Diplomové práce

DP1: Vývoj inovovaných Ru katalyzátorů pro zhodnocení 5-hydroxymethylfurfuralu získaného z biomasy

Vedoucí práce: doc. Ing. David Kubička, Ph.D. MBA
Konzultant: Ing. Jaroslav Aubrecht, Ph.D.

Stručná anotace:
Diplomová práce je zaměřena na katalytické zhodnocení produktů z biomasy. Zpracováním biomasy lze selektivně získat některé látky, například 5-hydroxymethylfurfural (HMF), mající široké potenciální využití. Cílem práce je vyvinout různé katalyzátory na bázi Ru pro konverzi HMF na produkty s vyšší přidanou hodnotou. Diplomová práce je založena na vývoj katalyzátorů pro danou reakci, kdy budou sledovány a optimalizovány podmínky syntézy katalyzátorů a bude provedena detailní charakterizace katalyzátorů. Ta poslouží k popsání fyzikálně-chemických vlastností katalyzátorů a v závislosti na provedených katalytických experimentech i k popsání vlivu na aktivitu a selektivitu katalyzátorů.

DP2 Katalytická deoxygenace modelových kyslíkatých sloučenin a jejich směsí

Vedoucí práce: Ing. Bogdan Shumeiko, Ph.D.
Konzultant: Ing. David Kubička, Ph.D. MBA

Stručná anotace:
Diplomová práce je zaměřena na efektivní zhodnocení obnovitelných surovin díky zvýšení účinnosti deoxygenačních katalyzátorů a přispívá k naplnění „Zelené dohody pro Evropu“. Cílem práce je popsat, jak se během deoxygenace ovlivňují různé typy kyslíkatých látek, konkrétně fenoly a estery. Díky nalezení a pochopení vztahu mezi složením reakční směsi a konverzí kyslíkatých látek na žádané uhlovodíky bude možné optimalizovat složení a aktivitu deoxygenačních katalyzátorů. To přispěje k efektivnějšímu zpracování komplexních směsí kyslíkatých látek na pokročilá biopaliva. Diplomová práce je založena na běžícím výzkumném projektu a zahrnuje přípravu a charakterizaci nosičových NiMo katalyzátorů a jejich následné testování v deoxygenaci modelových směsí kyslíkatých látek.

DP3 Hydrogenační zpracování pyrolyzátů z odpadních plastů  (stejná BP)

Vedoucí práce: Ing. Petr Straka, Ph.D.
Konzultant:

Stručná anotace:
V rámci ČR je ročně vyprodukováno více než 400 tis. tun plastových odpadů. Z tohoto množství je v rámci ČR cca 37 % hm. využito pro materiálovou recyklaci a 18 % hm. využito energeticky, tj. pro výrobu tepla anebo elektrické energie. Zbytek plastového odpadu (cca 45 % hm.) se energeticky nevyužívá ani nerecykluje. Jednou z možností materiálového využití odpadních plastů a pryže z pneumatik je jejich pyrolýzní zpracování na kapalný produkt, tzv. pyrolyzát, který je nutné pro jeho začlenění do rafinérského průmyslu hydrogenačně zpracovat. Náplní práce bude výzkum mírného a hlubokého hydrogenačního zpracování pyrolyzátů z odpadních plastů. Bude studován vliv typu odpadního plastu vstupujícího na pyrolýzu na složení pyrolýzního oleje. Dále bude zkoumán vliv reakčních podmínek hydrogenačního zpracování pyrolýzního oleje na složení plynných a kapalných produktů a jejich vybrané fyzikálně-chemické parametry. Hydrogenační experimenty budou provedeny na testovací katalytické jednotce s pevným ložem katalyzátoru.

