odun yongaları, orman atıkları ve tarım artıkları gibi trigliserid bazlı bitkisel yağlar ve hayvansal yağlar olarak biyokütle, yanı sıra atık yemeklik yağ ve selülozik biyokütle içerir. Son yirmi yılda, araştırma kullanarak biyokütle kaynaklı petrol işleme değerlendirilmesi odaklanmıştır geleneksel (FCC) 5 katalitik kırma sıvı - 12, bir petrol rafinerisinin benzin çoğu üretmekten sorumlu bir teknoloji. Bu çalışmada bizim yeni bir yaklaşım petrol kumları bitüm türetilmiş hammadde ile karıştırılmadan için birlikte süreç kanola yağıdır. Normalde, bitüm gibi sentetik ham petrol gibi rafineri hammaddeleri üreten, rafine öncesinde yükseltilmesi gerekir (SCO) işlem rota sera gazı emissi ve 68-78% için muhasebe, özellikle enerji yoğun -buons Kanada'nın toplam sera gazı emisyonları 14 2.6% oluşturan 2011 yılında ŞİÖ üretimi 13 ve gelen. biyoyakıt üretimi çok daha küçük bir karbon ayak izini içerdiğinden Biofeed ile yükseltilmiş Hgo bir kısmını değiştirilmesi, sera gazı emisyonlarını azaltmak olacaktır. Kanada ve ABD'de bol olduğundan Kanola yağı bu çalışmada seçilir. Bu ham madde, FCC performansı ya da ürün kalitesini etkileyebilir sülfür, nitrojen ve metal içeriği ihmal edilebilir ise HGOs benzer bir yoğunluk ve viskozitesinin sahiptir. Dahası, bu ortak işlem seçeneği çok az ek donanım ya da rafineri değiştirilmesini gerektirecektir, dolayısıyla mevcut rafineri altyapısının kullanımını sağlayacak ve gibi önemli teknolojik ve ekonomik avantajlar sunmaktadır. Buna ek olarak, son derece aromatik bitüm onun düz zincirli biyokütle meslektaşı ile beslemek birlikte işlerken ürün kalite iyileştirme neden olabilir potansiyel sinerji olabilir. Bununla birlikte, ko-işlemeÖnemli teknik zorluklar içermektedir. Yüksek oksijen içeriği, parafinik zengin kompozisyon, petrol ham madde ile uyumluluk, kirlenme potansiyeli, vb: Bu biyo-Yemlerin benzersiz fiziksel ve kimyasal özellikleri içerir
Bu çalışma, katalitik kraking ile kanola yağından laboratuar ölçeğinde biyoyakıt üretiminde detaylı protokolü sağlar. Bir tam otomatik reaksiyon sistemi - laboratuar test ünitesi (LTU) olarak bu çalışmada atıfta 15 - Bu iş için kullanılan bu birim faaliyet şematik nasıl Şekil 1'de görüldüğü gibi.. Bu LTU laboratuvar FCC çalışmaları için endüstri standardı haline gelmiştir. Bu çalışmanın amacı, sera gazı emisyonlarının azaltılması amacı ile yakıt ve kimyasal madde üretmek için kanola yağı çatlama için LTU uygunluğunu test etmektir.
Şekil 1: Kavramsal illustratioakış hatlarını gösteren reaktör. İllüstrasyon n katalizörü, yem, ürün ve seyreltici. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Dikkat: malzemeler kullanmadan önce tüm ilgili malzeme güvenlik bilgi formlarını (MSDS) danışın. Bacalı fumehood içinde gerçekleşmesi gereken uygun kişisel koruyucu donanım (koruyucu gözlük, eldiven, pantolon, kapalı-toe ayakkabıları, laboratuvar önlüğü) ve açma, transfer ve ham numunelerin işlenmesini giyerek ham petrol örnekleri ile çalışmalar sadece yapılmalıdır. Isıtmalı hidrokarbonlar havada yanıcı olabilir ve reaksiyon sistemi dikkatlice ham petrol karışımları ile kullanmadan önce sızıntı-kontrol edilmelidir. Reaktör 750 ° C gibi yüksek sıcaklıklara ulaşabilir ve sıcak yüzeylerin yakınında çalışırken yüksek sıcaklık eldiven kullanılmalıdır.
1. Genel Hususlar
- ~ 8 saat içinde altı ardışık çalışır tamamlayabilirsiniz otomatik tepkime biriminin, en iyi şekilde yapmak için, 1.2 g / dak sabit bir besleme hızı seçin. Bu ilişki WHSV = 60 / [(C / O) x T] = 60 x (O / ton) ile 8 saat -1 ağırlık saatte mekan hızı (WHSV), set / Cı fe t, buradadakika ve C ve O ed teslim süresi gram sırasıyla, katalizör ve yem kitlelerdir. Besleme enjeksiyon süresini değiştirerek, 4, 6, 8, 10 ve 11.25 (x2), katalizör / yağ oranlarında bir dizi dönüşüm geniş bir aralığını elde etmek için, her bir reaksiyon ısı derecesi için elde edilmiştir.
2. Hammadde ve katalizör hazırlanması-
- sentetik ham petrol (SCO) (bant iplik) -343 ° C kısmını damıtılarak bir Hgo elde edin.
- Bir yerel gıda deposundan yenilebilir dereceli kanola yağı satın ve daha fazla tedavi olmadan kullanın.
- 13,7535 g kanola yağ (ug / ml yoğunlukta 0,9169) ile HgO (0,9370 g / ml yoğunluk) 79,645 g karıştırılarak 15 hacim olarak% kanola karışımı hazırlayın.
- 400 Tyler gözenekli elek (38 um açıklık) ile ikinci tarama ardından 60 Tyler gözlü eleği (250 um açıklığı) kullanılarak denge katalizörü Screen.
- Daha sonra, 4 saat boyunca 600 ° C'de on-boyutlu parçacıkları (38-250 um) kalsine t içine yükO otomatik tepkime biriminin altı hazneleri.
3. Test Prosedürü
- sistem Hazırlama
- programı Hazırlama
- Reaksiyon birimi kontrol yazılımı kullanarak, çalışma koşulları için pencereyi açın.
- çalışma süresinin her aşamasında yem ve katalizör, barometrik basınç, enjeksiyon süresi ve besleme sistemi, reaktörün, ürün hattı, soğutucu için sıcaklık ayar noktaları ve CO katalitik konvertör özdeşleşmeler yazın .
- Katalizör Preparasyonu
- süreç boru üstünde her katalizör cam haznenin için, kapağı kaldırmak ve hazneye kalsine on size katalizör 9 g şarj edin. haznenin üstüne bir O-ring takın ve kapağı yeniden kelepçe.
- Yem Oranı kalibrasyonu
- Tüm çatlama süreçleri için sabit bir besleme enjeksiyon hızına (1.2 g / dk) besleme sağlamak için yağ besleme pompası olarak ayarlayın.
- OI ayırınl besleme boşaltma valfi (KV-114) 16 altında hattı ve darası alınmış behere petrol teslimat için vananın altına kısa bir geçici tüp takın.
- ve şırınga üzerinden ve besleme hattı boyunca kolayca akmasına HGO-karışımını sağlamak için 85 ° C, besleme stoğunu, önceden ısıtın.
- serisi (varsayılan ayar) ilk çalıştırma için aynı değere pompayı kalibre etmek için enjeksiyon süresini ayarlayın.
- Bir beher dara ve kısa geçici boru taburculuk sırasında yerleştirin. Reaksiyon ünitesi yazılımı önceden ayarlanmış "PUMPCAL" kullanıcı programını 17 başlatın.
- PUMPCAL programı tamamlandıktan sonra, kaldırmak ve beslemeyi içeren beher tartın. besleme oranı elde etmek için enjeksiyon zaman beher içine verilen yem kütlesini bölün.
- (Pompa üç basamaklı kadranını kullanarak) daha yüksek veya daha düşük pompa hızını ayarlamak ve istenen besleme oranı elde edilinceye kadar 3.1.3.6 arasındaki adımları 3.1.3.5 tekrarlayın.
- KaldırKısa geçici tüp ve besleme hattını yeniden bağlayın.
- Gaz Analizi GC kalibrasyonu
Not: Gaz analizi için GC referans kontrolleri, veri eğilim ve malzeme dengesi anlaşılabilir kalibrasyon, dışarı olduğunun tespit edilmesi halinde bu adım gereklidir. Deneyim GC kalibrasyonu uzun süre güvenilemez edilebileceğini belirtir.- El valfı (HV-190) 16 ticari çok bileşenli rafineri gazı standart bir silindir bağlayın.
- elüsyon ve rafineri gazı standart tüm tepe noktalarının ayırabilen GC yazılımı bir yöntem yerleştirin. Tablo 1'de GC yöntemi parametrelerini kullanın.
- GC yazılımı kullanarak, rafineri gazı standart bir analiz çalışması yapmak.
- rafineri gazı standart kromatogram açın ve Kromatografta doruklarına entegre.
- Kalibrasyon bileşenlerin hepsi sağlanması kromatogramda piklerirasyon gazı bulunur. mevcut ancak standart bileşenlere isnat edilemez herhangi doruklarına silin.
- C 6 + 1, C 6 + 2 + 3 ° C 6 ve C 6 + 4 grup halinde C 5 sonra akıtılarak tutma süresi aralıkları, yumru ve bölmek bileşikleri dayalı. Bir C 5 olefin gruba bu yöntem, götürü penten izomer için.
- GC yazılımı kullanarak, Kalibrasyon fonksiyonu altında, gaz standardı her entegre zirveye konsantrasyon değerleri atayın.
- kullanım sonraki test çalıştırır zirvelerin konsantrasyonlarını belirlemek için, yöntem dosyasına kalibrasyon kaydedin. ticari gaz standardını ayırın.
- CO 2 Analyzer Kalibrasyon
- Reaksiyon ünitesi yazılımı sayesinde, IR gaz analizörü akmaya sıfır gazı (azot) sağlayan konuma valfi (KV-170) 16 geçin. akış kontrol val ile birlikte düğmeyi çevirerek akışını ayarlamakGerekirse (FCV-107) 16, akış göstergesi (FI-107) 16 yaklaşık 250 SCCM almak ettik.
- Sıfır düz uçlu bir tornavida yardımıyla analizörü ön panelindeki Sıfır ayar vidası kullanarak analizörü.
- Analizörü CO 2 (19.8 mol%) standart gaz tedarik el vanasını (HV-107) 16 açın. Akış göstergesi (FI-107) üzerinde yaklaşık 250 sccm'lik bir akış elde etmek için manuel vana (MV-107) 16 ayarlayın.
- Ön paneldeki SPAN vidasını kullanarak standart açıklık gaz konsantrasyonu (19.8 mol%) maç okuma analizörü ayarlayın.
- açıklık gazını çıkarın ve RUN pozisyonuna el vanasını (HV-107) dönün.
- Sıvı Ürün Alıcı Hazırlanması
Not: Her alıcı, bir kondansatör ve bir silikon boru kısa bir parça ile kondansatörün alt bağlı bir GC şişe oluşur.- Sıralı conde numaraları atamaknsers ve GC viyaller.
- Şekil 2'de gösterildiği gibi, her bir alıcı çıkış kolunun üst kısmının içindeki cam yünü küçük fiş yerleştirin.
- beher bir destek ya da uygun büyüklükte bir şişeye alıcıya dik tutun. Bir taslak içermeyen bir ortam (Şekil 3) sağlamak için bir küp plastik kalkanı ile kaplıdır üst pencere olan bir analitik terazi her alıcıyı tartılır.
- Etiketli stoper ile birlikte hazırlanan alıcının kuru kütlesi (W önce) kaydedin.
- Yükleme ve ürün hattına tartılan alıcıyı bağlayın (Şekil 4).
- Reaktör hazırlanması
- Bir 1.125 inç enjektör yüksekliği sağlayan bir uzunluğa sahip reaktörde bir yağ besleme hattını takın.
- , Ürün hattı girdikten 50-100 çalıştıktan sonra filtreyi değiştirerek herhangi bir katalizör tozu önlemek için reaktörün çıkışında bir filtre yerleştirin.
- Reaktör sistemi b basınç testi yapıny alıcılarının besleme pompası kalibrasyonu ve kurulumdan sonra programın PTEST1 17 çalışan. gaz çıkış kapatın ve sistemi izolasyonu, ardından 150 mmHg azot ile reaktör sistemini, basınç.
- basınç düşüşünü sağlamak için bir kaç dakika için okunan basınç sızıntı olmadığını belirten dakika başına en fazla 0.4 den mmHg dikkate alınmalıdır. min başına daha büyük 0,4 mmHg basınç düşüşü görülürse, üreticinin talimatlarına göre bir kaçak testi yapmak ve buna göre herhangi bir sızıntı çare.
- programı Hazırlama
| Numune girişi T | 90 ° C | Mesaj çalışma basıncı | 30 psi | |
| enjektör T | 90 ° C | Basınç dengeleme | 10 sn | |
| çalışma zamanı | 300 sn | Dedektörler | Termal iletkenlik | |
| sütun basmalı | 30 psi | Veri toplama oranı | 50 Hz | |
| kanal A | kanal B | kanal C | kanal D | |
| Ön sütun | ARSA-U; 320 um x 3 m x 30 mm | ARSA-Q; 320 um x 1 m x 10 mm | alüminyum oksit; 320 um x 1 m x 3 um | - |
| sütun | Molsieve; 320 mikron × 10 m × 12 mikron | ARSA-U; 320 um x 8 m x 30 mm | alüminyum oksit; 320 mikron × 10 m × 8 mikron OV1; 150 um x 10 m x 2 um | |
| Taşıyıcı gaz | Argon | Helyum | Helyum | Helyum |
| giriş modu | Backflush | Backflush | Backflush | Sabit hacim |
| sütun T | 100 ° C | 90 ° C | 130 ° C | 90 ° C |
| enjeksiyon süresi | 30 msn | 120 msn | 0 msn | 100 milisaniye |
| Backflush zaman | 12.5 sn | 5,0 sn | 5.5 sn | - |
Tablo 1: LTU tarafından üretilen gaz analizi için GC yöntem parametreleri.
Şekil 2: Flakon cam yünü fişi yerini ve silikon tüp ile kondansatöre bir GC flakonun eki gösteren kondansatör. Fotoğraf bağlanma. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Şekil 3:.. Ürün alıcının Tartım üst pencereden dışarı yapışabilir uzun sıvı ürün alıcı, tartmak denge Plastik kapak bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Şekil 4:. Sıvı alıcı eki Fotoğraf ürün hattına sıvı alıcı eki gösteren.reklam / 54390 / 54390fig4large.jpg "target =" _ blank "> bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.
- Otomatik modunda Sistemi Çalışması
- LTU AYAR ekranında, giriş deneyi hakkında bilgi: run sayısı, yem adı, katalizör tanımlama, atmosferik basınç, cilt ve hem çatlama ve katalizör rejenerasyonu için iç reaktör sıcaklıkları ve yağ enjeksiyonu zaman ayar noktalarına. Tam bilgi Bölüm 3.1.1 dahil edilmiştir, bu adımı atlayın.
- süreç akış ekranında "RUN" butonuna tıklayarak çalıştırın moduna sistemi yerleştirin. Bu Tartışma açıklanacak otomatik modda adımları içeren test dizisi 17 başlatır.
- Olmayan Otomatik Mod Sistemi Çalışması
- zirveleri entegre ve kurulan kalibrasyon kullanarak verileri işlemek, GC bağlı bilgisayarı kullanarak. Girdi LTU bilgisayar üzerinden LTU programa son GC verileri.
- Operasyon sonrası işletilen
- Sıvı Ürünün kütle tayini
- kelepçe çıkarıldıktan sonra, alıcı eğin ve ürün kapak altında eğimli metal ucunda herhangi bir sıvı ürün damlacıkları toplamak.
- Hemen etiketli kauçuk stoper alıcıyı mühür ve dikkatli banyo çıkarın. soğuk su ile banyo etilen glikol durulayın ve kağıt havlu ile dışını kurulayın.
- Çözülme ve alıcı alt GC şişe içine aşağı çalışmasına herhangi bir dondurulmuş ürünü sağlayan 20 dakika boyunca oda sıcaklığında bir rafa sıvı ürün alıcı yerleştirin.
- darası alınmış pamuklu yün bezle alıcı metal eklem çevresindeki sıvı tutunması toplayın. Sıvı tutunması (W sürüntü) ve kayıt kütlesini belirlemek.
- anlık alıcının üst çıkışına stoper kaldırarak basınç dengeleme için bir Bacalı davlumbaz atmosfere sıvı ürün alıcısını açın.
- Koymakgeri durdurucu ve (sonra W) alıcı kitlesi edinin. kondansatör GC şişe çıkarın. Kapak daha sonra analiz için 4 ° C'de bir buzdolabı içinde bir ürün örneği depolamak ve.
- Bir su damlacığı kanola yağı çatlama durumunda olduğu gibi GC şişe altında görünüyorsa, mümkün olduğu bir şişeye fazla su içermeyen yağ ürünü transfer ve hemen kap için temiz bir şırınga kullanın.
- iyice küçük bir metanol kalitesi ile alıcı kondenser iç duvarları durulayın ve su damlacığı içeren orijinal GC şişenin içine metanol yıkama toplamak. kapatılır ve su belirlenmesinde kullanılacak sıvı içinde bir kütle elde.
- Simüle Edilmiş Damıtma için sıvı ürünün analizi
- Standart test yöntemi, ASTM D2887 18 kullanarak, benzin aralıkları (IBP-221 ° C) hafif çevrim yağ (LCO, 221-343 ° C) kaynayan su içermeyen sıvı bir ürün kütle yüzdesini belirlemek ve h eavy döngüsü yağı (HCO, 343 ° C-FBP).
- Su Üürünün analizi
- Standart test yöntemi ASTM D4377 kullanma 19, şişede su damlacığı ile birlikte metanol yıkama su içeriği (W H2O) belirler.
- Sıvı Ürünün kütle tayini
- hesaplamalar
- Gaz halindeki ürünün kütlesi
- formülüne göre yerinden su hacmi gazlı ürünün toplam hacmi hesaplayın:
V gazı, standart koşullar (0, K ve 101,3 kPa) altında toplanan gaz hacmi (mi) olduğu, V Su, T gaz sıcaklığı (° C) olup, test sırasında yer değiştiren su hacmi (mi) olduğu ve P, gaz basıncı (olduğunu kPa). - kullanarak her bir gaz bileşeninin kütlesi hesaplanır:
jpg "/>
W I, gaz halindeki ürün i'de kütlesi (g) 'dir, K nereden gaz bileşenin i'de mol%, ve M, gaz halindeki ürün i'de molekül ağırlığıdır. C ile + 5 çözülmemiş yumru molekül ağırlığı 86 olduğu kabul edilir. - gaz ürün olarak toplam kütlesi hesaplayın:
burada W, gaz, gaz halindeki ürünün toplam kütlesidir, ve Wi 3.5.1.2 hesaplanan, gaz halindeki ürün i'de kütlesidir.
- formülüne göre yerinden su hacmi gazlı ürünün toplam hacmi hesaplayın:
- Sıvı ürünün kütlesi
- Sıvı ürün ile toplam kütlesi hesaplanır:
W liq W = sonra - W + W çubukla önce
sonra gerçekleşen kütle W burada W liq (g) sıvı ürünün kütlesi (g) 'dirdaha önce B reaksiyondan sonra sıvı ürün alıcı, bir reaksiyondan önce sıvı ürünün alıcının ağırlığı (g) 'dir ve W, swab pamuklu çubukla toplanan sıvı tutunması kütlesi (g)' dir.
- Sıvı ürün ile toplam kütlesi hesaplanır:
- Kola kütlesi
- kullanarak LTU türetilen kola toplam kütlesi hesaplayın:
W kok = 1.0695 × W karbon
B kok kok kütlesi (g), W'nun C karbon kütlesi (g) 'dir ve 1,0695 karbon kok faktördür.
- kullanarak LTU türetilen kola toplam kütlesi hesaplayın:
- Kütle Dengesi (Kurtarma)
- kullanarak kütle dengesi hesaplayın
R = 100 × W yem ÷ (gaz + W liq + W kok W)
R, geri kazanım (besleme kütle%) ve W beslemesi yağın besleme kütlesi (g) 'dir. R, 96 102 ila% aralığında olmalıdır. Değilse, yetersiz olarak testi reddediyoruz.
