• 
    

    
    

      99热精品在线国产_美女午夜性视频免费_国产精品国产高清国产av_av欧美777_自拍偷自拍亚洲精品老妇_亚洲熟女精品中文字幕_www日本黄色视频网_国产精品野战在线观看 ?

      響應(yīng)面法優(yōu)化麻瘋樹籽油加氫催化制備生物航空燃料工藝

      2019-11-20 05:24:04王菊華陳玉保郝亞杰李興勇資文華
      中國油脂 2019年9期
      關(guān)鍵詞:麻瘋樹氫油空速

      王菊華,陳玉保,郝亞杰,李興勇,張 旭,資文華,尹 芳

      (云南師范大學(xué) 能源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,昆明 650500)

      生物航空燃料是一種環(huán)境友好型和可再生性的綠色清潔能源,主要由鏈長為8~16的直鏈烷烴和環(huán)烷烴組成,還有少量的芳香烴、烯烴等[1]。經(jīng)國內(nèi)外學(xué)者多年的研究,制備生物航空燃料的工藝技術(shù)有費托合成、加氫脫氧、快速熱解及生物化學(xué)轉(zhuǎn)化4種[2-4]。費托合成技術(shù)可以減少溫室氣體的排放,但成本非常高[5]。加氫脫氧生成煤油的過程有兩步法和一步法。Verma等[6]采用兩步法加氫催化轉(zhuǎn)化藻油,得到了32.8%的煤油成分。傅堯等[7]采用改進的兩步法將麻瘋樹籽油轉(zhuǎn)化為生物航空燃料,得到C13~C19烷烴占80%以上的燃料產(chǎn)物。但Sn?re[8]、Han[9]等發(fā)現(xiàn),脂肪酸甘油酯若直接加氫脫氧會生成大量的水,這會毒害常用的貴金屬或分子篩異構(gòu)化催化劑,所以需要增加除水的步驟。因此加氫脫氧工藝存在氫耗大、操作復(fù)雜等缺點。而一步加氫由于加氫脫羧或脫羰的方式減少了中間產(chǎn)物大量水的生成,催化劑的使用壽命延長,所以是目前國內(nèi)外普遍認可的較優(yōu)技術(shù)路線[10]。此技術(shù)是以動植物油脂為原料,在貴金屬的催化作用下,經(jīng)加氫脫氧裂化異構(gòu)化反應(yīng)得到生物航空燃料。而貴金屬催化劑是將金屬Pt、Pd負載到分子篩上,再通過各種改性制備而成。Lestari等[11]在300℃、1.7 MPa的條件下,以硬脂酸為模型探針,用Pd改性制備的Pd-SBA-15催化劑催化加氫反應(yīng),轉(zhuǎn)化率達到96%。高燕妮[12]利用檸檬酸改性制得的Pt/SAPO-11催化劑催化加氫裂化小桐子油制備生物航空燃料,得到粗產(chǎn)品脫氧率為99.3%,目標(biāo)產(chǎn)物得率為63.34%。郝亞杰等[13]以麻瘋樹籽油為原料,Pt/SAPO-11為催化劑制備生物航空煤油,得到C8~C16烴比率為71.16%;李興勇等[14]以棕櫚油為原料,Pt/SAPO-11-mp為催化劑制備航空煤油,得到C8~C16烴比率為44.9%。

      本文以麻瘋樹籽油為原料,利用經(jīng)金屬助劑Sn改性得到的Pt/SAPO-11-mp為催化劑,進行一步加氫催化制備生物航空燃料,利用Box-Behnken中心組合實驗設(shè)計響應(yīng)面法得到最佳工藝參數(shù),并檢測分析產(chǎn)品的理化性能指標(biāo),為植物油一步加氫催化異構(gòu)制備生物航空燃料提供工藝參數(shù)和技術(shù)支持。

      1 材料與方法

      1.1 實驗材料

      麻瘋樹籽油,購于云南省楚雄州,其主要脂肪酸組成及相對含量分別為十六烯酸 0.85%、棕櫚酸17.01%、亞油酸37.23%、油酸39.01%、硬脂酸5.83%、其他0.07%。貴金屬Sn,由云南省貴金屬研究院提供;Pt/SAPO-11分子篩,課題組前期制備[13]。

