Studentská vědecká konference

Byla vypracována rešerše zaměřená na kvalitu suroviny pro hydrokrakování na pevném katalytickém loži (HC) a pro fluidní katalytické krakování (FCC). Byly uvedeny základní analytické metody používané pro charakterizaci těchto surovin a popsány základní shody a podstatné rozdíly kvality suroviny pro obě technologie. Byly diskutovány důvody zjištěných rozdílných požadavků na kvalitu, zejména související s rozdílnými katalyzátory, technologickým uspořádáním obou procesů a obecnámi požadavky na kvalitu produktů. V experimentální sekci projektu byly analyzovány vlastnosti reálné suroviny používané pro výše uvedené technologie. Byly uvedeny normy a přístroje použité k analýze. V sekci výsledky a jejich diskuse byly uvedeny naměřené vlastnosti analyzovaných vzorků surovin a diskutovány zásadní shody a rozdíly. Výsledky byly porovnány s publikovanými údaji uvedenými v literární části projektu. V závěru projektu byla formulována doporučení pro optimalizaci kvality suroviny pro technologie HC a FCC v reálné rafinerii ropy.

Pyrolýzní bio-oleje představují atraktivní alternativní zdroj energie, paliv a cenných chemikálií, jejich složení a vlastnosti se však velmi liší dle použité suroviny. Cílem práce bylo provedení pyrolýzy vzorků celulózy, hemicelulózy a ligninů ze slámy, měkkého a tvrdého dřeva a následná analýza a diskuse vybraných fyzikálně-chemických vlastností bio-olejů v závislosti na použité surovině. Pyrolyzáty byly analyzovány normovanými metodami na stanovení čísla kyselosti (ASTM D664) a obsahu síry (ASTM D6667), dále byla provedena infračervená spektroskopie s Fourierovou transformací (FTIR) a stanovení obsahu vody. Těkavý podíl pyrolyzátů byl analyzován na plynovém chromatografu s hmotnostním detektorem (GC-MS). Netěkavá a vysokomolekulární frakce pyrolyzátů byla analyzována na vysokorozlišovacím hmotnostním detektoru typu orbitrap s využitím dvou ionizačních technik: chemické ionizace za atmosférického tlaku (APCI) a elektrospreje (ESI). Pyrolyzát z celulóz byl charakteristický vysokým obsahem vody, přítomností levoglukosanu a nízkým obsahem síry. Vlastnosti bio-oleje z hemicelulózy byly úzce spjaty se špatnou termickou stabilitou suroviny. Vzorky bio-olejů z ligninů se navzájem lišily především ve vlastnostech vycházejících z obsahu methoxy- a dimethoxy- fenolů v surovině.

Cílem této práce je zmapovat proces výroby oxidu uhelnatého (CO) z oxidu uhličitého (CO₂) a vodíku (H₂), včetně popisu reakcí, katalyzátorů a analýzy produktů. Hlavní zaměření je pak na zhodnocení potenciálu reverzní reakce vodního plynu (RWGS) na produkci udržitelných a nízkouhlíkových dieselových paliv pomocí Fischer-Tropschovy syntézy (FTS). Tato práce přináší nejen teoretické a technické poznatky, ale také přispívá k diskusi o budoucnosti energetických zdrojů a snižování emisí skleníkových plynů.

Snaha o využívání zdrojů energie s nízkou nebo nulovou uhlíkovou stopou vede k omezování konvenčních fosilních paliv a jejich náhradě obnovitelnými zdroji. Jednou z cest energetické transformace je příměs "uhlíkově neutrálního" vodíku k zemnímu plynu v distribuční síti. Do určité koncentrace vodíku lze tuto směs používat ve stávajících energetických zařízeních a domácích spotřebičích bez dodatečných technických úprav, takže přídavek vodíku nevyžaduje další investiční náklady na straně spotřebitele. Kromě zaměnitelnosti vodíkové směsi s čistým zemním plynem z hlediska užitných vlastností v energetických aplikacích je však také nutné ověřit, zda se příměsí vodíku významně nezhorší požárně-technické charakteristiky tohoto paliva. Příspěvek shrnuje výsledky výpočtu a stanovení mezí výbušnosti a dalších požárně-technických parametrů u zemního plynu s příměsí 10 a 20 % vodíku.

