إنتاج المختبر من الوقود الحيوي والمواد الكيميائية الحيوية من زيت بذور اللفت من خلال التحفيز تكسير التحويل

Summary

تقدم هذه الورقة المنهج التجريبي لإنتاج الوقود الحيوي والمواد الكيميائية الحيوية من زيت الكانولا مختلطة مع تغذية القائم على الوقود الأحفوري في وجود عامل حفاز عند درجة حرارة معتدلة. وكميا الغازية والسائلة والصلبة المنتجات من وحدة التفاعل ويتميز. يتم حساب التحويل والناتج الفردي الغلة والإبلاغ عنها.

Abstract

The work is based on a reported study which investigates the processability of canola oil (bio-feed) in the presence of bitumen-derived heavy gas oil (HGO) for production of transportation fuels through a fluid catalytic cracking (FCC) route. Cracking experiments are performed with a fully automated reaction unit at a fixed weight hourly space velocity (WHSV) of 8 hr^-1, 490-530 °C, and catalyst/oil ratios of 4-12 g/g. When a feed is in contact with catalyst in the fluid-bed reactor, cracking takes place generating gaseous, liquid, and solid products. The vapor produced is condensed and collected in a liquid receiver at -15 °C. The non-condensable effluent is first directed to a vessel and is sent, after homogenization, to an on-line gas chromatograph (GC) for refinery gas analysis. The coke deposited on the catalyst is determined in situ by burning the spent catalyst in air at high temperatures. Levels of CO₂ are measured quantitatively via an infrared (IR) cell, and are converted to coke yield. Liquid samples in the receivers are analyzed by GC for simulated distillation to determine the amounts in different boiling ranges, i.e., IBP-221 °C (gasoline), 221-343 °C (light cycle oil), and 343 °C+ (heavy cycle oil). Cracking of a feed containing canola oil generates water, which appears at the bottom of a liquid receiver and on its inner wall. Recovery of water on the wall is achieved through washing with methanol followed by Karl Fischer titration for water content. Basic results reported include conversion (the portion of the feed converted to gas and liquid product with a boiling point below 221 °C, coke, and water, if present) and yields of dry gas (H₂-C₂'s, CO, and CO₂), liquefied petroleum gas (C₃-C₄), gasoline, light cycle oil, heavy cycle oil, coke, and water, if present.

Introduction

وهناك اهتمام عالمية قوية في كل من القطاعين العام والخاص لإيجاد وسائل فعالة واقتصادية لانتاج وقود النقل من المواد الأولية المستمدة من الكتلة الحيوية. هو الدافع وراء هذا الاهتمام من الحرص العام على مساهمة كبيرة من حرق الوقود الأحفوري البترول لانبعاثات غازات الدفيئة (غازات الدفيئة) ومساهمة المرتبط به في ظاهرة الاحتباس الحراري. أيضا، هناك إرادة سياسية قوية في أمريكا الشمالية وأوروبا لتهجير النفط المنتجة في الخارج مع الوقود السائل المحلية المتجددة. في عام 2008، وفرت الوقود الحيوي 1.8٪ من وقود النقل في العالم ^1. في كثير من البلدان المتقدمة، هو مطلوب منها أن الوقود الحيوي محل من 6٪ إلى 10٪ من الوقود النفطي في المستقبل القريب ^(2). في كندا، تتطلب اللوائح محتوى متوسط ​​من الوقود المتجدد من 5٪ في البنزين ابتداء من 15 ديسمبر 2010 ^3. التوجيه للطاقة المتجددة (RED) في أوروبا وقد كلفت أيضا هدفا للطاقة المتجددة 10٪ للاتحاد الأوروبي عبرقطاع الموانئ بحلول عام 2020 ^(4).

