Zagadnienia hydrokonwersji olejów roslinnych i tluszczów zwierzecych. parafinowych (HVO)

Transkrypt

1 Lukasz Jeczmionek Zagadnienia hydrokonwersji olejów roslinnych i tluszczów zwierzecych do weglowodorowych biokomponentów parafinowych (HVO) Instytut Nafty i Gazu 2012

2 Zagadnienia hydrokonwersjiolejów roslinnych i tluszczów zwierzecych do weglowodorowych biokomponentów parafinowych (HVQ) Spis tresci I. Wstep 13 II. Tezy, cel i zakres pracy 14 II. 1. Cele pracy 15 Cel naukowy: 15 Cel utylitarny: 15 III. Terminologia 16 IV. Uwagi do literatury Oleje roslinne i tluszcze zwierzece jako surowce do uzyskiwania biokomponentów HV Zwiazki wchodzace w sklad olejów i tluszczów naturalnych Triglicerydy kwasów tluszczowych glówny skladnik olejów i tluszczów naturalnych Nomenklatura oraz notacja kwasów tluszczowych Klasyfikacja kwasów tluszczowych Kwasy nasycone (w pelni uwodorniony lancuch weglowodorowy) Kwasy monoenowe (z jednym wiazaniem podwójnym w lancuchu) Kwasy polienowe (z wiecej niz jednym wiazaniem podwójnym w lancuchu) Kwasy z wiazaniem potrójnym w lancuchu (acetylenowe) Hydroksykwasy Kwasy dikarboksylowe Eterokwasy 31 6

3 Spis tresci Kwasy zawierajace siarke (tiokwasy i z grupa sulfonowa) Kwasy z grupa amidowa Metoksykwasy (z grupa OCH3) Acetoksykwasy (z grupa acetylowa) Ketokwasy Kwasy z grupa aldehydowa Chlorowcopochodne kwasów Kwasy z grupa nitrowa Kwasy zawierajace arsen Kwasy o lancuchu rozgalezionym monometylo i polimetylokwasy Kwasy z pierscieniem cyklopropanowym Kwasy z pierscieniem cyklopropenowym Kwasy z pierscieniem cyklobutanowym Kwasy z pierscieniem cyklopentanowym lub cyklopentenowym Kwasy z pierscieniem furanowym Kwasy z pierscieniem cykloheksanowym lub cykloheksenowym Kwasy z pierscieniem aromatycznym Epoksykwasy (z pierscieniem oksiranowym) Kwasy z pierscieniem z mostkiem nadtlenkowym (OO) Dekompozycja triglicerydów do komponentów paliwowych Produkcja estrów kwasów tluszczowych Kierunki hydrokonwersji glicerydów Chemizm procesu hydrokonwersji triglicerydów Badania prowadzone za pomoca zwiazków modelowych Hydrokonwersja triglicerydów Hydrokonwersja olejów naturalnych i tluszczów jako sposób otrzymywania biokomponentów HV Rozwój procesów przeróbki olejów roslinnych i tluszczów zwierzecych do biokomponentówhvo 62 7

4 oleje Zagadnienia hydrokonwersji olejów roslinnych i tluszczów zwierzecych do weglowodorowych biokomponentów parafinowych (HV0) 3.2. Komercjalizacja procesów hydrokonwersji triglicerydów Przeróbka czystych (100%) olejów roslinnych i tluszczów do biokomponentów HVO Coprocessing Badania procesu hydrokonwersji olejów i tluszczów naturalnych prowadzone w Instytucie Nafty i Gazu w Krakowie (INIG) Metodyka badawcza Zastosowane katalizatory 76 Katalizator 1 76 Katalizator Surowce (frakcje weglowodorowe) 77 Frakcja 1 77 Frakcja 2 78 Frakcja Surowce roslinne i tluszcze zwierzece Przygotowanie i charakterystyka mieszanin surowcowych Aparatura testowa hydrokonwersji Nasiarczanie i stabilizacja katalizatorów Pomiar efektów termicznych Sklad gazów wylotowych z reaktora Metodyka badawcza hydrorafinatów uzyskanych w wyniku coprocessingu olejów tluszczowych i tluszczów Mechanizm reakcji hydrokonwesji triglicerydów a efekt termiczny w powstajacy reaktorze Wstep Wyznaczenie entalpii tworzenia triglicerydów Cieplo spalania oznaczone a cieplo spalania obliczone Efekty termiczne reakcji hydrokonwersji triglicerydów a mechanizm reakcji AH reakcji uwodorniania no AH reakcji wtórnych Pomiar efektu termicznego w reaktorze hydrokonwersji w warunkach laboratoryjnych Sumaryczny efekt termiczny reakcji hydrokonwersji triglicerydów 126 8

