Hệ thống lò phản ứng BenchCAT cho ứng dụng nhiên liệu sinh học

Lượt xem:
1770
Thương hiệu:
Advanced measurement instruments (AMI) - Mỹ
Giá:
Liên hệ

● Hệ thống lò phản ứng hoàn toàn có thể tùy chỉnh và cấu hình: cổng khí, nhiệt độ và áp suất.

● Xử lý năng suất cao với công suất lên đến 16 trạm.

● Hệ thống lò phản ứng được thiết kế riêng cho phản ứng xúc tác với kỹ thuật chuyên biệt.

Introduction

AMI has extensive experience in the design and construction of BenchCAT reactors for biofuel applications. The study of biofuel processes has become a significant area of research in recent years. Although still largely in the research stage, substantial progress is being made, making the development of a commercial process likely in the near future.

Biofuel is a broad term referring to any fuel not derived from fossil sources. In its simplest form, it can be ethanol produced from sugarcane or corn via fermentation. However, alcohol-based fuels lack the energy density of conventional fossil fuels like gasoline or diesel. Current efforts are focused on developing biofuels that closely resemble gasoline or diesel in their properties and performance.

Biofuels can be derived from various sources, including municipal waste, wood chips, soybeans, and algae. Depending on the source, a different process and thus different reactor design and conditions are used. Below, we explore three processes for the production of biofuels in which AMI has participated with a BenchCAT reactor design and construction.

Features

Via Gasification of Biomass

The Fischer-Tropsch (F-T) process is perhaps the oldest and most well-known method for producing synthetic fuels1. The original process was developed in the 1920s and 1930s and was commercialized in Germany by the late 1930s. The F-T process was to produce fuel for both automobiles and military equipment.

The F-T process can be utilized to generate biofuels from nearly any carbon-containing biomass, including municipal waste, wood chips, celluloid grasses, and more. The first step in such a process is the gasification of the biomass to form Syngas (H₂+CO). This Syngas is then converted into hydrocarbons through the F-T process using a catalyst, typically iron or cobalt. By carefully controlling key process parameters -such as temperature, pressure, ratio of H2 to CO-the product composition can be controlled. The F-T process can yield a wide range of hydrocarbons, from light gases to heavy waxes.

Biomass -> Gasification -> Syngas -> F-T -> Fuel

Figure 1 illustrates a typical F-T BenchCAT reactor designed by AMI. The four gases include hydrogen and carbon monoxide (Syngas), nitrogen as a diluent, and argon as an internal standard for analysis. The reactor is designed to operate at temperatures up to 400°C and pressures up to 1,500 psig, although typical operating conditions are lower. The system includes three separators to facilitate product collection:

1. The first separator, maintained at approximately 150°C, collects heavier products, such as waxes.
2. The second separator, set at 80°C, captures mid-range hydrocarbons and some water.
3. The third separator, kept at room temperature, collects lower-end hydrocarbons along with a significant amount of water.
All separation processes occur at the reactor’s operating pressure, ensuring efficient product recovery.

AMI Instruments BenchCATs for Biofuels

Figure1 Schematic of typical F-T BenchCAT reactor.

From Alcohols

As previously discussed, alcohols can be classified as biofuels, though they possess a lower energy density compared to conventional hydrocarbon fuels. Alcohols are readily synthesized through the fermentation of sugar- or starch-rich biomass. They then can be converted to more conventional fuels via catalytic condensation processes. For example, a gasoline range product can be obtained by reacting lower chain alcohols over a zeolite, such as ZSM-5², whereas higher range products can be obtained using base catalyzed aldol condensation³.

Starch-Containing Material -> Alcohols -> Condensation-> Fuel

These processes can be conducted in a more-or-less conventional fixed bed reactor. Figure 2 depicts such a reactor that could be used for alcohol condensation. A pump is used to feed the liquid alcohols, and both the gas and the liquid feed pass through preheaters prior to entering the reactor. A heat exchanger and gas-liquid separator are in the high-pressure zone. Gas products flow out from the top of the separator while the liquid products are withdrawn from the bottom. Level sensing and automatic valves can be used to fully automate the process.

AMI Instruments BenchCATs for Biofuels

Schematic of BenchCAT reactor suitable for studies.

Via Trans-Esterification

Biofuels can also be produced by trans-esterification of oils or lipids with a simple alcohol such as methanol. This reaction has been reported using various sources of lipids, such as rapeseed oil, soybean oil, used vegetable oil, and algae oil. In a catalytic reaction, the catalyst is a base, typically NaOH. The reaction can also be carried out in the presence or absence of a catalyst at supercritical conditions⁴.

Bio-Oil -> Catalytic or Supercritical Reaction with Methanol -> Fuel

Figure 3 is a schematic of a reactor that can be used for both catalytic and supercritical esterification of oils.

