Detection of tracer substances after fluid catalytic cracking experiments

Abstract

Within this master's thesis it was investigated in which product stream the heteroatoms from the tracer substances used in the study can be found. The focus is on the heteroatoms commonly found in pyrolyzed plastic, which are introduced into the plastic through the addition of additives and fillers. This information is relevant if the products of pyrolysis are fed into a refinery as an alternative feedstock or used as raw materials for the production of new plastics.It was also investigated whether the addition of these tracers affects the product spectrum of a fluid catalytic cracking unit. It was found that the tracers had little impact on the gaseous products. However, the situation was different for the liquid products, where a larger amount of tracers was found. The experiments were conducted at the FCC pilot plant of the Technical University of Vienna.The experimental plant was operated in the area of the riser at 550 °C and a feed rate of 2 kg/h of the feedstock. The residence time in the riser tube is approximately 1 second. The gas samples were analyzed with a gas chromatography (GC) and externally with a GC atomic emission detector. The liquid samples were analyzed with a simulated distillation GC and externally with a GC mass spectrometer.

Im Rahmen dieser Masterarbeit wird untersucht in welchem Produktstrom sich die Heteroatome der eingesetzten Tracer-Substanzen wiederfinden lassen. Dies geschieht mit Blick auf die in pyrolisiertem Kunststoff anzutreffenden Heteroatome, welche durch die Beimischung von Additiven und Füllerstoffen in den Kunststoff eingebracht werden. Dies ist von Interesse wenn die Produkte der Pyrolyse in eine Raffinerie als alternativer Rohstoff eingespeist werden oder als Ausgangsstoffe für die Produktion von neuen Kunststoffen herangezogen werden.Es wurde auch untersucht, ob die Addition dieser Tracer einen Einfluss auf das Produktspektrum einer Fluid-Catalytic-Cracking Anlage hat. Auf die gasförmigen Produkte hatte es kaum eine Auswirkung. Anders sieht es bei den flüssigen Produkten aus, hier wurde eine größere Menge an Tracern gefunden. Durchgeführt wurden die Versuche auf der FCC-Versuchsanlage der Technischen Universität Wien.Betrieben wurde die Versuchsanlage im Bereich des Steigrohres mit 550°C und einer Förderrate des Beschickungsmaterials von 2 kg/h. Die Verweilzeit im Steigrohr beträgt ungefähr 1 Sekunde. Ausgewertet wurden die Gasproben mit einer Gas Chromatographie (GC) sowie extern mit GC-Atomemissionsdetektor. Sie Flüssigproben mittels einer Simulierten Destillations-GC und GC-Massenspektrometer ausgewertet.