Καταλυτική υδρογονοεπεξεργασία σε τριφασικούς αντιδραστήρες για την παραγωγή βιοκαυσίμων

Η διατριβή αυτή εμπίπτει στη γενικότερη έρευνα της παραγωγής βιοκαυσίμων με καταλυτική υδρογονοεπεξεργασία σε τριφασικούς αντιδραστήρες. Η διείσδυση των βιοκαυσίμων στην αγορά των καυσίμων περνά από τη σταδιακή υποκατάσταση των πετρο-καυσίμων και οι δυνατότητες υποδοχής τους και επεξεργασίας τους από υπάρχουσες διϋλιστηριακές μονάδες αποτελούν κομβικό σημείο για τη βιομηχανική παραγωγή και εφαρμογή τους. Στην εργασία αυτή στοχεύεται η διερεύνηση της εφαρμογής της καταλυτικής υδρογονοεπεξεργασίας για την αποξυγόνωση ελαίων σε βιομηχανική κλίμακα. Η διερεύνηση περιλαμβάνει την εκτέλεση πειραματικών δοκιμών και την υπολογιστική προσομοίωση τριφασικών αντιδραστήρων εργαστηριακής και βιομηχανικής κλίμακας. Για τη συλλογή των πειραματικών δεδομένων χρησιμοποιήθηκαν εργαστηριακοί αντιδραστήρες μίνι-κλίμακας (εσωτερική διάμετρος 2.1 mm) και ημι-πιλοτικής κλίμακας (εσωτερική διάμετρος 2.54 cm). Μελετήθηκε η συμπεριφορά του αντιδραστήρα μίνι κλίμακας και με τα κινητικά πρότυπα που εξήχθησαν και από τα δυο μεγέθη εργαστηριακών αντιδραστήρων προσομοιώθηκε η λειτουργία αντιδραστήρων βιομηχανικής κλίμακας.Τα επιμέρους αντικείμενα της παρούσας διατριβής είναι : -Η διερεύνηση της συνεπεξεργασίας αεριελαίου και φοινικελαίου με εμπορικό καταλύτη CoMo/γ-Al2O3 σε τυπικές συνθήκες υδρογονοαποθείωσης προς αποθείωση του αεριελαίου και υδρογονοαποξυγόνωση του περιεχόμενου φυτικού ελαίου και την παραγωγή μίγματος πετρελαϊκού ντίζελ και πράσινου ντίζελ σε αντιδραστήρα βιομηχανικής κλίμακας. Η μελέτη περιλαμβάνει την πειραματική διερεύνηση της επίπτωσης της περιεκτικότητας της υγρής τροφοδοσίας σε φυτικό έλαιο στην υδρογονοαποθείωση και την υδρογονοκατανάλωση κατά την συνεπεξεργασία αεριελαίου και φυτικού ελαίου σε ημι-πιλοτικό αντιδραστήρα για την κινητική μοντελοποίηση των αντιδράσεων που λαμβάνουν χώρα κατά την διεργασία. Τα κινητικά πρότυπα χρησιμοποιήθηκαν για τη προσομοίωση της λειτουργίας ενός αδιαβατικού, βιομηχανικής κλίμακας αντιδραστήρα. -Η διερεύνηση της συμπεριφοράς μίνι κλίμακας αντιδραστήρα σειριακών σωματιδίων σε σπειροειδή και κατακόρυφη διαμόρφωση σε ταχείες αντιδράσεις υδρογονοεπεξεργασίας μελετώντας τον ως προς τα ρευστοδυναμικά χαρακτηριστικά, στην μεταφορά μάζας υγρού-στερεού και στην μεταφορά μάζας αερίου-υγρού, με διεξαγωγή ψυχρών και θερμών πειραμάτων, για την μελέτη της δυνατότητας εφαρμογής τους σε ταχείες αντιδράσεις υδρογονοεπεξεργασίας. -Η διερεύνηση της υδρογονοαποξυγόνωσης της φαινόλης ως συστατικού μοντέλου χαμηλής δραστικότητας του βιο-ελαίου της πυρολυμένης βιομάζας σε διάφορους αντιπροσωπευτικούς εμπορικούς και εργαστηριακούς καταλύτες. Η μελέτη περιλαμβάνει τη διεξαγωγή πειραμάτων σε μίνι κλίμακας σπειροειδή αντιδραστήρα και κινητική μοντελοποίηση της υδρογονοαποξυγόνωσης της φαινόλης. Παρουσιάζεται η δυνατότητα βιομηχανικής εφαρμογής υδρογονοεπεξεργασίας βιο-ελαίου σε μικρού μεγέθους αντιδραστήρα σταθερής κλίνης προς παραγωγή αποξυγονομένου προϊόντος υδρογονανθράκων για ανάμιξή του με κλάσματα πετρελαϊκής προέλευσης.