وكان التحدي لتطوير وإثبات طريقا اقتصاديا حيويا لانتاج وقود النقل مثلية من الكتلة الحيوية. وتشمل المصادر البيولوجية الكتلة الحيوية القائمة على الدهون الثلاثية مثل الزيوت النباتية والدهون الحيوانية، وكذلك زيت الطهي النفايات والكتلة الحيوية السليلوزية مثل رقائق الخشب، نفايات الغابات، والمخلفات الزراعية. على مدى العقدين الماضيين، ركز البحث على تقييم لتكرير النفط المشتق من الكتلة الحيوية باستخدام التقليدية السائل الحفاز تكسير (FCC) ^5-12، وهي تقنية المسؤولة عن إنتاج معظم البنزين في مصفاة البترول. لدينا نهجا جديدا في هذه الدراسة هو أن تشارك في عملية زيت الكانولا مختلطة مع المواد الأولية المشتقة القار الرمال النفطية. عادة، يجب ترقية القار قبل التكرير وإنتاج المواد الأولية مصفاة مثل النفط الخام الاصطناعية (SCO)، هذا تجهيز الطريق بشكل خاص استهلاكا للطاقة، وهو ما يمثل 68-78٪ من emissi غازات الدفيئةالإضافات من إنتاج المنظمة ¹³ و، في عام 2011، تشكل 2.6٪ من إجمالي انبعاثات غازات الدفيئة في كندا ^14. ويمكن لاستبدال جزء من HGO ترقية مع biofeed لحد من انبعاثات غازات الدفيئة، منذ إنتاج الوقود الحيوي ينطوي على البصمة الكربونية أصغر من ذلك بكثير. يتم اختيار زيت الكانولا في هذا العمل لأنها وفيرة في كندا والولايات المتحدة. هذه المواد الخام تمتلك الكثافة واللزوجة مماثلة لتلك التي HGOs بينما محتويات الكبريت والنيتروجين، والمعادن التي يمكن أن تؤثر على أداء لجنة الاتصالات الفدرالية أو جودة المنتج تكاد لا تذكر. وعلاوة على ذلك، فإن هذا الخيار التجهيز المشترك يوفر مزايا تكنولوجية واقتصادية كبيرة كما انها ستسمح الاستفادة من البنية التحتية المصفاة القائمة، وبالتالي، يتطلب القليل من الأجهزة أو تعديل مصفاة إضافية. وبالإضافة إلى ذلك، قد يكون هناك التآزر المحتمل الذي يمكن أن يؤدي إلى تحسين جودة المنتج عندما شارك في تجهيز القار العطرية للغاية تتغذى مع الكتلة الحيوية نظيره مستقيمة سنده. ومع ذلك، التجهيز المشتركينطوي على تحديات فنية هامة. وتشمل هذه الخصائص الفيزيائية والكيميائية الفريدة من يغذي الحيوية: نسبة عالية من الأكسجين، وتكوين-برافيني الغنية، والتوافق مع المواد الأولية النفطية، قاذورات المحتملة، الخ

وتقدم هذه الدراسة بروتوكول مفصلة لإنتاج الوقود الحيوي على نطاق واسع المختبر من زيت الكانولا من خلال التكسير التحفيزي. يستخدم لهذا العمل يبين الشكل 1 تخطيطي كيف تعمل هذه الوحدة - نظام آلي بالكامل رد فعل - المشار إليها في هذا العمل كوحدة الفحص المخبري (LTU) ^15. وقد أصبح هذا LTU معيار الصناعة لمختبر دراسات لجنة الاتصالات الفدرالية. الهدف من هذه الدراسة هو اختبار مدى ملاءمة LTU لتكسير زيت الكانولا لإنتاج الوقود والمواد الكيميائية وذلك بهدف الحد من انبعاثات غازات الدفيئة.

الشكل 1: illustratio المفاهيميةن من المفاعل. توضيحي يظهر خطوط تدفق المحفز، والأعلاف، والمنتجات، ومخفف. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Protocol

تنبيه: يرجى التشاور مع جميع بيانات سلامة المواد ذات الصلة (MSDS) قبل استخدام المواد. يجب فقط أن يتم عمل مع عينات النفط الخام في حين يرتدي المعدات المناسبة الحماية الشخصية (النظارات الواقية، والقفازات، والسراويل والأحذية المغلقة اصبع القدم، ومعطف مختبر)، وفتح، ونقل ومعالجة عينات الخام ينبغي أن يحدث في fumehood تنفيس. يمكن الهيدروكربونات ساخنة تكون قابلة للاشتعال في الهواء، ونظام رد فعل يجب بعناية تسرب فحص-قبل استخدامها مع خليط من النفط الخام. المفاعل يمكن أن تصل إلى درجات حرارة تصل إلى 750 درجة مئوية، والقفازات وارتفاع درجة الحرارة وينبغي أن تستخدم عند العمل بالقرب من الأسطح الساخنة.

1. اعتبارات عامة

1. لتحقيق أفضل استخدام وحدة رد فعل الآلي، والتي يمكن إكمال ستة أشواط متتالية على ~ 8 ساعات، واختيار معدل التغذية المستمر من 1.2 غرام / دقيقة. هذا يحدد سرعة الوزن ساعة الفضاء (WHSV) الى 8 ساعة ^-1 من خلال العلاقة WHSV = 60 / [(C / O) × ر] = 60 × (O / ر) / C حيث t هو الحديدإد وقت التسليم في غضون دقائق وجيم وسين والجماهير من حافزا والأعلاف، على التوالي، في غرام. عن طريق تغيير وقت حقن الأعلاف، وتحقيق مجموعة من نسب الجماعية محفز / النفط من 4 و 6 و 8 و 10 و 11.25 (X2) لكل درجة حرارة التفاعل من أجل تحقيق مجموعة واسعة من التحويل.

2. المواد الخام والتحضير محفز

1. الحصول على HGO بتقطير قبالة -343 درجة مئوية جزء (من خلال الدوران الفرقة) من النفط الخام الاصطناعية (SCO).
2. شراء الصف الصالحة للأكل زيت الكانولا من تخزين المواد الغذائية المحلية، واستخدام دون مزيد من العلاج.
3. إعداد 15٪ ضد الكانولا المزج خلط 79.645 غرام من HGO (0.9370 جم / مل الكثافة) مع 13.7535 النفط ز الكانولا (0.9169 جم / مل كثافة).
4. فحص المحفز التوازن باستخدام 60 تايلر شبكة غربال (250 ميكرون فتح)، تليها الفحص الثاني مع 400 تايلر شبكة غربال (38 ميكرون فتح).
5. كلس الجسيمات على حجم (38-250 ميكرون) في 600 درجة مئوية لمدة 4 ساعات، ثم تحميلها على ركان ستة الصيادلة وحدة رد فعل الآلي.

3. إجراء اختبار

1. إعداد نظام
   1. إعداد برنامج
      1. باستخدام البرنامج الذي يتحكم في وحدة رد الفعل، وفتح نافذة للظروف التشغيل.
      2. اكتب في تحديد الهوية للتغذية ومحفز، والضغط الجوي، ووقت الحقن، والنقاط المحددة لدرجات الحرارة ونظام التغذية، المفاعل، خط الانتاج، والمبرد، وثاني أكسيد الكربون المحول الحفاز في كل خطوة من فترة المدى .
   2. إعداد محفز
      1. لكل قادوس حافزا الزجاج فوق الأنابيب عملية، وإزالة الغطاء وتهمة 9 غرام من المكلس حافزا على حجم في قادوس. إرفاق يا الدائري إلى أعلى واثب وإعادة المشبك غطائه.
   3. معايرة تغذية تقييم
      1. ضبط مضخة تغذية النفط لتقديم العلف بمعدل ثابت تغذية حقن (1.2 غرام / دقيقة) لجميع أشواط تكسير.
      2. افصل منظمة اوكسفام الدوليةل خط تغذية تحت صمام تطهير (KV-114) ¹⁶ وإرفاق أنبوب مؤقت قصيرة إلى أسفل صمام للتسليم النفط في كوب tared.
      3. تسخين المادة الخام إلى 85 درجة مئوية لتمكين HGO-مزيج يتدفق بسهولة الدخول والخروج من حقنة وعلى طول خط تغذية.
      4. ضبط الوقت حقن لمعايرة المضخة إلى نفس القيمة كما أن على المدى الأول في (الإعداد الافتراضي) سلسلة.
      5. الفارغة من الكأس، ووضعه في تصريف أنابيب مؤقتة قصيرة. بدء مسبقا "PUMPCAL" البرنامج المستخدم ¹⁷ في برنامج وحدة رد فعل.
      6. بعد البرنامج PUMPCAL كاملة، إزالة وتزن الكأس الذي يحتوي على الأعلاف. تقسيم كتلة من العلف تسليمها إلى الدورق في الوقت الحقن للحصول على معدل التغذية.
      7. ضبط سرعة المضخة إلى أعلى أو أسفل (باستخدام الاتصال الهاتفي من ثلاثة أرقام على المضخة) وكرر الخطوات من 3.1.3.5 إلى 3.1.3.6 حتى يتحقق معدل التغذية المطلوبة.
      8. مسح الأنبوب مؤقت القصير وإعادة توصيل خط تغذية.
   4. معايرة GC لتحليل الغاز
      ملاحظة: هذه الخطوة غير ضرورية إذا تم العثور على GC لتحليل الغاز لتكون بعيدة عن المعايرة، والتي يمكن استنتاجها من الفحوص المرجعية، تتجه البيانات، والتوازن المادي. تدل التجربة على أن معايرة GC يمكن الاعتماد عليها لفترة طويلة.
      1. توصيل اسطوانة التجاري مستوى غاز مصفاة متعدد المكونات إلى صمام اليد (HV-190) ^(16).
      2. تحميل طريقة في برنامج GC قادرة على يبلغ حجمه وفصل كل القمم في مستوى غاز المصفاة. استخدام المعلمات للأسلوب GC في الجدول 1.
      3. باستخدام برنامج GC، إجراء المدى تحليل مستوى غاز المصفاة.
      4. فتح اللوني للمعيار الغاز التكرير ودمج القمم في اللوني.
      5. تحديد القمم في اللوني، وضمان أن كافة المكونات في calibتم العثور على الغاز التموينية. حذف أي القمم التي تكون موجودة ولكن لا يمكن أن يعزى إلى مكونات في المعيار.
      6. على أساس نطاقات الاحتفاظ الوقت، مقطوع والمركبات الفجوة يبلغ حجمه بعد C ₅ إلى ₆ C _{+ 1،} ج _{6 + 2،} C _{6 + 3،} وC _{6 + 4} مجموعات. لهذا الأسلوب، مقطوع أيزومرات بينتين إلى مجموعة أوليفين C ₅ واحد.
      7. باستخدام برنامج GC، تعيين قيم تركيز على كل قمة متكاملة من المعايير الغاز، في إطار مهمة المعايرة.
      8. حفظ المعايرة في ملف طريقة، لاستخدامها لتحديد تركيزات من قمم في اختباراته اللاحقة. افصل مستوى تجاري للغاز.
   5. معايرة ₂ محلل CO
      1. من خلال برنامج وحدة رد الفعل، وتبديل صمام (KV-170) ¹⁶ إلى الموقف الذي تمكن من الغاز صفر (النيتروجين) في التدفق إلى محلل الغاز الأشعة تحت الحمراء. ضبط تدفق من خلال تحويل مقبض الباب بالاشتراك مع فال التحكم في التدفقلقد (FCV-107) ^16، إذا لزم الأمر، للحصول على حوالي 250 SCCM على مؤشر التدفق (FI-107) ^(16).
      2. صفر محلل باستخدام تعديل المسمار صفر على اللوحة الأمامية للمحلل مع مساعدة من مفك مسطح ذات نصول.
      3. تبديل صمام اليد (HV-107) ¹⁶ لتوريد CO ₂ (19.8 الخلد٪) غاز القياسية للمحلل. ضبط صمام يدوي (MV-107) ¹⁶ للحصول على تدفق ما يقرب من 250 SCCM على مؤشر التدفق (FI-107).
      4. ضبط محلل القراءة لتتناسب مع تركيز (19.8 الخلد٪) من الغاز فترة قياسية باستخدام المسمار سبان على اللوحة الأمامية.
      5. قطع الغاز تمتد والعودة صمام اليد (HV-107) إلى موقف RUN.
   6. إعداد السائل استقبال المنتج
      ملاحظة: يتكون كل المتلقي مكثف وقارورة GC توصيل الجزء السفلي من المكثف بواسطة قطعة قصيرة من أنابيب السيليكون.
      1. تعيين بالتتابع الأرقام إلى كونديnsers وقارورة GC.
      2. وضع المكونات الصغيرة الصوف الزجاجي داخل الجزء العلوي من كل ذراع منفذ الاستقبال كما هو مبين في الشكل 2.
      3. الحفاظ على المتلقي تستقيم مع بعض الدعم في دورق أو قارورة ذات حجم مناسب. وزن كل جهاز استقبال في الميزان التحليلي النافذة العليا التي تغطيها درع البلاستيك مكعب لضمان خالية من مشروع البيئة (الشكل 3).
      4. تسجيل الكتلة الجافة (W _قبل) من المتلقي استعداد جنبا إلى جنب مع سدادات المسمى.
      5. تركيب وربط جهاز الاستقبال وزنه إلى خط الانتاج (الشكل 4).
   7. إعداد مفاعل
      1. تركيب خط تغذية النفط في المفاعل الذي يبلغ طوله الذي يسمح لارتفاع حاقن 1.125 بوصة.
      2. وضع مرشح في الخروج من المفاعل لمنع أي غبار محفز من دخول خط الانتاج، وتغيير فلتر بعد 50-100 أشواط.
      3. إجراء اختبار الضغط على نظام مفاعل بذ تشغيل PTEST1 البرنامج ¹⁷ بعد معايرة مضخة التغذية وتركيب أجهزة الاستقبال. إغلاق تنفيس الغاز والضغط على نظام المفاعل 150 مم زئبق النيتروجين، تليها عزلة النظام.
      4. مراقبة ضغط القراءة لبضع دقائق لضمان انخفاض الضغط لا يزيد عن 0.4 مم زئبق لكل دقيقة مشيرا إلى أن أي تسرب موجودة. إذا لوحظ انخفاض ضغط أكبر من 0.4 مم زئبق لكل دقيقة، إجراء اختبار تسرب وفقا لتعليمات الشركة الصانعة، ومعالجة أي تسرب وفقا لذلك.

