Kísérleti módszer

A kísérletek megkezdése el tt a katalizátorokat a 3.1.3. fejezetben leírtak szerint készí-tettem el . Az aktiválási m velet után, a rendszer nyomását és h mérsékletét az els mérési ponthoz tartozó értékekre állítottam be. Az alapanyagot – a szivattyú biztonságos m ködése érdekében – a tároló-, illet leg adagolóbürettában +5±1°C-ra termosztáltam, és ugyanezen a h mérsékleten tartottam a szivattyúfejet is.

A betáplált hidrogén mennyiségét Brooks típusú, 5850TR jel automata gázáramlásmé-r /-szabályozóval, a nyomást szintén Bgázáramlásmé-rooks típusú, 5866 jel nyomásmégázáramlásmé-r /-szabályozóval állítottam be. Az átvezetett gázmennyiséget expandáltatás után vizes gázórával mértem. A kísérleteket folyamatos üzemmódban végeztem, hogy jobban megközelítsem az ipari körül-ményeket, és elkerüljem azt, hogy a katalizátor mindennapos felmelegítésével azt újra aktivál-jam.

A kísérletekhez felhasznált alapanyagot és hidrogént az el melegít ben a katalizátorágy h mérsékletére melegítettem. A reaktorból távozó termékelegy h mérsékletének csökkentésé-re a h t t és a szeparátort kriosztátban leh tött víz/etilén-glikol elegy cirkuláltatásával -10°C körül tartottam. A kísérlet során összegy lt folyadék halmazállapotú termékmintákat száraz-jéggel h tött Dewar-edényben tároltam.

A kísérletek végrehajtása során a mérend adatokat 1/4 óránként olvastam le és jegyez-tem fel. A m veleti paramétereket a következ pontossággal lehetett tartani:

h mérséklet: ±1°C

nyomás: ±0,2 bar

folyadékbetáplálás sebessége: ± 1,7 %.

Egy-egy kísérletet csak akkor kezdtem el, ha a rendszer állapota állandósult. A kísérleti berendezésben uralkodó állapotot akkor tekintettem állandósultnak, ha a mérési paraméterek – az aktuális folyadékterhelést l függ en – legalább 2-4 órán át az elfogadható

reprodukálható-ságon belül voltak. Az egyes mérési pontok f periódusának id tartama legalább 4-5 óra volt.

Ez alatt az id alatt 3-4 alkalommal határoztam meg a termékelegy összetételét.

Az egy-egy adott h mérsékleten lefolytatott kísérletsorozat esetén el ször mindig a leg-nagyobb folyadékterhelés mellett végeztem kísérleteket. Ezután a folyadékterhelést lépcs ze-tesen csökkentettem, az egyéb paraméterek állandó értéke mellett. A katalizátor esetleges ak-tivitásváltozásának ellen rzésére a vizsgált h mérsékleteken megismételtem az els pontok egyikét.

3.4. Vizsgálati és számítási módszerek

3.4.1. Alapanyag- és termékvizsgálati módszerek

Az alapanyag és a termékek teljes szénhidrogén összetételének (PIONA) meghatározása gázkromatográfiás módszerrel történt. Az FCC-benzinek egyedi komponensekre való szétvá-lasztását Agilent 6890N típusú, automata mintaváltóval és injektorral, lángionizációs detek-torral, DB-1 metil-sziloxán (J&W 127-1046) állófázist tartalmazó kapilláris kolonnával (hossz: 40 m; átmér : 100 µm; filmvastagság: 0,2 µm; h fokhatár: 350°C) felszerelt gázkromatográffal végeztem. Az elemzési körülményeket a 10. táblázatban foglaltam össze.

Az eredményeket a megfelel szoftver segítségével értékeltem ki.

10. táblázat

Az alapanyagok és termékek teljes szénhidrogén összetételének meghatározására szolgáló gázkromatográfiás mérések elemzési körülményei

Bemér fej h mérséklete, °C 250

Állandó nyomás, kPa 7,0

Injektált mennyiség, µl 0,5

Split-arány 1500:1

Átlagos lineáris áramlási sebesség

az oszlopban, cm/s 20

Kolonnatér h mérsékletprogramja

1. szakasz 35°C 2 perc

2. szakasz ↑135°C 3°C/perc

3. szakasz ↑220°C 5°C/perc

4. szakasz 220°C 1 perc

A katalitikus hidrogénezési kísérletek során a reaktorból kilép termékelegy kis hánya-dát még g zállapotban, egy speciálisan kialakított és célirányosan m ködtetett szeleprendsze-ren keresztül közvetlenül és folyamatosan egy Thermo Finnigan gyártmányú, Trace 2000 tí-pusú gázkromatográf bemér egységén vezettem át. Az elemzést az ASTM D 5134-99 szab-vány szerint végeztem. Az így mért termékösszetételb l határoztam meg a környezeti h mér-sékleten gáz halmazállapotú termékek (hidrokrakktermékek) hozamát.