      石油醚、甲醇、二氯甲烷、無水硫酸鈉、濃硫酸,分析純。

      MRT-H00521JB高壓微型固定床,課題組自行設(shè)計;Clarus 680-Clarus SQ8T氣質(zhì)聯(lián)用儀,美國PerkinElmer公司;DZKW-D-6電熱恒溫水浴鍋;HZQ-C雙層氣浴恒溫振蕩器;分析天平;SHZ-D(Ⅲ)循環(huán)水式真空泵。

      1.2 實驗方法

      1.2.1 催化劑的制備

      采用等體積浸漬法將貴金屬Sn負載到Pt/SAPO-11分子篩上,經(jīng)500℃高溫灼燒6 h,冷卻研磨制成Pt/SAPO-11-mp催化劑。Pt/SAPO-11-mp催化劑在使用前需活化。

      1.2.2 生物航空燃料的制備

      生物航空燃料制備的實驗流程圖見圖1。

      注:PG-1.氫氣鋼瓶;PG-2.氬氣鋼瓶;PG-3.氮氣鋼瓶;CP-1.氫氣增壓泵;CP-2.氬氣增壓泵;V-1.氫氣貯罐;V-2.氬氣貯罐;V-3.液體原料貯罐;CP-3.液體原料增壓計量泵;B-1.電子秤;ET-1.汽化混合器;EF-1.預(yù)熱爐;RT-1.固定床反應(yīng)器;RF-1.反應(yīng)爐;HE-1.冷凝器;S-1.氣液分離器;V-4.液體產(chǎn)物貯罐;EX-1.液體產(chǎn)物出口;EX-2.氣體產(chǎn)物出口。

      圖1 生物航空燃料制備的實驗流程圖

      在高壓微型固定床反應(yīng)器內(nèi)裝填6 mL Pt/SAPO-11-mp催化劑,在氫氣條件下進行320℃、6 h的活化。液態(tài)油和氫氣分別經(jīng)計量泵和質(zhì)量流量控制器輸送,加熱至反應(yīng)溫度開始反應(yīng)。反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)冷凝器冷凝后,通過氣液分離器分離,液體產(chǎn)物貯存在貯油罐中,氣體產(chǎn)物進入GC-MS進行檢測,廢氣經(jīng)酸堿處理排至室外。

      1.2.3 考察指標(biāo)的計算

      麻瘋樹籽油的脫氧率(X)按下式計算。

      (1)

      式中:MT0和MTG分別為麻瘋樹籽油反應(yīng)前后在體系中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

      C8~C16烴比率(Y)按下式計算。

      (2)

      式中:∑Mi為 C8~C16烴類組分占液相產(chǎn)物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和。

      C8~C16烴異構(gòu)率(Z)按下式計算。

      (3)

      式中:∑Mx為異構(gòu)化C8~C16烴類組分占液相產(chǎn)物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和。

      2 結(jié)果與討論

      2.1 單因素實驗

      2.1.1 不同反應(yīng)溫度對催化加氫實驗的影響

      在反應(yīng)壓力5 MPa、空速1.2 h-1、氫油比1 000條件下,探究不同反應(yīng)溫度對催化加氫后液體產(chǎn)物中烴類燃料組分含量的影響,結(jié)果如圖2所示。

      圖2 不同反應(yīng)溫度對產(chǎn)物分布的影響

      由圖2可知,隨著反應(yīng)溫度的升高,脫氧率、C8~C16烴比率及C8~C16烴異構(gòu)率均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢,但變化程度不同。C8~C16烴比率的變化程度最明顯,C8~C16烴異構(gòu)率次之,脫氧率的變化程度最不明顯。在反應(yīng)溫度為400℃時,脫氧率、C8~C16烴比率及C8~C16烴異構(gòu)率均達到最大值,分別為98.71%、67.69%、34.78%。隨著反應(yīng)溫度的繼續(xù)升高,發(fā)生了輕度熱裂解反應(yīng),同時高溫阻礙了異構(gòu)化反應(yīng)的進行,使得C8~C16烴比率及C8~C16烴異構(gòu)率均呈現(xiàn)下降的趨勢。綜合考慮,確定最佳反應(yīng)溫度為400℃。

