Einsatz von raffiniertem Glycerin in einer intern zirkulierenden FCC-Pilotanlage

Abstract

Das Ziel dieser Diplomarbeit ist, den Einsatz von raffiniertem Glycerin in einer kontinuierlich betriebenen Fluid Catalytic Cracking-Pilotanlage zu untersuchen. Dabei wird 99,5w% reines Glycerin in verschiedenen Mischungen mit Vakuumgasöl (VGO) als Einsatzstoff für den FCC-Prozess verwendet. Die resultierenden Produkte werden auf ihre Zusammensetzung und Eigenschaften hin untersucht. Des Weiteren soll für technisches Glycerin mit einem hohen Restsalzgehalt eine geeignete Methode zur Aufreinigung gefunden werden. Bei den Versuchen ist zu beobachten, dass mit steigender Glycerinbeimischung der Wassergehalt im Produkt fast linear ansteigt. Dabei steigt der Wassergehalt im Produkt, wenn die FCC-Anlage mit 100% Glycerin betrieben wird, auf ca. 60w%. Darüber hinaus erhöht sich die Konzentration der Kohlenstoffoxide (CO2, CO) bei annähernd gleicher Koksproduktion im Produktgas drastisch. Die wertvollen Produkte, also der Gas- und Benzin-Lump nehmen mit der Erhöhung des Glyceringehalts im Feed fast linear ab. Weiterführend zeigt eine Analyse der Glycerinkonversion, dass, unabhängig vom Massenanteil Glycerin im Einsatzstoff, rund 60w% des eingesetzten Glycerins zu Wasser umgewandelt werden. Die Untersuchung zeigt ebenfalls, dass ein großer Anteil des Glycerins zu Koks und Kohlenstoffoxiden umgewandelt wird. Weiters zeigt die Auswertung, dass nur ein geringer Anteil des eingesetzten Glycerins zu Gas oder Benzin umgesetzt wird. Die Aufreinigung des technischen Glycerins hingegen war sehr erfolgreich. Mit Hilfe der gewählten zweistufigen diskontinuierlichen Destillation (atmosphärische- und Vakuumdestillation) wurde das technische Glycerin ohne thermische Schädigung von 78w% auf 99,6w% aufgereinigt. Zusätzlich wurde mit dieser Methode der Großteil des Salzes aus dem Glycerin entfernt.

The aim of this work is to research the use of refined glycerol as a feedstock for Fluid Catalytic Cracking. Therefore, highly pure glycerol (99,5w%) is mixed with vacuum gas oil at several ratios and used as feedstock in a fluid catalytic cracking pilot plant. The pilot plant is situated at the Vienna University of Technology. The resulting products are analyzed and important benchmark parameters are experimentally determined. What we can see in this experiment is, that with higher glycerol concentrations in the feed, the water content of the product is linear ascending up to 60w%. In addition to this the carbon oxide content ascends steeply while the coke production stays almost at the same level. The content of the valuable products (gas and gasoline) is decreasing badly, with the increase of the glycerol content in the feed. Furthermore, the investigation of the glycerol conversions shows, that unrelated to the glycerol content in the feed, about 60w% of the glycerol are converted to water. Additional to that, it is clearly evident that a large amount of the glycerol is converted to carbon monoxide, carbon dioxide and coke. Only a small part of the glycerol is converted to gas or gasoline. The purification of technical glycerol was very successful. With a two step batch distillation (atmospherical and vacuum) it was possible to purify the glycerol up to 99,6w%. Another benefit was, that all the salt residues were removed without thermal degradation of the glycerol.