Az alapanyagok és a termékek kísérleti- és motoroktánszámait a teljes PIONA elemzés-sel meghatározott egyedi szénhidrogének koncentrációjából és azok keverési oktánszámaiból egy erre a célra kifejlesztett kereskedelmi szoftver (Carburane) segítségével számoltam. Az alapanyagokból és a termékekb l a MOL NyRt. Termékel állítás és Kereskedelmi Divíziójához tartozó Technológia és Projektfejlesztési osztályának laboratóriumában szúrópróbaszer -en meghatároztam 20 db minta kísérleti- (MSZ 11708) és a motormódszer (MSZ 11706) sze-rint mért oktánszámait. A szoftverrel számolt és szabványos módon meghatározott oktánszám értékek közötti eltérés egyik esetben sem volt nagyobb, mint a szabvány szerinti reprodukál-hatóság.

Az alapanyagok és a termékek egyéb szabványos min ségi jellemz it (s r ség, desztil-lációs jellemz k, g znyomás stb.) az MSZ EN 228:2004 (Gépjárm -hajtóanyagok. Ólmozat-lan motorbenzin. Követelmények és vizsgálati módszerek) motorbenzin szabványban meg-adott vizsgálati módszerek szerint határoztam meg.

Az alapanyagok és a termékek kéntartalmát egy MULTI EA 3100 készülékkel, MSZ EN ISO 20846 szabvány szerint, míg nitrogéntartalmukat az ASTM-D 6366-99 szabvány szerint mértem.

Az „A” és „B” jel alapanyagok kénvegyület-eloszlását atomemissziós detektorral kap-csolt gázkromatográfiás módszerrel (GC-AED) határoztam meg. A mérés során alkalmazott paraméterek:

kromatográf: Agilent 6890N

detektor: HP 5921-A, a kén 181 nm-es hullámhosszán oszlop: HP-5 (30m x 0,32mm x 0,25 m)

h mérséklet-program: kezd h mérséklet: 80°C, majd 4°C/perc 300°C-ig;

25 perc h ntartás.

3.4.2. Technológiai számítások

A cseppfolyós termékek hozamát a reaktor után vett, expandáltatott, g zállapotú, szepa-rálatlan termékek gázkromatográfiás úton meghatározott összetételelemzés adataiból határoz-tam meg. A cseppfolyós termékek hozamát a (20) egyenlettel számolhatároz-tam ki.

ahol

ΣC4^–: a négy és annál kisebb szénatomszámú szénhidrogének koncentrá-ciójának összege, %

A kéntelenítés, a nitrogéneltávolítás, az olefintelítés és az aromástelítés mértékét a (21)-(24) egyenletek alapján határoztam meg.

Kéntelenítés mértéke:

ahol

Salapanyag: az alapanyag kéntartalma, mg/kg S_termék: a termék kéntartalma, mg/kg.

Nitrogéneltávolítás mértéke:

ahol

Nalapanyag: az alapanyag nitrogéntartalma, mg/kg Ntermék: a termék nitrogéntartalma, mg/kg.

Olefintelítés mértéke:

ahol

Oalapanyag: az alapanyag összes olefintartalma, % Otermék: a termék összes olefintartalma, %.

Aromástelítés mértéke:

ahol

Aalapanyag: az alapanyag összes aromástartalma, % A_termék: a termék összes aromástartalma, %.

Cseppfolyós termék hozama, % = 100 - ΣC4^– (20)

HDS, % = 100 (Salapanyag-Stermék) / Salapanyag (21)

HDN, % = 100 (Nalapanyag-Ntermék) / Nalapanyag (22)

HYD, % = 100 (Oalapanyag-Otermék) / Oalapanyag (23)

HDA, % = 100 (Aalapanyag-Atermék) / Aalapanyag (24)

3.4.3. Motorbenzin-keverési számítások módszere

A kísérletek során nyert FCC-benzinek el nyös alkalmazástechnikai felhasználásának igazolására motorbenzin-keverési számításokat végeztem. Ezek során a Becthel cég PIMS (Process Industry Modelling System) programcsomagját és a HPI Consultants cég MODEL-MG motorbenzin-kever szoftverét alkalmaztam. Mindkét programcsomag lineáris progra-mozási technikát használ. A benzinkeverési modellszámításokat a HPI Consultants cég szoft-vercsomagjával végeztem. A számításokhoz felhasznált könny FCC-benzin f bb jellemz it a 8. melléklet tartalmazza.