عينة مدخل T	90 ° C	الضغط المدى بعد	30 رطل
حاقن T	90 ° C	موازنة الضغط	10 ثانية
وقت التشغيل	300 ثانية	كشف عن	توصيل حراري
ضغط العمود	30 رطل	معدل الحصول على البيانات	50 هرتز
	قناة ل	قناة B	قناة C	قناة D
قبل العمود	مؤامرة-U. 30 ميكرون × 320 ميكرون × 3 م	مؤامرة س، 10 ميكرون × 320 ميكرون × 1 م	الألومينا. 3 ميكرون × 320 ميكرون × 1 م	-
عمود	Molsieve. 12 ميكرون × 320 ميكرون × 10 م	مؤامرة-U. 30 ميكرون × 320 ميكرون × 8 م	الألومينا. 8 ميكرون × 320 ميكرون × 10 م	OV1. 2 ميكرون × 150 ميكرون × 10 م
حاملة الغاز	الأرجون	الهيليوم	الهيليوم	الهيليوم
وضع مدخل	Backflush	Backflush	Backflush	حجم ثابت
العمود T	100 ° C	90 ° C	130 ° C	90 ° C
الوقت حقن	30 ميللي ثانية	120 ميللي ثانية	0 مللي ثانية	100 ميللي ثانية
الوقت Backflush	12.5 ثانية	5.0 ثانية	5.5 ثانية	-

الجدول 1: معلمات الأسلوب القيادة العامة لتحليل الغاز التي تنتجها LTU.

