Thesis (M.Sc.)-Cairo University, 2023.

Bibliography: pages 108-127.

Bio-jet fuel produced from bio resources received considerable attention since they
offer the potential to diversify energy supplies while mitigating the environmental
impact of aviation. Bio jet fuel derived via catalytic hydroprocessing of fatty acids is
becoming a promising alternative energy, and has been currently a commercially
available technique. The recent studies focused on finding an appropriate catalyst to
produce the kerosene-type bio jet fuel range products (C8-C16) with high alkanes
after further cracking and isomerizing which can serve as the blend stocks for aviation
fuel. In this study, A deoxygenation Pt/Cl-Al2O3 and
hydroisomerization/hydrocracking Ni/ZSM-5 catalysts are prepared and
characterized using various techniques, including XRD, TEM, SEM, FTIR, XPS
surface area, and pore size measurements. Among the various feedstocks for bio-jet
production, palm kernel oil (PKO) can be highlighted as most of its fatty acids are in
the jet fuel range. However, bio-jet fuels typically have poor cold flow characteristics.
Therefore, the purpose of this study was to convert PKO into bio-jet fuel range (C8-
C16) with a high iso alkane content. Here, a novel one-stage process is conducted for
the production of jet fuel range alkanes from PKO compared with a two- stage
(sequential) process where the deoxygenation could be carried out in a separate
reactor prior to the upgrading step. This investigation examined the composition and
physicochemical characterization of PKO and bio-jet fuel products, according to
international standards. Gas chromatography was used to identify the hydrocarbons
in the feedstock and the products. The results demonstrated that Pt/Cl-Al2O3 exhibited
complete deoxygenation conversion efficiency at 400°C, in the 1st stage of sequential
two-stage process. The proposed Pt/Cl-Al2O3||Ni/ZSM-5 bi-layer catalysts in a one-
stage process provided satisfactory results, with a conversion rate of 96%. The
primary component of the resulting bio-jet fuel was alkanes in the C8-C16 range, with
an iso/n-alkane ratio of 2 and a proportion of 75.6 wt.%. Interestingly, the produced
bio-jet fuel used in the one step strategy has significant potential for use as a blend
stock to enhance the properties of traditional jet fuels.

حظي وقود الطائرات الحيوية المنتج من الموارد الحيوية باهتمام كبير لأنه يوفر إمكانية تنويع إمدادات الطاقة مع تخفيف الأثر البيئي للطيران. أصبح وقود الطائرات الحيوي المشتق عن طريق المعالجة الهيدروجينية الحفزية للأحماض الدهنية طاقة بديلة واعدة، وقد أصبح حاليًا تقنية متاحة تجاريًا. ركزت الدراسات التي أجريت مؤخرًا على إيجاد محفز مناسب لإنتاج منتجات مجموعة وقود الطائرات الحيوية من نوع الكيروسين (C8-C16) ذات الألكانات العالية بعد المزيد من التكسير والأيزومرة والتي يمكن أن تكون بمثابة مخزون مزيج لوقود الطائرات. في هذه الدراسة، تم تحضير محفزات إزالة الأكسجين من البلاتنيوم المحمل على أكسيد الألمونيوم المعالج بالكلور ومحفز الأزمرة/التكسير الهيدروجيني النيكل المحمل علي الزيولايت وتوصيفيها باستخدام تقنيات مختلفه بما في ذلك حيود الأشعة السينية، والمجهر الإلكتروني النافذ، والمجهر الإلكتروني الماسح، طيف الأشعة الإلكتروضوئية، وقياسات مساحة السطح، وقياسات حجم المسام. ومع ذلك فإن وقود الطائرات الحيوية عادة ما يكون له خصائص تدفق بارد ضعيفة. لذلك، كان الغرض من هذه الدراسة هو تحويل زيت نواة النخيل إلى مجموعة وقود الطائرات الحيوية ذات المحتوي العالي من الايزو ألكان. هنا، يتم إجراء عملية جديدة مكونة من مرحلة واحدة لإنتاج ألكانات مجموعة وقود الطائرات مقارنة بعملية مكونة من مرحلتين (متتابعة) حيث يمكن إجراء إزالة الأكسجين من زيت نواة النخيل في مفاعل منفصل قبل خطوة الترقية. تناول هذا البحث التركيب والتوصيف الفيزيائي والكيميائي لزيت نواة النخيل ومنتجات وقود الطائرات الحيوية، وفقاً للمعايير الدولية. تم استخدام كروماتوغرافيا الغاز لتحديد الهيدروكربونات في المواد الأولية والمنتجات. أظهرت النتائج أن البلاتنيوم المحمل علي أكسيد الالمونيوم المعالج بالكلور أظهر كفاءة كاملة في تحويل إزالة الأكسجين عند 400 درجة مئوية، في المرحلة الأولى من العملية المتسلسلة المكونة من مرحلتين. قدمت المحفزات ثنائية الطبقة من البلاتنيوم المحمل على أكسيد الألمونيوم المعالج بالكلور ومحفز النيكل المحمل علي الزيولايت المقترحة في العملية ذات المرحلة الواحدة نتائج مرضية، مع معدل تحويل قدره 96%. كان المكون الأساسي لوقود الطائرات الحيوية الناتج هو الألكانات الموجودة في النطاق، بنسبة الأيزو/الألكانات العادية 2 ونسبة 75.6% بالوزن من كمية المنتجات. ومن المثير للإهتمام، أن وقود الطائرات الحيوية المنتج باستخدام استراتيجية الخطوة الواحدة لديه إمكانات كبيرة للاستخدام كمخزون مزيج وقود لتعزيز خصائص وقود الطائرات التقليدية.

Issued also as CD

Text in English and abstract in Arabic & English.