5 Efekt termiczny hydrokonwersji olejów naturalnych w reaktorze mierzony w warunkach laboratoryjnych i Badania kinetyczne reakcji hydrokonwersji triglicerydów Kinetyka uwodorniania wiazan podwójnych w lancuchach kwasów tluszczowych triglicerydów Katalizatory procesu selektywnego uwodorniania kwasów tluszczowych Kinetyka reakcji hydrokonwersji triglicerydów Hydrokonwersja olejów i tluszczów naturalnych w mieszaninie z frakcjami weglowodorowymi do biokomponentów HVO Gazowe produkty hydrokonwersji i Wlasciwosci fazy wodnej uzyskiwanej w procesie hydrokonwersji triglicerydów Charakterystyka destylacyjna weglowodorowych frakcji cieklych z hydrokonwersji triglicerydów. * Wydajnosc weglowodorowej frakcji cieklej Stopien odaromatyzowania Stopien odsiarczenia l(> Wplyw temperatury i cisnienia na powstawanie nparafm Wlasciwosci uzytkowe frakcji weglowodorowej: gestosc, liczba cetanowa, temperatura metnienia, temperatura krzepniecia Wlasciwosci hydrorafinatów uzyskanych w tych samych warunkach procesowych dla mieszanin zawierajacych rózne oleje roslinne lub tluszcze zwierzece Wplyw objetosciowego podawania surowca wzgledem katalizatora (LHSV) na wlasciwosci hydrorafinatów Wplyw podawania wodoru na wlasciwosci hydrorafinatów Róznice w hydrokonwersji mieszanin: sredni destylat z DRW + olej rzepakowy za pomoca katalizatorów C0M0 i NiMo Hydrokonwersja olejów odpadowych pochodzenia biologicznego Oksydacja oraz reakcje nastepcze Cyklizacja i polimeryzacja kwasów tluszczowych Oleje odpadowe jako surowiec do uzyskiwania biokomponentów parafinowych droga hydrokonwersji Wlasciwosci biologicznego oleju odpadowego zastosowanego w badaniach Badania wstepne hydrokonwersji oleju rzepakowego odpadowego i swiezego Wyniki uzyskane przy zastosowaniu katalizatora typu C0M0 204

6 zeoforming krótka Zagadnienia hydrokonwersji olejów roslinnych i tluszczów zwierzecych do weglowodorowych biokomponentów parafinowych (HV0) Wyniki uzyskane przy zastosowaniu katalizatora typu NiMo Wlasciwosci frakcji gazowej Wplyw parametrów procesowych na wlasciwosci frakcji cieklej (hydrorafinatów) Pomiar rozkladu temperatur w reaktorze podczas hydrokonwersji surowców zawierajacych olej rzepakowy odpadowy Badania starzeniowe katalizatora Poprawa wlasciwosci niskotemperaturowych hydrorafinatów triglicerydów Zeoforming charakterystyka Dekompozycja triglicerdydów za pomoca katalizatorów zeolitowych i zeotypowych Badania hydrokonwersji wstepnie zeoformowanych olejów roslinnych Wlasciwosci zeoformowanego oleju rzepakowego Wlasciwosci frakcji gazowej uzyskiwanej podczas zeoformingu triglicerydów Wlasciwosci hydrorafinatów surowców zawierajacych zeoformowany olej rzepakowy Wlasciwosci hydrorafinatów surowców zawierajacych olej rzepakowy swiezy, uzyskanych za pomoca zloza mieszanego N1M0/AI2O3 + ZSM Wlasciwosci paliw silnikowych z udzialem biokomponentów HV0 uzyskiwanych w procesie hydrokonwersji triglicerydów Dzialania legislacyjne Unii Europejskiej na rzecz biokomponentów HVO Inne dokumenty dotyczace biokomponentów HVO W kierunku standaryzacji biokomponentów HVO Wdrazanie produkcji i stosowania biokomponentów HVO w Polsce Ekonomika procesu hydrokonwersji triglicerydów Taryfikacja paliw zawierajacych biokomponent HVO Wlasciwosci uzytkowe paliw zawierajacych biokomponent HVO Gestosc, zuzycie paliwa, wartosc opalowa Charakterystyka destylacyjna

7 Spis tresci 5.9. Stabilnosc biokomponentu HVO Zuzycie paliwa Dostosowanie do nowoczesnych systemów oczyszczania spalin Przydatnosc do nowoczesnych systemów spalania liczba cetanowa Wlasciwosci niskotemperaturowe Tworzenie osadów podczas spalania Kompatybilnosc z polimerami Korozja Wlasciwosci smarne Emisja zanieczyszczen podczas spalania paliw z udzialem HVO Metody oznaczania biokomponentu HVO w oleju napedowym Przyszlosc biokomponentówi biopaliwhvo Podsumowanie Wnioski koncowe Literatura 288 Strony internetowe i normy: 288 Artykuly, patenty, pozycje ksiazkowe: