Повышение термической стабильности бионефти путем нейтрализации и каталитический крекинг стабилизированных продуктов

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Исследован метод стабилизации бионефти за счет повышения ее pH путем обработки гидроксидом натрия или аммиаком. Показано, что щелочная обработка во всех случаях позволяет существенно повысить термическую стабильность (ТС) бионефти и обеспечить возможность ее вовлечения в процесс каталитического крекинга вакуумного дистиллята. Стабилизированные образцы подвергали каталитическому крекингу для исследования влияния этапа обработки на выход основных продуктов. Показано, что повышение pH бионефти способствует интенсификации процесса крекинга: наблюдается увеличение конверсии сырья с 78,6 до 82,2 мас.%, выхода бензиновой фракции с 44,7 до 47,3 мас.% в случае обработки бионефти гидроксидом натрия и с 50,0 до 54,2 мас.% в случае обработки аммиаком. При этом крекинг бионефти, обработанной гидроксидом натрия, приводит к необратимой дезактивации катализатора вследствие наличия в ее составе натрия; для крекинга бионефти, обработанной аммиаком, необратимой дезактивации не наблюдается.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Петр Сергеевич Кузнецов

Институт нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева РАН

Author for correspondence.
Email: pkuznetsov@ips.ac.ru
ORCID iD: 0000-0002-3140-3035

к. х. н.

Russian Federation, Москва, 119991

Валентин Русланович Атласов

Институт нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева РАН

Email: pkuznetsov@ips.ac.ru
ORCID iD: 0000-0003-1450-3947
Russian Federation, Москва, 119991

Наталья Алексеевна Калинина

Институт нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева РАН

Email: pkuznetsov@ips.ac.ru
ORCID iD: 0009-0003-3571-7183
Russian Federation, Москва, 119991

Константин Игоревич Дементьев

Институт нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева РАН

Email: pkuznetsov@ips.ac.ru
ORCID iD: 0000-0002-8102-8624

к. х. н.

Russian Federation, Москва, 119991

Евгений Русланович Наранов

Email: pkuznetsov@ips.ac.ru
ORCID iD: 0000-0002-3815-9565

к. х. н.

Kaige Wang

Zhejiang University

Email: pkuznetsov@ips.ac.ru

Ph.D.; State Key Laboratory of Clean Energy Utilization

China, Hangzhou 310027, PR

Zhongyang Luo

Zhejiang University

Email: pkuznetsov@ips.ac.ru

Ph.D.; State Key Laboratory of Clean Energy Utilization

China, Hangzhou 310027, PR

References

  1. URL: https://https://www.globalcarbonproject.org/ global/pdf/LeQuere_2014_GlobalCarbon Budget2014. ESDD-D.pdf/ сайт фирмы Global Carbon Project (дата обращения: 17.11.2024).
  2. Jindal M., Negi A., Palla V.C.S., Krishna B.B., Thallada B. Catalytic interventions in bio-oil production from lignocellulosic biomass and Co-processing with petroleum refinery fractions: A review // Biomass and Bioenergy. 2024. V. 183. ID107119. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2024.107119
  3. Hirano A., Hon-Nami K., Kunito S., Hada M., Ogushi Y. Temperature effect on continuous gasification of microalgal biomass: theoretical yield of methanol production and its energy balance // Catalysis Today. 1998. V. 45, № 1‒4. P. 399–404. https://doi.org/10.1016/S0920-5861(98)00275-2
  4. Pütün A.E., Ozbay N., Onal E.P., Pütün E. Fixed-bed pyrolysis of cotton stalk for liquid and solid products // Fuel Process. Technol. 2005. V. 86, № 11. P. 1207–1219. https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2004.12.006
  5. Samolada M.C., Baldauf W., Vasalos I.A. Production of a bio-gasoline by upgrading biomass flash pyrolysis liquids via hydrogen processing and catalytic cracking // Fuel. 1998. V. 77, № 14. P. 1667–1675. https://doi.org/10.1016/S0016-2361(98)00073-8
  6. Xu J., Li C., Dai L., Xu C., Zhong Y., Yu F., Si C. Biomass fractionation and lignin fractionation towards lignin valorization // ChemSusChem. 2020. V. 13, № 17. P. 4284–4295. https://doi.org/10.1002/cssc.202001491
  7. Lindfors C., Kuoppala E., Oasmaa A., Solantausta Y., Arpiainen V. Fractionation of bio-oil // Energy & fuels. 2014. V. 28, № 9. P. 5785–5791. https://doi.org/10.1021/ef500754d
  8. Chan Y.H., Loh S.K., Chin B.L.F., Yiin C.L., How B.S., Cheah K.W., Wong M.E., Loy A.C.M., Gwee Y.L., Lo S.L.Y., Yusup S., Lam S.S. Fractionation and extraction of bio-oil for production of greener fuel and value-added chemicals: Recent advances and future prospects // Chem. Engin. J. 2020. V. 397. ID12540. https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.125406
  9. Oasmaa A., Kuoppala E., Selin J.F., Gust S., Solantausta Y. Fast pyrolysis of forestry residue and pine. 4. Improvement of the product quality by solvent addition // Energy & Fuels. 2004. V. 18, № 5. P. 1578–1583. https://doi.org/10.1021/ef040038n
  10. Mahfud F.H., Melian-Cabrera I., Manurung R., Heeres H.J. Biomass to fuels: upgrading of flash pyrolysis oil by reactive distillation using a high boiling alcohol and acid catalysts // Process Safety and Environmental Protection. 2007. V. 85, № 5. P. 466–472. https://doi.org/10.1205/psep07013
  11. Junming X., Jianchun J., Yunjuan S., Yanju L. Bio-oil upgrading by means of ethyl ester production in reactive distillation to remove water and to improve storage and fuel characteristics // Biomass and bioenergy. 2008. V. 3, № 11. P. 1056–1061. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2008.02.002
  12. Zhang Q., Chang J., Wang Xu.Y. Upgrading bio-oil over different solid catalysts // Energy & Fuels. 2006. V. 20, № 6. P. 2717–2720. https://doi.org/10.1021/ef060224o
  13. Xiong W.M., Zhu M.Z., Deng L., Fu Y., Guo Q.X. Esterification of organic acid in bio-oil using acidic ionic liquid catalysts // Energy & Fuels. 2009. V. 23, № 4. P. 2278–2283. https://doi.org/10.1021/ef801021j
  14. Peng J., Chen P., Lou H., Zheng X. Upgrading of bio-oil over aluminum silicate in supercritical ethanol // Energy & Fuels. 2008. V. 22, № 5. P. 3489–3492. https://doi.org/10.1021/ef8001789
  15. Peng J., Chen P., Lou H., Zheng X. Catalytic upgrading of bio-oil by HZSM-5 in sub-and super-critical ethanol // Bioresource technology. 2009. V. 100, № 13. P. 3415–3418. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2009.02.007
  16. de Miguel Mercader F., Groeneveld M.J., Kersten S.R.A., Way N.W.J., Schaverien C.J., Hogendoorn J.A. Production of advanced biofuels: Co-processing of upgraded pyrolysis oil in standard refinery units // Appl. Catalysis B: Environmental. 2010. V. 96, № 1–2. P. 57–66. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2010.01.033
  17. Elliott D.C., Hart T.R., Neuenschwander G.G., Rotness L.J., Zacher A.H. Catalytic hydroprocessing of biomass fast pyrolysis bio‐oil to produce hydrocarbon products // Environmental Progress & Sustainable Energy. 2009. V. 28, № 3. P. 441–449. https://doi.org/10.1002/ep.10384
  18. Kwon K.C., Mayfield H., Marolla T., Nichols B., Mashburn M. Catalytic deoxygenation of liquid biomass for hydrocarbon fuels // Renewable Energy. 2011. V. 36, № 3. P. 907–915. https://doi.org/10.1016/j.renene.2010.09.004
  19. Venderbosch R.H., Ardiyanti A.R., Wildschut J., Oasmaa A., Heeres H.J. Stabilization of biomass‐derived pyrolysis oils // J. of Chem. Technology & Biotechnology. 2010. V. 85. № 5. P. 674–686. https://doi.org/10.1002/jctb.2354
  20. Fogassy G., Thegarid N., Toussaint G., van Veen A.C., Schuurman Y., Mirodatos C. Biomass derived feedstock co-processing with vacuum gas oil for second-generation fuel production in FCC units // Appl. Catalysis B: Envir. 2010. V. 96, № 3–4. P. 476–485. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2010.03.008
  21. Tang Z., Lu Q., Zhang Y., Zhu X., Guo Q. One step bio-oil upgrading through hydrotreatment, esterification, and cracking // Industrial & Engineering Chemistry Research. 2009. V. 48, № 15. P. 6923–6929. https://doi.org/10.1021/ie900108d
  22. Deng L., Yan Z., Fu Y., Guo Q.X. Green solvent for flash pyrolysis oil separation // Energy & fuels. 2009. V. 23, № 6. P. 3337–3338. https://doi.org/10.1021/ef9002268
  23. Park L.K.E., Ren S., Yiacoumi S., Ye X.P., Borole A.P., Tsouris C. pH neutralization of aqueous bio-oil from switchgrass intermediate pyrolysis using process intensification devices // Energy & Fuels. 2017. V. 31, № 9. P. 9455–9464. https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.7b00854
  24. Fogassy G., Thegarid N., Toussaint G., van Veen A.C., Schuurman Y., Mirodatos C. Biomass derived feedstock co-processing with vacuum gas oil for second-generation fuel production in FCC units // Appl. Catal. B Environ. 2010. V. 96, № 3–4. P. 476–485. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2010.03.008
  25. Дементьев К.И., Паланкоев Т.А., Кузнецов П.С., Абрамова Д.С., Ромазанова Д.А., Махин Д.Ю., Максимов А.Л. Влияние размерного фактора на активность цеолитов в реакции жидкофазного крекинга углеводородов // Нефтехимия. 2020. Т. 60, № 1. С. 34–43. https://doi.org/10.31857/S0028242120010062 [Dement’ev K.I., Palankoev T.A., Kuznetsov P.S., Abramova D.S., Romazanova D.A., Makhin D.Y., Maksimov A.L. Effect of size factor on the activity of zeolites in the liquid-phase cracking of hydrocarbons // Petrol. Chem. 2020. V. 60. P. 30–38. https://doi.org/10.1134/S0965544120010065]

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Curves of mass loss upon heating in an argon environment for the initial bio-oil and the upper and lower phases after neutralization, sample BN-16.

Download (109KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences