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.
Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.
Yöntem makalesi
Katalitik Kırma Dönüşüm aracılığıyla Kanola Yağı gelen Biyoyakıt ve Biochemicals laboratuvar üretimi
Bu makalede
Özet
Özet
Çalışma, sıvı katalitik parçalama (FCC) yolu ile ulaşım yakıtlarının üretimi için bitüm türevi ağır gaz yağı (HGO) varlığında kanola yağının (biyo-yem) işlenebilirliğini araştıran raporlanmış bir çalışmaya dayanmaktadır. Çatlatma deneyleri, 8 hr-1, 490-530 °C sabit ağırlık saatlik uzay hızında (WHSV) ve 4-12 g/g katalizör/yağ oranlarında tam otomatik bir reaksiyon ünitesi ile gerçekleştirilir. Bir besleme, akışkan yataklı reaktördeki katalizör ile temas ettiğinde, gaz, sıvı ve katı ürünler üreten çatlama meydana gelir. Üretilen buhar yoğuşturulur ve -15 °C'de bir sıvı alıcıda toplanır. Yoğuşmayan atık su önce bir tanka yönlendirilir ve homojenizasyondan sonra rafineri gazı analizi için bir on-line gaz kromatografına (GC) gönderilir. Katalizör üzerinde biriken kok, harcanan katalizörün yüksek sıcaklıklarda havada yakılmasıyla yerinde belirlenir. CO2 seviyeleri, bir kızılötesi (IR) hücre aracılığıyla kantitatif olarak ölçülür ve kok verimine dönüştürülür. Alıcılardaki sıvı numuneler, IBP-221 °C (benzin), 221-343 °C (hafif çevrim yağı) ve 343 °C+ (ağır çevrim yağı) gibi farklı kaynama aralıklarındaki miktarları belirlemek için simüle edilmiş damıtma için GC ile analiz edilir. Kanola yağı içeren bir yemin çatlaması, sıvı bir alıcının altında ve iç duvarında görünen su üretir. Duvardaki suyun geri kazanımı, metanol ile yıkama ve ardından su içeriği için Karl Fischer titrasyonu ile sağlanır. Rapor edilen temel sonuçlar arasında dönüşüm (beslemenin kaynama noktası 221 °C'nin altında olan gaz ve sıvı ürüne dönüştürülen kısmı, kok kömürü ve varsa su) ve kuru gaz (H2-C 2'ler, CO ve CO2), sıvılaştırılmış petrol gazı (C3-C 4), benzin, hafif çevrim yağı, ağır çevrim yağı, kola ve varsa su.
Giriş
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.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Protokol
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 = (W C3 + W C4) ÷ 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 / 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
Y kok W = kok ÷ 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
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Sonuçlar
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 W...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Tartışma
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 ga...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Açıklamalar
Yazarlar hiçbir rakip mali çıkarları olduğunu beyan ederim.
Teşekkürler
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.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Malzemeler
2
yapar CO Gaz Analizörü için Yazılımı'nin kalibrasyonu için. GC 6890 için
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| İleri Çatlama Değerlendirme (ACE) Birimi | Kayser Teknoloji A.Ş. | ACE R + 46 | Zeton Inc. SN:505-46 tarafından monte edilmiştir; (1) bir reaktörden oluşur; (2) katalizör ekleme sistemi; (3) yem dağıtım sistemi; (4) sıvı toplama sistemi; (5) gaz toplama sistemi; (6) gaz analiz sistemi; (7) katalizör rejenerasyon sistemi; (8) CO katalitik konvertör; (9) kok analiz sistemi |
| Reaktör (ACE) | Kayser Teknoloji A.Ş. | V-105 | A 1.6 cm iç çap paslanmaz çelik boru, konik konik bir tabana sahip ve alttan akan bir seyreltici (azot) ile katalizörü akışkanlaştırır ve aynı zamanda çalışma sonunda sıyırma gazı olarak görev |
| Katalizör Ekleme Sistemi (ACE) | Kayser Technology Inc. | 6 çalışmaya kadar katalizör ilavesi için altı hazne (V-120F, ilgili valflerle birlikte) | |
| Besleme Dağıtım Sistemi (ACE) | Kayser Technology Inc. | Besleme şişesi (V-100), şırınga (FS-115), pompa (P-100) ve enjektörden (1.125 inç enjektör yüksekliği, yani , konik reaktör tabanının en alt noktasından besleme enjektörünün alt ucuna kadar olan mesafe) | |
| Sıvı Toplama Sistemi (ACE) | Kayser Technology Inc. | Ortak bir soğutma sıvısı banyosuna (50:50 kütle oranında Etilen glikol/su karışımı) daldırılmış altı sıvı alıcısı (V-110F) yaklaşık – 15 ve derece; C büyük bir tankta (V-145) | |
| Gaz Toplama Sistemi (ACE) | Kayser Teknoloji A.Ş. | Suyun yer değiştirme prensibine göre; motor tahrikli bir karıştırıcıya (MTR-100) sahip gaz toplama kabı (V-150) ve bir beherde (V-160) toplanan yer değiştirmiş suyu tartmak için bir ağırlık ölçeğinden (WT-100) oluşur. | |