Práce bude rozdělena na následující výzkumná témata:
Porovnání vlivu typu pyrolyzovaného plastu na složení pyrolýzního oleje
Porovnání složení produktů hydrogenace pyrolyzátů na základě složení vstupní suroviny pro pyrolýzu 

DP4 Komplexní materiálové využití odpadních fotovoltaických panelů

Vedoucí práce: Ing. Petr Straka, Ph.D.
Konzultant:

Stručná anotace:
Cílem diplomové práce bude studium možnosti materiálového využití odpadních fotovoltaických panelů (dále jen FVP) pomocí procesu pyrolýzy. FVP jsou složeny z kovů (především měď, cín, stříbro), polymerů (především EVA a PVF) a křemíku. Pyrolýza bude prováděna na vsádkové laboratorní automatické pyrolýzní jednotce na pracovišti ústavu 215. Pyrolýza FVP by měla umožnit velice efektivně oddělit kovy, produkty rozkladu polymerů (kapalné i plynné) a pevný zbytek obsahující převážně křemík a uhlík. V rámci diplomové práce budou zkoumány různé režimy pyrolýzy s cílem dosažení maximální přeměny fluoru na látky využitelné v dalších průmyslových odvětvích. Dále budou zkoumány možnosti průmyslového využití kapalných a plynných produktů z rozkladu polymerů přítomných v FVP, přičemž se předpokládá jejich využití v petrochemickém průmyslu při výrobě základních chemikálií jako etylen, propylen, butadien, benzen) ze kterých jsou navazujícími procesy vyráběny finální petrochemické produkty, tj. polyetylen (PE), polypropylen (PP), polystyren (PS), apod. Stejně tak bude posouzena i možnost využití kapalných produktů z pyrolýzy FVP v rafinérském průmyslu. Průmyslové využití pevného zbytku pyrolýzy FVP bude diskutováno na základě jeho přesného chemického složení.

DP5 Optimalizace suroviny pro izomerizaci lehkého benzín

Vedoucí práce: Ing. Hugo Kittel, CSc., MBA
Konzultant:

Stručná anotace:

Práce se zaměří na charakteristiku podstatných faktorů, které ovlivňují současné a budoucí využití technologie izomerizace lehkých benzínů k výrobě automobilového benzínu v reálné rafinérii ropy a na optimalizaci suroviny pro izomerizaci. Rešerše bude zaměřena na nejnovější poznatky týkající se surovin pro izomerizaci, včetně alternativních, vývoje katalyzátorů, designu průmyslových jednotek izomerizace a roli izomerátu při výrobě automobilového benzínu. Budou uvedeni významní licensoři procesu a příklady jednotek nově uvedených do provozu. Bude analyzováno frakční a chemické složení primárního benzínu z ropy jako zdroje lehkého benzínu a frakcí získaných jeho redestilací. Budou diskutována chemická individua vyskytující se v surovině, rozhodující z hlediska množství a kvality suroviny pro izomerizaci. Budou navržena řešení, jak množství a kvalitu suroviny zlepšit. Výsledky bude možné uplatnit v reálné technologii výroby izomerátu v rafinérii ropy.

DP6 Využití těžkého cyklového oleje (HCO) z FCC jako suroviny pro hydrokrakování

Vedoucí práce: Ing. Hugo Kittel, CSc., MBA
Konzultant:

Stručná anotace:
Práce se zaměří na vlastnosti a využití těžkých frakcí z technologie FCC obecně a těžkého cyklového oleje (HCO) speciálně. Rešerše bude zaměřena na nejnovější poznatky a aktivity licensorů technologie v tomto směru a zejména na možné synergie mezi technologiemi FCC a hydrokrakování. Budou analyzovány základní vlastnosti HCO jako potenciální suroviny pro hydrokrak. Budou navrženy podmínky a realizován experiment hydrokrakování HCO v laboratorní průtočné jednotce a vyhodnoceny výsledky tohoto experimentu – výtěžky a kvalita hydrokrakových frakcí. Na základě poznatků z rešerše, analýzy vlastností HCO a testu v laboratorní jednotce bude diskutována vhodnost HCO jako suroviny pro hydrokrakování.  Výsledky bude možné uplatnit v reálné technologii hydrokrakování.

DP7 Korozní agresivita paliv obsahujících ABE směs

Vedoucí práce: Ing. Lukáš Matějovský, Ph.D.
Konzultant:

Stručná anotace:
Butanol vyráběný kvasnou technologií z biomasy je považován za biopalivo 2. generace a za vhodnou náhradu ropného benzínu. Butanol může být například vyráběn tzv. kvasným proces ABE, kde vedle n-butanolu vzniká aceton a ethanol. ABE směs může být potencionálně využívána buď v čisté podobě, nebo ve směsi s ropným palivem. Náplní bakalářské práce bude otestovat agresivitu čisté ABE směsi a několika směsí s ropným benzínem na oceli tř. 11 pomocí elektrochemických metod (elektrochemická impedanční spektroskopie, polarizace, OCP).

DP8 Inhibice koroze oceli v prostředí benzinových paliv obsahujících směs ABE

Vedoucí práce: Ing. Lukáš Matějovský, Ph.D.
Konzultant:

Stručná anotace:
Butanol vyráběný kvasnou technologií z biomasy je považován za biopalivo 2. generace a za vhodnou náhradu ropného benzínu. K výrobě butanolu lze používat tzv. kvasný proces ABE, kde vedle n-butanolu vzniká také aceton a ethanol. Existují návrhy, které představují ekologičtější variantu využití, neseparovat jednotlivé složky ABE směsi, ale celou ABE směs použít jako čisté palivo či ve směsi s ropným palivem. Vzhledem k tomu, že složky ABE jsou polární a mají odlišné fyzikální vlastnosti než ropná paliva, může docházet ke snížení materiálové kompatibility kovových součástí palivové soustavy, či výrobního, přepravního a skladovacího zařízení, kde hlavním konstrukčním materiálem bývá uhlíková ocel. Náplní diplomové práce bude otestovat agresivitu směsi ABE a několika dalších směsí s ropným benzínem na oceli tř. 11, dále bude otestována inhibiční účinnost koroze několika aminů (např. diethylentriamin, piparzin, triethyletetraamin, hexamethylendiamin). Agresivita palivových směsí a účinnost inhibitorů koroze bude hodnocena pomocí elektrochemických (elektrochemická impedanční spektroskopie, polarizace, OCP) a expozičních gravimetrických metod.

DP9: Stanovení nového evropského značkovače v palivech

Vedoucí práce: Ing. Miloš Auersvald, Ph.D.
Konzultant:

Stručná anotace:
Významnou část ceny motorových paliva tvoří spotřební daň. V případě, že je palivo prodáváno bez této daně, je nutné ho pro tyto případy odpovídajícím způsobem označit, aby nedošlo k jeho záměně s palivy, která dani podléhají. Z tohoto důvodu jsou například lehké topné oleje barveny a značkovány. Butylphenyl ether byl v EU vybrán jako nový značkovač vybraných paliv nepodléhajících spotřební dani. Přechodné období, kdy se kdy lze využívat jak starý (solvent yellow 124), tak nový značkovač začalo 1. 1. 2022, od 30. 6. 2023 se bude povinně používat již pouze nový značkovač. S ohledem na to, že obsah značkovače v palivu je na úrovni jednotek mg·kg^-1, stanovit jeho koncentraci není zcela jednoduché. Aktuálně existuje patentovaná metoda využívající multidimenzionální (tzv. heart-cutting) plynovou chromatografii. S ohledem na polaritu butylphenyl etheru se jako vhodná alternativní technika jeví metoda založená na separaci polární frakce z nafty, zakoncentrování a analýze vzorku pomocí GC-MS v SIM modu, případně pomocí GC-FID. Náplní práce bude vývoj analytické metody zahrnující optimalizaci separačního kroku pomocí kapalinové adsorpční chromatografie, optimalizaci analytické koncovky a ověření aplikovatelnosti metody na různých vzorcích.