- kullanarak kütle dengesi hesaplayın
- Normalleştirilmemiş Verim ve Dönüşüm
Not: Aşağıda verilen formüllere göre her ürün verimi (% kütle besleme) hesaplayın.- (H2-C2 'S, CO ve CO2) kuru gaz hesaplayın
100 × Y DG = (W H2 + W C1 + W C2 + W CO + W CO2) ÷ W yem
Y, DG, kuru gaz normalleştirilmemiş verim (% kütle besleme), W'nun H2 H2 kütlesi (g) 'dir, B C1-C1 gaz (metan) kütlesi (g)' dir, B, C2 kütlesi (g) 'dir C2 gaz (etan ve etilen) bölgesinin B CO CO kütlesi (g) 'dir ve W, CO2, CO2 kütlesi (g)' dir. Su içinde çözündürüldü CO 2 dakikalık süre için bu düzeltme dikkat gerekli değildir. - Sıvılaştırılmış hesaplamak Petrol Gazları (LPG)
Y LPG = (WC4) ÷ W yem
Y, LPG LPG ürünün normalleştirilmemiş verim (% kütle besleme), W'nun C3-C3 gaz (propan ve propilen) kütlesi (g) 'dir ve W, -C4 C4 gaz kütlesi (g)' nin (bütan ve ) 1,3-butadien içeren büten. - Benzin hesaplayın
Y GLN = [X GLN × (W liq - W H2O - W sürüntü) + W C5 +] × 100 ÷ W yem
Y GLN benzin normalleştirilmemiş verim (% kütle besleme) olduğu, X-Gln (simüle edilmiş damıtma ile elde edilir), su içermeyen sıvı bir ürün benzin kütle payı, W'nin H2O sıvı üründeki su kütlesi (g) için, bir herhangi bir ve W C5 + kütlesi (g) gaz fazında arasında C ile + 5 ürünü (mf Cı 6 <olduğu/ sub> plus C 6 + götürü). - Hesaplamak Işık Döngüsü Yağı (LCO)
Y LCO = 100 × [X LCO × (W liq - - W H2O W sürüntü)] ÷ W besleme
Y LCO LCO ürün ve (simüle edilmiş damıtma ile elde edilir) X LCO arasında normalleştirilmemiş verim (besleme kütle%) olduğu, su içermeyen sıvı üründeki LCO kütle bölümüdür. - Hesaplamak Ağır Döngüsü Yağı (HCO)
Y HCO = [X HCO × (W liq - W H2O - W sürüntü) + W sürüntü] ÷ W besleme × 100
Y, HCO (simüle edilmiş damıtma ile elde edilir) HCO ve X, HCO normalleştirilmemiş verim (% kütle besleme) olduğu, su içermeyen sıvı üründeki HCO kütle bölümüdür. - kola hesaplayın
Ykok ÷ W besleme
Y kok kok normalleştirilmemiş verimi (% kütle besleme) olduğu. - Hesapla Su
100 × Y H2O W = H2O ÷ W yem
Y H2O su normalleştirilmemiş verimi (% kütle besleme) olduğu. - Dönüşüm hesaplayın
CON unnorm = 100 - Y LCO - Y HCO
CON unnorm normalleştirilmemiş dönüşüm (kütle% besleme) olduğu.
- (H2-C2 'S, CO ve CO2) kuru gaz hesaplayın
- Normalize Verim ve Dönüşüm
Y, 0, i = Y 'R × 100 ÷
Y 0 i ürünün inci i normalize verimi (% kütle besleme) olduğu.
CON norm = 100 - Y 0 LCO- Y, 0 HCO
CON norm normalize dönüşüm (kütle% besleme) olduğu.
- Gaz halindeki ürünün kütlesi
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Kanola yağı ve SCO türetilmiş HgO 20 arası (85,27 kütle oranı, yani 14,73) oluşturulan protokolü başarılı bir şekilde 15:85 hacim oranında bir yağ karışımı uygulanmıştır. yüksek konsantrasyonlarda ile beslemeleri de denenmiş olmasına rağmen pratik nedenlerle (maliyet kanola yağı kullanılabilirliği ve ticari operasyonda olası zorluklar) için, çalışma, 15 v% kanola yağı ilavesini içeren hammadde üzerinde duruldu. Karışım katalitik 490-530 ° C ve 8.0 saat -1 WHSV (dizi 11.25, 10, 8, 6, 4, ve 11.25 olarak) katalizör / yağ oranları değişen de kırık. Karşılaştırma için, baz yağ (saf HGO) da aynı koşullar altında kırık. Tablo 2, daha önce 20 ayrıntılı olarak tartışılmıştır dönüşüm ve verim verileri verir. iki bileşen arasında hiçbir girişim olduğunu varsayarsak, karışımı çatlama, her katkıda belirgin verim hesaplanabiliraritmetik. Tablo 2, çatlama üzerine, harman içinde kanola yağı biyoyakıt verim (örneğin, benzin ve dizel) ve Biochemicals (LPG örneğin, propan, propilen, i-bütan ve bütilen) büyük ölçüde katkıda nitelik göstermektedir. Yukarıdaki varsayım ardından, kanola yağı (karışımda 15 v%) katkıda olumsuz hesaplanan HCO verimleri aslında 20 çatlama sırasında iki bileşen arasında müdahalelerden kaynaklanmaktadır.
| Baz Yağ Gerçek Verim (HGO) | |||||||||||||||||||
| Sıcaklık, ° C | 490 | 510 | 530 | ||||||||||||||||
| Katalizör-To-Oil, g / g kadar | 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 | ||
| Dönüşüm, kütlece% | 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 | |
| Kurtarma, kitle% | 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 | |
| Verim, kütle:% | |||||||||||||||||||
| Kuru gaz | 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 | |
| Benzin | 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 | ||
| H2O | 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 | |
| GENEL TOPLAM | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | |
| Karışımları Gerçek Verim (15 v% Hgo içinde Kanola Yağı) | |||||||||||||||||||
| Sıcaklık, ° C | 490 | 510 | 530 | ||||||||||||||||
| Katalizör-To-Oil, g / g kadar | 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 | |
| Dönüşüm, kütlece% | 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 | |
| Kurtarma, kitle% | 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 | |
| Verim, kütle:% | |||||||||||||||||||
| Kuru gaz | 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 | |
| Benzin | 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 | 16.77 | 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 | |
| kok | 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 | |
| H2O | 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 | |
| GENEL TOPLAM | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | |
| Blend 85 v (% 85,27 kütle%) HGO Katkıda Hesaplanan Verim (kütle%) | |||||||||||||||||||
| Kuru gaz | 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 | |
| Benzin | 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 | |
| kok | 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 | |
| H2O | 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 | ||
| Genel Toplam | 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 | |
| Blend 15 v (% 14.73 kütle%) Kanola Yağı Katkıda Hesaplanan Verim (kütle%) | |||||||||||||||||||
| Kuru gaz | 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 | |
| Benzin | 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 | |
| kok | 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 | |
| H2O | 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 | |
| Genel Toplam | 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 | |
| Kurtarma, kitle% | |||||||||||||||||||
| 99.35 ortalama | |||||||||||||||||||
| Standart sapma 0.31 | |||||||||||||||||||
Tablo 2: FCC baz yağ ve harmanın performansları ve görünür dönüşüm ve harman içindeki bileşenlerin ürün verimleri.ble_2_Final.xlsx "> Microsoft Excel olarak bu tabloyu indirmek için tıklayınız.