| Gaz Analiz Sistemi (ACE) | Kayser Teknoloji A.Ş. | Ana eleman, ilgili termal iletkenlik dedektörleri (TCD'ler) ile donatılmış dört kılcal kolona sahip Agilent micro GC'dir (model 3000A); | |
| Katalizör Rejenerasyon Sistemi (ACE) | Kayser Teknoloji A.Ş. | V-105 | Reaktörde kullanılmış katalizör yanıyor in situ havada +700 ° C'de; Katalizör CO Katalitik Konvertör üzerinde biriken karbonun tamamen uzaklaştırılmasını sağlamak için C |
| (AS) | Kayser Teknoloji A.Ş. | Tükenmiş baca gazındaki herhangi bir CO ve hidrokarbonu CO2 (IR gaz analizörü tarafından analiz edilecek) ve H2O'ya (bir kurutucu tarafından emilecek) oksitlemek için katalizör olarak CuO içeren bir reaktör (V-140 | |
| )Kok Analiz Sistemi (ACE) | Kayser Technology Inc. | Egzoz baca gazında CO2 ölçümü için Servomex (Model 1440C) IR analizörü | |
| R+MM Yazılım Paketi | Kayser Technology Inc. | iFIX 3.5 dahil | |
| Agilent Micro GC | Agilent Technologies | 3000A | Çatlama sonrası gaz analizi için |
| Cerity Ağ Bağlantılı Veri Sistemi | Agilent Micro GC | Agilent Technologies | |
| Servo Ex Inc. | 1440C | SN: 01440C1C02/2900 | |
| NESLAB Soğutmalı Banyo | Themo Electron Corporation | RTE 740 | SN: 104300061 |
| Orion Adaçayı Şırınga Pompası | Themo Electron Corporation | M362 | Enjektör tüpüne besleme yağı vermek için |
| Sentetik Ham Petrol (SCO) | Suncor Enerji A.Ş. | Suncor OSA 10-4.1 | |
| Katalizör P | olarak tanımlanır Petro-Kanada Rafinerisi | Denge katalizörü | |
| Terazi | Mettler Toledo | AB304-S | Sıvı ürün alıcılarını tartmak için |
| Terazi | Mettler Toledo | XS8001S | Gaz ürünü ile yer değiştiren suyu tartmak için |
| Etilen Glikol | Fisher Scientifc, Inc. | CAS 107-21-1 | Soğutucu olarak damıtılmış su ile karıştırılmış (% 50 v) |
| Drierite | W.A. Hammond Drierite Co., Ltd. | 24001 | CO katalitik konvertörden sonra su emme için |
| Bakır Oksit | LECO Corporation | 501-170 | CO'nun CO2 |
| Toluene | Fisher Scientific Co. | CAS 108-88-3 | Sıvı alıcılarını temizlemek için |
| Aseton | Fisher Scientific Co. | CAS 67-64-1 | Sıvı alıcılarını temizlemek için |
| Micro GC Kalibrasyon Gazı | Hava Sıvı Kanada Inc. | SPG-25MX0015306 | Çok bileşenli standart gaz |
| %19,8 CO2 Standard Gas | BOC Canada Ltd. | 24069890 | IR analizörü |
| Argon Gas | Linde Canada ltd. | 24001306 | Sınıf 5.0 Saflıkta |
| Helyum Gazı | Linde Canada ltd. | 24001333 | Sınıf 5.0 Saflıkta |
| Gaz analizörü GC Modülü | Inficon | GCMOD-15 | Kanal A |
| Gaz analizörü GC Modülü | Inficon | GCMOD-03 | Kanal B |
| Gaz analizörü GC Modülü | Inficon | GCMOD-04 | Kanal C |
| Gaz analizörü GC Modülü | Inficon | GCMOD-73 | Kanal D |
| HP 6890 GC | Hewlett-Packard Co. | G1530A | Simüle edilmiş damıtma için |
| ASTM 2887 Standart Örnek | PAC LP | 26650.150 | Simüle edilmiş damıtmada kalite kontrol için |
| ASTM 2887 Standart Numune | PAC LP | 25950.200 | simüle edilmiş damıtma |
| sütununda kalibrasyon için (simüle edilmiş damıtma) | Agilent Technologies | CP7562 | 10 m x 0,53 mm x 1,2 &mikro; m, HP 6890 GC sütunu |
| Sıvı Nitrojen | Hava Sıvı Kanada Inc. | SPG-NIT1AC240LC | Simüle edilmiş damıtmada kullanım için |
| Azot | Hava Sıvı Kanada Inc. | Toplu (bina N2) | ACE ünitesi çalışmasında kullanım için |
| Isotemp Programlanabilir Fırın | Thermo Fisher Scientifc Inc. | 10-750-126 | Katalizör GC Şişelerinin kalsinasyonu için |
| , Crimp Top | Chromatograghic Specialties Inc | C223682C | 2 ml, sıvı ürün |
| için Contalar, Crimp Top | Chromatograghic Specialties Inc | C221150 | 11 mm, GC şişeleri ile kullanım için |
| 4 oz şeffaf Boston yuvarlak şişeler | Fisher Scientific Co. | 02-911-784 | Besleme sisteminde kullanım için PE koni kaplı kapaklar |
| Elek | Endecotts Ltd. | 6140269 | Diyafram 38 mikron |
| Elek | Endecotts Ltd. | 6146265 | Diyafram açıklığı 250 & mu; m |
| Çalkalayıcı | Endecotts Ltd. | MIN 2737-11 | Katalizör taraması için Minor-Meinzer 2 Elek Çalkalayıcı |
| V20 Volumetrik KF Titratörü | Mettler Toledo | 5131025056 | Sıvı ürünün su içeriği analizi için |
| Hydranal Composite 5 | Sigma-Aldrich | 34805-1L-R | Karl Fischer titrasyonu için |
| Reaktif Metanol (son derece düşük su derecesi) | Fisher Scientific Co. | A413-4 | KF titrasyonu için toluen (40:60 a/a) ile karıştırılmıştır: ayrıca alıcıdaki suyu geri kazanmak için de kullanılır |
| Cam Yünü | Fisher Scientific Co. | 11-388 | Alıcı çıkış kolunun üst kısmına yerleştirilmiştir |
Kaynaklar
- 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).
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yeniden basım ve izinler