      2.1.2 不同反應(yīng)壓力對催化加氫實驗的影響

      在反應(yīng)溫度400℃、氫油比1 000、空速1.2 h-1條件下,探究不同反應(yīng)壓力對催化加氫后液體產(chǎn)物中烴類燃料組分含量的影響,結(jié)果如圖3所示。

      圖3 不同反應(yīng)壓力對產(chǎn)物分布的影響

      由圖3可知,反應(yīng)壓力的變化對脫氧率的影響基本可以忽略,但對C8~C16烴比率及C8~C16烴異構(gòu)率的影響較明顯。隨著反應(yīng)壓力的不斷增加,C8~C16烴比率及C8~C16烴異構(gòu)率基本呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。在反應(yīng)壓力為4 MPa時,C8~C16烴比率和C8~C16烴異構(gòu)率均達到最大值,分別為71.16%和37.92%。在反應(yīng)壓力為6 MPa時,C8~C16烴比率有小幅度增加,主要是由于過高的壓力增加了烷烴的裂解率引起的。綜合考慮,確定最佳反應(yīng)壓力為4 MPa。

      2.1.3 不同空速對催化加氫實驗的影響

      在反應(yīng)溫度400℃、反應(yīng)壓力4 MPa、氫油比1 000 條件下,探究不同空速對催化加氫后液體產(chǎn)物中烴類燃料組分含量的影響,結(jié)果如圖4所示。

      圖4 不同空速對產(chǎn)物分布的影響

      由圖4可知,隨著空速的增大,脫氧率、C8~C16烴比率及C8~C16烴異構(gòu)率基本呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。在空速為1.2 h-1時,脫氧率、C8~C16烴比率及C8~C16烴異構(gòu)率均達到最大值,分別為99.24%、71.16%、37.92%??账俅笥?.2 h-1后,C8~C16烴比率及C8~C16烴異構(gòu)率明顯下降,這可能是因為提高空速會因停留時間不足而使原料轉(zhuǎn)化不完全,繼而降低產(chǎn)物收率。綜合考慮,確定最佳空速為1.2 h-1。

      2.1.4 不同氫油比對催化加氫實驗的影響

      在反應(yīng)溫度400℃、反應(yīng)壓力4 MPa、空速1.2 h-1條件下,探究不同氫油比對催化加氫后液體產(chǎn)物中烴類燃料組分含量的影響,結(jié)果如圖5所示。

      圖5 不同氫油比對產(chǎn)物分布的影響

      由圖5可知,氫油比的變化對脫氧率的影響基本可以忽略,但對C8~C16烴比率及C8~C16烴異構(gòu)率的影響較明顯。隨著氫油比的增加,C8~C16烴比率及C8~C16烴異構(gòu)率基本呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。氫油比為1 000時,脫氧率、C8~C16烴比率及C8~C16烴異構(gòu)率達到最大值,分別為99.24%、71.16%、37.92%。氫油比為1 600時,C8~C16烴異構(gòu)率有上升趨勢,而C8~C16烴比率持續(xù)下降,這是因為較高的氫油比會使氫氣含量增多,促進了麻瘋樹籽油的加氫反應(yīng),但過高的氫油比會抑制裂化反應(yīng)的進行,使C8~C16烴比率下降??紤]到裝置的操作費用及設(shè)備投資,確定最佳氫油比為1 000。

      2.2 響應(yīng)面法優(yōu)化實驗

      在單因素實驗基礎(chǔ)上,根據(jù)Box-Behnken 實驗設(shè)計原理,以反應(yīng)溫度(A)、反應(yīng)壓力(B)、空速(C)、氫油比(D)為響應(yīng)因素,以C8~C16烴比率(Y)為響應(yīng)值,設(shè)計四因素三水平的響應(yīng)面實驗,確定最佳實驗條件。響應(yīng)面實驗因素與水平見表1,響應(yīng)面實驗設(shè)計及結(jié)果見表2,方差分析見表3。