S platnými omezeními na chemické složení (obsah aromátů, zákaz přimíchávání tetraethylolova) automobilových benzinů je obtížné dosáhnout požadovaných kvalitativních požadavků, zejména dostatečně vysoké hodnoty oktanového čísla. Jedním z velmi efektivních způsobů, jak oktanové číslo zvýšit je izomerace lehkých benzinů, tedy katalytická konverze lineárních n-alkanů na rozvětvené iso-alkany, které poskytují mnohem vyšší hodnoty oktanového čísla. Klíčovým prvkem těchto procesů ovlivňujícím jejich celkovou účinnost je výběr správného katalyzátoru. V dnešní době jsou pro průmyslové aplikace izomerace používány zejména bifunkční katalyzátory, nejčastěji Pt nebo Pd nanesené na chlorované alumině, zeolitu nebo oxidu zirkoničitém. V rámci této práce byla popsána příprava nového katalyzátoru na bázi Pt nanesené na kysele modifikovaném znělci a jeho testování při izomeraci n-hexanu v autoklávu. Získané produkty budou z hlediska složení porovnány s produkty získanými při experimentech s využitím komerčního zeolitového katalyzátoru. Testy byly provedeny ve vsádkovém reaktoru, vzniklý izomerát a vedlejší plynné produkty byly analyzovány pomocí metod plynové chromatografie.  

Projekt byl zaměřen na využití analytických metod pro řízení jednotky atmosférické destilace ropy. Byla zpracována rešerše na téma pokročilého automatického řízení atmosférické destilace ropy (Advanced Process Control, APC). Byl vypracován přehled analytických metod používaných pro monitorování ropy a produkovaných frakcí (měřená veličina, norma stanovení, proč je veličina používána). V experimentální sekci byl popsán systém řízení a analytické metody pro reálnou, v současnosti provozovanou atmosférickou destilaci ropy. V sekci výsledky a jejich diskuse byly uvedeny rozhodující veličiny a výsledky analýz používaných pro řízení reálné atmosférické destilace ropy. Bylo diskutováno, jaké analýzy lze automatizovat a které je nezbytné provádět laboratorně, časový interval analýz a jak lze využití analytických informací pro řízení atmosférické destilace ropy dále zlepšovat.

Stanovení obsahu karbonylových sloučenin v bio-olejích získaných z pyrolýzy nebo hydrotermálního zkapalňování biomasy je klíčové pro odhad stability vzorku při skladování a návrhu vhodného hydrogenačního procesu. Složení bio-olejů z různých typů biomasy se však může výrazně lišit od bio-olejů ze dřeva, které byly využity pro vývoj Faixovy metody. Během tohoto výzkumu bylo odhaleno omezení této metody při analýze bio-olejů připravených z biomasy s vyšším obsahem bílkovin. Tyto bio-oleje jsou známé vysokým obsahem dusíku, který může být přítomen v podobě sloučenin, které mohou ovlivnit a zkreslit výsledky titračního stanovení obsahu karbonylů. V rámci této studie byly identifikovány dusíkaté interferenty a byl zaveden korekční krok pro přesné stanovení obsahu karbonylů. Tento nový přístup byl testován pro analýzu 13 surových bio-olejů s rozmanitým obsahem dusíku. Kromě surových bio-olejů bylo také analyzováno 5 hydrogenačně upravených bio-olejů z čistírenských kalů. Pro bio-oleje se zvýšeným obsahem dusíku obsahující méně než 0,5 mmol/g karbonylových skupin, může Faixova metoda bez korekčního kroku poskytovat nulové a v extrémních případech dokonce záporné hodnoty. Výsledky měření ukázaly, že implementace korekčního kroku je klíčová pro bio-oleje obsahující více než 2 %hm. dusíku.