الشكل 2: فيال التعلق المكثف. صورة توضح موقع من المكونات الصوف الزجاجي والمرفق من قارورة GC إلى المكثف مع أنابيب السيليكون. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل (3):.. وزنها من استقبال المنتج غطاء بلاستيكي لتحقيق التوازن في التأثير على المدى استقبال المنتج السائل، والتي قد يتمسك بها من النافذة العليا الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 4: السائل مرفق استقبال صور تظهر المرفق استقبال السائلة إلى خط الانتاج.إعلان / 54390 / 54390fig4large.jpg "الهدف =" _ فارغة "> الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

2. نظام التشغيل في الوضع التلقائي
   1. على الشاشة الإعداد LTU، وإدخال المعلومات ذات الصلة للتجربة: تشغيل عدد، اسم الخلاصة، وتحديد محفز، والضغط الجوي، ونقاط تعيين للبشرة ودرجات الحرارة مفاعل الداخلية لكل من تكسير ومحفز تجديد، والوقت حقن النفط. حذفت هذه الخطوة إذا تم تضمين معلومات كاملة في القسم 3.1.1.
   2. وضع النظام في وضع تشغيل عن طريق النقر على زر "تشغيل" على الشاشة تدفق العملية. هذا يبدأ تسلسل اختبار ^17، والذي يتضمن الخطوات في وضع السيارات إلى وصفها في مناقشة.
3. غير التلقائي عملية وضع النظام
   1. استخدام الكمبيوتر تعلق على GC، دمج القمم ومعالجة البيانات باستخدام المعايرة المعمول بها. إدخال البيانات GC النهائية في البرنامج LTU من خلال الكمبيوتر LTU.
4. بعد تشغيل عملية
   1. تقرير شامل من السائل المنتج
      1. بعد إزالة المشبك، إمالة استقبال وجمع أي قطرات المنتجات السائلة على طرف معدن مشطوف تحت صمام المنتج.
      2. على الفور ختم المتلقي مع سدادات المطاط وصفت وبعناية إزالته من الحمام. شطف جلايكول الإثيلين من الحمام بالماء البارد والجاف الخارج مع منشفة ورقية.
      3. وضع المتلقي المنتج السائل على رف في درجة حرارة الغرفة لمدة 20 دقيقة، مما يسمح أي منتج مجمد لذوبان الجليد والجري في قارورة GC في الجزء السفلي من جهاز الاستقبال.
      4. جمع التعطيل السائل حول المفصل المعدنية لالمتلقي مع tared مسحة القطن والصوف. تحديد كتلة التعطيل السائل (W _مسحة) وسجل.
      5. فتح استقبال المنتج السائل في الغلاف الجوي في غطاء الدخان تنفيس عن الضغط معادلة عن طريق إزالة حظات سدادة على منفذ العلوي من جهاز الاستقبال.
      6. ضعسدادة مرة أخرى، والحصول على كتلة المتلقي (W _بعد). إزالة قارورة GC من المكثف. كاب وتخزين العينة من المنتج في الثلاجة على 4 درجات مئوية لتحليلها لاحقا.
      7. في حالة ظهور قطرات الماء في قاع القارورة GC كما هو الحال في حالة تكسير زيت الكانولا، استخدم حقنة نظيفة لنقل الكثير من المنتجات النفطية خالية من الماء إلى قارورة أخرى ممكن، والأنكى من ذلك هو على الفور.
      8. شطف الجدران الداخلية للمكثف استقبال تماما مع نوعية صغيرة من الميثانول وجمع كل من غسل الميثانول في قارورة GC الأصلية التي تحتوي على قطرة ماء. تتويج القارورة والحصول على كتلة داخل السائل للاستخدام في تقرير الماء.
   2. تحليل المنتج السائلة مقلد التقطير
      1. استخدام معيار D2887 طريقة اختبار ASTM ^18، وتحديد نسبة وزنية من المنتج السائل خالية من الماء المغلي في نطاقات البنزين (IBP-221 درجة مئوية)، وزيت دورة ضوء (LCO، 221-343 درجة مئوية)، وح النفط دورة eavy (HCO، 343 ° C-FBP).
   3. تحليل المياه المنتج
      1. باستخدام طريقة الاختبار القياسية ASTM D4377 ^19، وتحديد محتوى الماء _(H2O W) من غسل الميثانول جنبا إلى جنب مع قطرات الماء في القارورة.
5. العمليات الحسابية
   1. كتلة من غاز المنتج
      1. حساب الحجم الكلي للمنتج الغازي من خلال حجم الماء المزاح وفقا للمعادلة:
         