      表1 響應(yīng)面實驗因素與水平

      利用Design-Expert 8.0.6 Trial軟件回歸擬合表2實驗數(shù)據(jù),得二次回歸方程為Y=73.13+6.34A+5.91B-0.14C+3.69D+2.28AB-0.25AC+3.43AD+3.02BC-1.13BD-1.45CD-12.42A2-10.66B2-9.57C2-8.87D2。

      利用Design-Expert 8.0.6 Trial軟件對影響C8~C16烴比率的工藝參數(shù)進行優(yōu)化,得到最優(yōu)工藝參數(shù)為反應(yīng)溫度406.33℃、反應(yīng)壓力4.3 MPa、空速1.2 h-1、氫油比1 049.71,在此條件下C8~C16烴比率的理論值為75.48%。在優(yōu)化條件下重復(fù)3次驗證實驗,得到C8~C16烴比率的平均值為73.96%,接近理論值,說明該模型可靠,具有較好的實用性。

      表2 響應(yīng)面實驗設(shè)計及結(jié)果

      表3 方差分析

      2.3 產(chǎn)品的理化性能

      利用實驗室精密性精餾塔對收集到的粗產(chǎn)品進行精餾,根據(jù)各組分的沸點不同,獲得航空燃料餾程的餾分。利用GB 6537—2006《3號噴氣燃料》指定實驗方法,將收集到的餾分送到權(quán)威部門根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進行理化性能測定分析,結(jié)果見表4。

      表4 產(chǎn)品理化性能檢測結(jié)果

      由表4可知,產(chǎn)品的密度、銅片腐蝕、運動黏度、冰點、總酸價、總熱值均達到了《3號噴氣燃料》的指標(biāo)要求,說明粗產(chǎn)品通過精餾后可以得到滿足要求的航空燃料產(chǎn)品。

      3 結(jié) 論

      (1)在單因素實驗的基礎(chǔ)上,利用響應(yīng)面法優(yōu)化麻瘋樹籽油一步加氫催化制備生物航空燃料的工藝條件,得到最優(yōu)工藝條件為反應(yīng)溫度406.33℃、反應(yīng)壓力4.3 MPa、空速1.2 h-1、氫油比1 049.71,在此條件下C8~C16烴比率為73.96%,接近理論值75.48%。

      (2)對生物航空燃料粗產(chǎn)品進行精餾,對餾分的理化性能檢測結(jié)果為密度0.826 g/cm3、銅片腐蝕1級、運動黏度3.661 mm2/s、冰點-50℃、總酸價(KOH)0.010 mg/g、總熱值56.92 MJ/kg,均達到了《3號噴氣燃料》的指標(biāo)要求。

      猜你喜歡
      麻瘋樹氫油空速
      氫油比對柴油加氫脫硫和芳烴飽和選擇性的影響
      波音737NG 空速管加溫故障分析
      中油型加氫裂化催化劑工藝條件的影響
      孔道可調(diào)控的鋰離子電池?zé)o定形碳負極材料
      像麻瘋樹一樣瘋狂
      像麻瘋樹一樣瘋狂
      737NG空速管加溫故障分析和預(yù)防措施研究
      循環(huán)氫油洗在潤滑油加氫裝置上的應(yīng)用探析
      化工管理(2016年33期)2016-12-22 06:51:16
      一種超重力場中高空速選擇性催化裝置與方法
      山西化工(2016年6期)2016-04-09 07:17:41
      通過優(yōu)化連續(xù)重整裝置氫油比降低裝置能耗
      台北县| 贺兰县| 从江县| 南澳县| 克山县| 喀什市| 怀柔区| 师宗县| 聂拉木县| 黄冈市| 密云县| 夏河县| 霍州市| 阳东县| 正宁县| 清水河县| 太和县| 罗甸县| 临澧县| 乌兰县| 新巴尔虎右旗| 穆棱市| 河南省| 林西县| 高淳县| 尤溪县| 客服| 石棉县| 普定县| 金塔县| 武义县| 大姚县| 吉安市| 全椒县| 晋中市| 海兴县| 开封市| 隆安县| 桃园市| 商都县| 宝丰县|