Su ve ortak ek CO2 varlığı harmanından kırık ürün olarak değil (Tablo 2) karışım içinde kanola yağı reaksiyonlarda rol oynayan bir doğrudan bir göstergedir, tek başına HgO arasında (kuru gaz dahil). Su, hidrojen ve oksijen ve CO ve CO2 kombinasyonu ile üretilen, sırasıyla, kanola yağı dekarbonilasyon ve yağlı asitlerin dekarboksilasyonu salınır.
Harmanında kanola yağının çatlama Diğer kanıt H 2 ve CO verimleri üzerinde işlem parametrelerinin etkisini gösterir Şekil 5'te sunulmuştur. Gözlemler her verim, belirli bir sıcaklıkta bir besleme C / O oranı değişikliklerine karşı çok hassas olmadığını göstermektedir. Bununla birlikte, belirli bir C / O oranında bir besleme, her ikisinin de H 2 ve CO yiel için (: Herhangi bir sıcaklıkta Hgo Hayır CO) Not ds çatlama için itici güçtür artan sıcaklıkla birlikte artar. İki Yemlerin karşılaştırılması, harman yüksek CO verimleri ancak C / O oranı ve sıcaklık açısından aynı şiddeti baz yağı daha düşük H 2 verim verir. Sonraki gözlem, harmanın kırılma esnasında, hidrojen ve oksijenden su oluşumuna atfedilebilir.
Şekil 5: süreç parametreleri ile H Varyasyonları 2 ve CO verimleri 490 ° C, 510 ° C için pembe için Renk kodu-siyah, 530 ° C'de mavi;. ince katı çizgiler-H baz yağ 2 verimi, kalın düz çizgiler-H harmanı 2 verim; Kalın noktalı çizgiler-CO harmanın verim; Hiçbir CO baz yağı (üç sıcaklıkta baz yağ 0 kütlece% CO verim) için tespit edildi.dosyaları / ftp_upload / 54390 / 54390fig5large.jpg "target =" _ blank "> bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Kanola yağı ile bir başka ilginç bir gözlem işlemi sırasında reaktör sıcaklığı profillerini gösterir, Şekil 6 içinde gösterilmektedir. bir yağ enjeksiyondan önce, reaktör 530 ° C nominal sıcaklıktadır. Enjeksiyondan sonra, reaktör sıcaklığı (ısı tüketim sıcaklığı belirli bir limite düşer kez kontrol sisteminden ısı girişi ile dengede olduğu) minimum ulaşan (nedeniyle ısıtma, buharlaşma ve petrol çatlama) düşer ve doğru yükselen başlangıç sıcaklığı. Bu şekilde, tek bir genel işlemi için gerekli olan ısı, bir ölçüsü olarak minimum sıcaklık kullanabilir. Katalizör ağırlık sabit kalmaktadır, bu belirli bir besleme için, en düşük sıcaklık enjekte yağ ya da C / O oranının miktarına bağlıdır. C / O oranı arttıkça, sıcaklık düşüşü d gibiecreases beri daha az yağ enjekte edilir. Iki beslemenin karşılaştırılması, karışımı sürekli olarak bağlı eksotermik reaksiyon H2 (g) 'den bir ısıya + ½ O 2 (g) → H2O (belirli bir C / O oranı yaklaşık 1.5 ° C ile daha küçük bir düşüşü gösteren bir g) (25 ° C'de -241,8 kJ / mol) 21. Benzer fenomenlerin, diğer iki reaksiyon sıcaklıklarında gözlemlenir.
Şekil 6: Reaktör sıcaklığı öncesi ve 530 ° C (nominal) Renk koduna besleme enjeksiyonundan sonra düşer - baz yağ, harman için pembe siyah;. ince çizgiler - yem enjeksiyonundan önce; Kalın çizgiler -. besleme enjeksiyonundan sonra bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Burada açıklanan protokol kırma yağını ve katalizör yenilenmesini simüle etmek için akışkan katalizör parçacıklarının bir toplu içeren tek bir reaktörün çalışma peryodu kullanmaktadır. Yağ akışkan yatağının altına yakın olan ucu ile bir enjektör tüpü boyunca ısıtılmış ve üst beslenir kırılacak. Katalitik kraking sonra üretilen buhar yoğunlaşır ve bir alıcı toplanır ve toplanan sıvı ürün, daha sonra farklı kaynama aralıkları fraksiyonların verimi belirlemek için simüle edilmiş damıtma için analiz edilir. yoğunlaşmayan gaz halinde bulunan ürün, kuru gaz ve likid petrol gazı verimi belirlemek için analiz için bir on-line kromatograf gönderilir. gaz halinde bir ürün hacmi su yer değiştirme metodu ile ölçülür. Uygun katalizör zaman sıyırma sonra katalizör üzerinde biriken kokun yüksek sıcaklıklarda (tipik olarak fazla 700 ° C) hava etkisiz hale gelen katalizör yakılarak yerinde tespit edilir.CO2 seviyeleri bir IR hücre ile kantitatif olarak tayin edilmektedir ve kok verimle dönüştürülür. oluşmuş suyun geri kazanılmış ve Kari Fischer titrasyonu ile tespit edilir. toplam besleme geri (kitle balansı) öncesinde, her bir ürün verimi normalleştirilmesine 96 102 ila% aralığında olmalıdır.