         
         
         حيث _الغاز V هو حجم (مل) من الغاز التي تم جمعها في الظروف القياسية (0 K و101.3 كيلو باسكال)، _{والمياه} V هو حجم (مل) من الماء المزاح أثناء الاختبار، T هي درجة حرارة الغاز (درجة مئوية) وP هو ضغط الغاز ( كيلو باسكال).
      2. حساب كتلة كل عنصر الغاز باستخدام:
         
         JPG "/>
         
         حيث W _ط هو كتلة (ز) من ط المنتج الغازي ^عشر، N _i غير مول٪ من ط عنصر في الغاز ^{والعشرين،} وM _i غير الوزن الجزيئي للط المنتج الغازي ^عشر. ويفترض أن الوزن الجزيئي للمقطوع دون حل C ₅ + لتكون 86.
      3. حساب مجموع كتلة من الناتج الغازي على النحو التالي:
         
         
         
         حيث _الغاز W هو مجموع كتلة من الناتج الغازي، وW _i هو كتلة ط المنتج الغازي ^عشر المحسوبة في 3.5.1.2.
   2. كتلة السائل المنتج
      1. حساب مجموع كتلة من السائل المنتج مع:
         
         W _liq = W _بعد - W + W _{قبل مسحة}
         
         حيث W _liq هو كتلة (ز) من المنتج السائل، W _بعد هو كتلة (ز)من المتلقي المنتج السائل بعد رد فعل، W _قبل غير الشامل (ز) من استقبال المنتج السائل قبل رد الفعل، _ومسحة W هو كتلة (ز) من التعطيل السائل التي تم جمعها على مسحة القطن.
   3. كتلة من فحم الكوك
      1. حساب مجموع كتلة من فحم الكوك المستمدة من LTU باستخدام:
         
         W _{فحم الكوك} = _{الكربون} W × 1.0695
         
         حيث W _{فحم الكوك} هو كتلة (ز) من فحم الكوك، _{الكربون} W هو كتلة (ز) من الكربون، و1.0695 هو العامل الكربون إلى فحم الكوك.
   4. توازن كتلة (الاسترداد)
      1. حساب التوازن الكتلي باستخدام
         
         R = (W _الغاز + W + W _{liq فحم الكوك)} ÷ _تغذية W × 100
         
         حيث R هو انتعاش (الكتلة٪ من العلف) _{والأعلاف} W هو كتلة (ز) من العلف النفط. يجب أن يكون R في حدود 96-102٪. إذا لم يكن كذلك، رفض الاختبار بأنها غير مرضية.
   5. العائد Unnormalized والتحويل
      ملاحظة: احسب كل المحصول المنتج (الجماهيرية تغذية٪) وفقا للصيغ الواردة أدناه.
      1. حساب الغاز الجاف (H ₂ -C ₂ الصورة، CO، وأول أكسيد الكربون ₂₎
         
         Y = _DG (W _H2 + W _C1 + W _C2 + W + W _{CO CO2)} ÷ W _تغذية × 100
         
         حيث Y _DG هو العائد unnormalized (الكتلة٪ العلف) من الغاز الجاف، W _H2 هو كتلة (ز) من H _2، W _C1 هو كتلة (ز) من الغاز ج ₁ (الميثان)، W _C2 هو كتلة (ز) الغاز C ₂ (الإيثان والايثلين)، W _CO هو كتلة (ز) من ثاني أكسيد الكربون، _وCO2 W هو كتلة (ز) من CO _2. لاحظ أنه تصحيح لكمية دقيقة من CO ₂ المذاب في الماء ليست ضرورية.
      2. حساب غاز البترول المسال (LPG)
         