Bu prosedür için bir yararı, reaksiyon süreci sırasında ltu tarafından gerçekleştirilen otomatik sekansının kullanımıdır. Adım 3.2.2 test dizisi başlattıktan sonra, sistem LTU vadede önce programlanmış önceden ayarlanmış koşulları kullandığı sırasında sistem astar ile başlar. daha önceki çalışmalardan çıkan Reaktör içinde kalan katalizatör geçirdi ise, atık kabına boşaltılır ve belirtilen hazneden taze katalizör reaktör içine yüklenir. Sistem daha sonra reaktöre, besleme hattı, bir şırınga ve besleme şişesinin ısısı ayar noktalarının 5 ° C arasında dengeye gelmesi için yeterli bir zaman uzunluğu bekler. Şırınga sonra fi20 (iki yansımalar katına karşılık gelmektedir) saniye artı enjeksiyon süresi 1.2 g / dakikalık bir besleme oranında lled ve ürün, N2 ile temizlenir. Reaktör iç ve cilt ısısı ayar noktaları 2 ° C dahilinde kadar sistem daha sonra, yine bekler ve soğutma suyu sıcaklığı ayarlanan noktasının 3 ° C içindedir. Son olarak, İR gaz analiz cihazına bir N2 akımı başlatılır ve sistem yer değiştiren su tartmak için kullanılan ölçekte başlangıç kitlesi ve ilk ürün gazının basıncı (sıfır olmalıdır) kaydeder.
astar ardından, şırınga pompası hareket ayarlanır ve yem ilk önde üç yollu vana geri açıldıktan sonra belirli bir süre için reaktöre besleme enjeksiyon yoluyla takip 10 sn (ilk yansımalar süresi) için geri besleme şişe yönlendirilir şırınga pompası. enjeksiyon tamamlandıktan sonra, besleme diğer bir 10 saniye (ikinci yansımalar süresi) besleme şişe tekrar yönlendirilir. Besleme enjeksiyon sonunda sayım başlarSıvı sıyrılma süresi ve katalizör sıyrılma süresi hem de. İkincisi, maksimum 360 sn sıvı şerit süresi az 10 sn eşit ise eski 7 (sıvı şerit çarpanı) kez yem enjeksiyon süresi olarak seçilmiştir. Ürün akışları yüksek kaynama noktalı ürünler kondanse sıvı alıcı aracılığıyla gaz toplama kabına gönderilir.
Katalizör dönüşüm katalizörü sıyırma döngü sonunda kapak anahtarları ile başlar. Hava akışı başlar ve reaktör sıcaklığı ~ 715 ° C'ye yükseltilir. Bu% 0,3 kadar CO2 konsantrasyonu sürekli İR gaz analizörünün ile izlenmektedir. Yenilenme ucunda hava kapatılır ve reaktöre N2 akımı yeniden kurulur. ölçekli değer (değiştiren su kütlesi) basınç ve gaz karıştırma ve ısıtma izledi toplama kabında gazın sıcaklığı ile birlikte kaydedilir (kadar ~ 30 ° C). Bu aşamada, çalıştırmak için, sıvı alıcı el ile çıkarılabilirsonraki kullanım için sistem istenirse. Toplama kabı ve GC arasındaki çizgi ürün gazı ile temizlenmiştir, ve döngü daha sonra GC analizi için doldurulmuştur. cilt sıcaklıkları reaksiyon ayar noktaları altında 50 ° C kadar reaktörü soğutmak ve tamamlanan çalışma için tüm verileri kaydetmek. Yeni bir çalışma için deney dizisinin ilk adım üniteyi dönün, ya da son çalıştırmak ise atık kabına harcanan katalizör boşaltın.
Kurulan protokolü bir harman kanola yağından, nakliye yakıtlarının üretiminin başarılı olduğunu kanıtlamaktadır. İyi malzeme dengeleri (kütle kazanımları) 99,35 ortalama% 18 LTU çalışır (Tablo 2)% 0.31 standart sapma ile bu çalışmada elde edilir. Belirli bir sıcaklıkta her yem için 11.25 C / O oranında yinelenen çalışır gelen dönüşümler ve verimleri oldukça tekrarlanabilir (Tablo 2). Birkaç tipik FCC olayları ve çatlama özellikleri genellikle lite raporÖzellikle düşük sıcaklıklarda (Bu çalışmada 490 ° C) HgO belirginleşecektir besleme bazik azot 22-24 (1) Katalizör zehirlenmesi: rature bu çalışmada tespit edilmiştir. etkisi daha yüksek sıcaklıklara veya C / O oranlarında azaltılabilir; (2) Kullanılabilirlik ya da yem ve sıvı üründe crackable bileşenlerin tüketilmesi. Yem olanlar genellikle doymuş hale ve monoaromatiklerden 20,25-28 toplamı olarak tanımlanan, "benzin öncüleri" olarak adlandırılır; moleküllere katalizör asit yerlerinin (3) erişim; Örneğin, 490 ° C 'de büyük trigliserit moleküllerinin tam olmayan bozunma ise, kolayca katalizör gözeneklere nüfuz edebildiğini ve 6 kırık bunların kırık lineer yağ asitleri; Aromatik ve kola oluşturulması için yağ asitlerinin olefinler 29 (4) oligomerizasyonu; Olefinlerin (5) Tercihli iskelet izomerleştirme dallı bileşikler 23,29 oluşturulur.
protokol ölçüde LTU kullanım kılavuzuna dayanmaktadır. prosedürlerkılavuzda kesinlikle belirtildiği gibi dışında takip edilmelidir. protokolü içinde kritik adımlar denge katalizörü hazırlanmasını içermektedir (olmalı üzerinde boyut ve kok-ücretsiz); Reaktör hazırlığı (sabit enjektör yüksekliğini veren bir besleme hattı kullanarak, 1.125 ya da 2.125 inç ya); CO 2 analizör kalibrasyonu; Şırınga (ilerleme hızı kalibrasyonu) hazırlanması ve sıvı ürün alıcı (bir taslak ortamda uzun sıvı alıcı ağırlığında C aralığında ° -15 -12 soğutucu sıcaklığı bakım); Sistem basıncı testi (bir sızıntı serbest ortam sağlamak için); Uygun katalizör şerit süresi ve sıvı şerit çarpanı seçimler; gazlar (rafineri gazı analizi) ve sıvı ürün (ASTM D2887 18 tarafından simüle edilmiş damıtma) analizleri; C ile + 5 çözülmemiş yumru ve karbon-kola (ASTM D7964-14 30 ile 89 karşı), molekül ağırlığı 86 atamaları faktörü 1,0695 (bir hidrojen mol Wi ilişkili olduğunu kabul ASTM D7964, den 1.083 versus) Kok karbon bir mol th.
El ve ASTM D7964-14 30 işletim ltu sapma protokolünde bir değişiklik, sıvı alıcı ağırlığındaki son aşamada durdurucu hızlı çıkarılır ve ağırlık önce basıncı eşitlemek için alıcı Lütfen koyulmasıdır. Bu soğutucu sıcaklığında sıkışıp aşırı N2, serbest bırakılmasını sağlar. Ancak, aynı zamanda bazı gaz ürünü kaybetme şansı riske edebilir. Teorik olarak, bu adımı sıvı alıcıda 149 ml N 2 tuzağa olduğunu varsayarak ve 25 ° C -15 genişleyen, bizim çalışmamızda 10 C / O oranında bir çalışma için 2.71 kütlece% olarak kütle dengesi azaltabilir 93.5 kPa (701 mmHg) atmosferik basınç. (10 C / O oranında ishal için 3.10 ve 3.22 kütlece% olarak kütle dengesi azalır karşı) sonuç deneysel değerlerle kabul eder.
Bu protokol aynı zamanda 50 ve 100 v% kanola yağı içeren harmanlar uzatıldıHGO. yüksek kolza yağı konsantrasyonu saf kanola yağı çatlamış, özellikle normalden daha enjektör daha sık değişiklikler gerektiren, sisteme zararlı olduğu görülmektedir. Böyle Bu çalışmada sunulan biri gibi düşük konsantrasyonlarda meydana gelmedi kirlenme.
Buna ek olarak, LTU Uzun süre yüksek sıcaklıklarda buharlaşabilir emülsiyon su içeren piroliz yağı biyokütle uygulanamaz. Bu durumda, besleme sağlamak için bir serbest ancak monte şırınga ile alternatif bir test ünitesi 31 bir seçenek 12'dir. Ayrıca, LTU bağlı lH 2S, kısmen su içinde çözülmüş olan gaz halindeki ürünleri toplamak için kullanılan su yer değiştirme yöntemine kantitatif lH 2S verim belirleyemez. Seri (iç piston) iki gaz odalarına oluşan bir gazometre karşılamak için tadil edilmiş bir alternatif test ünitesi bu uygulama 22,23 için yeterli olduğu bulunmuştur.
31 sıvı ürünün yoğunlaşma sonrası bir gazdan arındırma adımı içerir, yukarıda sözü edilen alternatif bir test ünitesi, beslemeleri çatlak önerilir. söz konusu alternatif test ünitesi yaygın nedeniyle göreceli basitlik, esneklik, çok yönlülük ve düşük maliyet, FCC katalizör performansını karakterize etmek için kullanılır. Yıllar geçtikçe, ilgili test yöntemi, ürün seçicilikleri ve nitelikleri ve çalışma değişken ve hammadde etkileri 32 gibi ek bilgi sağlamak için genişletilmiştir. in yeterli önlem ileterpretation, test sonuçları, ticari bitki performansını 33 değerlendirmek için de kullanılabilir.
LTU kullanarak yukarıdaki operasyonel eksiklikler mevcut modelle ilgilendirmeyen unutmayın. Teknoloji geliştikçe, yeni ürünler yukarıda tartışılan sorunların üstesinden gelebilir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Yazarlar hiçbir rakip mali çıkarları olduğunu beyan ederim.
Acknowledgments
Yazarlar sentetik ham petrol temini için teknik destek için CanmetENERGY Teknoloji Merkezi ve Suncor Energy Inc. analitik laboratuvar teşekkür etmek istiyorum. Bu çalışma için kısmi finansman Doğal Kaynaklar Kanada ve proje kimliği A22.015 ile Enerji Araştırma ve Geliştirme (PERD) Kanada'nın arası Programı hükümet tarafından sağlanmıştır. Yi Zhang onun Doğal Bilimler ve Ocak 2016 Ocak 2015 den Kanada ziyaret Bursu Mühendislik Araştırma Konseyi (NSERC) kabul etmek istiyorum.
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 |
References
- 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. Kayser, J. C. , 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).