         Y = _{غاز البترول المسال} (W C3 + W _C4) ÷ W _تغذية × 100
         
         حيث Y _{غاز البترول المسال} هو العائد unnormalized (الكتلة٪ العلف) من الناتج غاز البترول المسال، W _C3 هو كتلة (ز) من الغاز C ₃ (البروبان والبروبيلين)، وW _C4 هي كتلة (ز) من الغاز C ₄ (البيوتينات و butenes بما في ذلك 1،3 بيوتادين).
      3. حساب البنزين
         
         Y _GLN = [X _GLN × (W _liq - W _H2O - W _مسحة) + W _{C5 +]} ÷ دبليو _آر × 100
         
         حيث Y _GLN هو العائد unnormalized (الكتلة٪ العلف) من البنزين، X _GLN (تم الحصول عليها عن طريق التقطير الوهمي) هو جزء من كتلة البنزين في المنتج السائل خالية من المياه، W _H2O هو كتلة (ز) من الماء في المنتج السائل، إذا أي، وW _{C5 +} هو كتلة (ز) من C ₅ + منتج في الطور الغازي (حل C _{6 <}/ دون> بالإضافة إلى C ₆ + مقطوع).
      4. حساب ضوء دورة النفط (LCO)
         
         Y _LCO = [X _LCO × (W _liq - W _H2O - W _مسحة)] ÷ W _تغذية × 100
         
         حيث Y _LCO هو العائد unnormalized (الكتلة٪ من العلف) من الناتج LCO وX _LCO (تم الحصول عليها عن طريق التقطير الوهمي) هو جزء من كتلة LCO في المنتج السائل خالية من المياه.
      5. حساب النفط دورة الثقيلة (HCO)
         
         Y _HCO = [X _HCO × (W _liq - W _H2O - W _مسحة) + W _مسحة] ÷ W _تغذية × 100
         
         حيث Y _HCO هو العائد unnormalized (الجماهيرية تغذية٪) من HCO وX _HCO (تم الحصول عليها عن طريق التقطير الوهمي) هو جزء من كتلة HCO في المنتج السائل خالية من المياه.
      6. حساب الكوك
         
         Y <sub>فحم الكوك = W فحم الكوك ÷ W تغذية × 100
         
         حيث Y فحم الكوك هو العائد unnormalized (الجماهيرية تغذية٪) من فحم الكوك.</sub>
      7. حساب المياه
         
         Y _H2O = W _H2O ÷ W _تغذية × 100
         
         حيث Y _H2O هو العائد unnormalized (الجماهيرية تغذية٪) من المياه.
      8. حساب التحويل
         
         CON _unnorm = 100 - Y _LCO - Y _HCO
         
         حيث CON _unnorm هو تحويل unnormalized (الجماهيرية تغذية٪).
   6. العائد تطبيع والتحويل
      
      Y ⁰ _ط = Y _ط ÷ R × 100
      
      حيث Y ⁰ _ط هو العائد تطبيع (الجماهيرية تغذية٪) من ط المنتج ^عشر.
      
      CON _{القاعدة} = 100 - Y ⁰ _LCO- Y ⁰ _HCO
      
      حيث CON _{المعيار} هو تحويل تطبيع (الجماهيرية تغذية٪).

النتائج

تم تطبيق بروتوكول المعمول بنجاح لمزيج النفط من 15:85 نسبة حجم (أي 14.73: 85.27 نسبة الكتلة) بين زيت الكانولا والمستمدة SCO-HGO ^20. لأسباب عملية (التكلفة، وتوافر زيت الكانولا، والتحديات المحتملة في العملية التجارية)، وركزت الدراسة على المواد الخام الت...

Discussion

بروتوكول الموصوفة هنا يستخدم العملية الدورية للمفاعل واحد يحتوي على مجموعة من الجسيمات حافزا المميعة لمحاكاة تكسير النفط تغذية وتجديد حافز. النفط إلى أن تصدع ومسخن وتتغذى من أعلى عن طريق الأنبوب الحاقن مع طرفها بالقرب من أسفل السرير السوائل. ويتم تكثيف البخار ولدت ?...

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