Figure 4 (back page) shows a photograph of the reactor. This particular reactor is rated at 350°C and 350 bar (ca. 5200 psig) or 700°C at room temperature. The higher temperature rating is used to pretreat the catalyst. The tubular reactor is constructed of Inconel metal in order to achieve these dual conditions. Note that in this reactor, the pressure reduction occurs before the product collection.

AMI Instruments BenchCATs for Biofuels

Figure3 Schematic of BenchCAT reactor for supercritical trans esterification of lipids.

AMI Instruments BenchCATs for Biofuels

Figure4 BenchCAT reactor for supercritical trans-esterification of lipids.

In summary, no matter what your specifications are for automated, research-quality reactors, AMI has the technical and scientific expertise to meet your needs. We have extensive experience in the fields of catalytic science, catalyst characterization, and reactions. These descriptions of BenchCAT reactors suitable for biofuel research are one example of this experience.

1. For a summary of the F-Tprocess see, for example:
https://www.fischer-tropsch.org/primary_documents/presentations/acs2001_chicago/chic_slide01.htm

2. C.D. Chang, Methanol to Gasoline and Olefins, Chemical Industries, 57, p. 133 (1994).

3. www.virent.com/BioForming/Virent_Technology_Whitepaper.pdf

4. S. Saka and D. Kusdiana , Biodiesel Fuel from Rapeseed Oil As Prepared in Supercritical Methanol, Fuel, 80, p. 225 (2001)

Tập tin PDF:

Sản phẩm cùng loại

Chi tiêt Xem nhanh

Tỷ trọng kế để bàn Benchtop Density Meter DMA

Hãng sx: Anton Paar

Kết quả với độ chính xác bốn chữ số trong 20 giây Đo lường một chạm: Đo lường chỉ với một nút bấm U-Dry: Đo lường khô dễ dàng bằng cách quét tay Bơm tiêm và đèn báo trạng thái Có thể kết hợp với hơn 30 mô-đun cho một hệ thống đo lường Điền tự động và rửa qua loạt Xsample

Liên hệ

Chi tiêt Xem nhanh

Máy đo tỉ trọng DMA 4200 M

Hãng sx: Anton Paar

Máy đo tỉ trọng cho mẫu dầu mỏ nặng Tuân thủ theo tiêu chuẩn ASTM D4052, ASTM D5002, và ASTM D8188 Đo nhanh hơn 10 lần so với phương pháp thủ công như dùng bình tỉ trọng pycnometers (ASTM D70) Dung tích mẫu nhỏ từ 2 mL đến 3 mL; dễ dàng để vệ sinh

Liên hệ

Chi tiêt Xem nhanh

Máy đo tỷ trọng cầm tay DMA 35

Hãng sx: Anton Paar

Kiểm tra chất lượng tại hiện trường, ví dụ như đối với rượu vang và dịch nho (°Brix, °KMW, Oechsle, Baumé) Kiểm tra độ đậm đặc của nước bia và lượng chiết xuất rõ (°Plato) Biểu đồ lên men cho từng thùng trực tiếp trên màn hình Một thiết bị thay thế tất cả các tỷ trọng kế thủy tinh tại nơi làm việc

Liên hệ

Chi tiêt Xem nhanh

Máy đo tỷ trọng cầm tay DMA 35 Basic

Hãng sx: Anton Paar

Máy đo tỷ trọng kỹ thuật số cấp độ đầu vào Máy đo tỷ trọng nhỏ gọn và di động, chỉ 345 g Lý tưởng cho việc sử dụng trong những không gian hạn chế hoặc các mẫu khó tiếp cận. Kết quả chỉ trong vài giây từ chỉ 2 mL mẫu Vừa với túi cargo của bạn

Liên hệ

Chi tiêt Xem nhanh

Máy phá mẫu bằng vi sóng Multiwave

Hãng sx: Anton Paar

Một hệ thống phá mẫu vi sóng đơn cho bất kỳ ứng dụng nào Các bình với công nghệ SmartVent xử lý áp suất quá áp cho bạn Tham số phá mẫu cao cấp – lên đến 300 °C và 100 bar Cảm biến thông minh cho kết quả đáng tin cậy và nhất quán Các tính năng an toàn đã được chứng nhận giữ cho người vận hành an toà

Liên hệ

Chi tiêt Xem nhanh

Hệ thống phá mẫu bằng vi sóng Multiwave

Hãng sx: Anton Paar

Liên hệ

Chi tiêt Xem nhanh

Hệ thống phá mẫu vi sóng Anton Paar Multiwave

Hãng sx: Anton Paar

Liên hệ

Chi tiêt Xem nhanh

Hệ thống phá mẫu vi sóng Multiwave

Hãng sx: Anton Paar

Liên hệ

Chi tiêt Xem nhanh

Máy đo lưu biến ngẫu lực trộn Rheometer Brabender MetaStation

Hãng sx: Brabender (Anton Parr) - Đức

Động cơ cho máy trộn nhỏ, máy đùn đồng trục đơn và đôi Có thể sử dụng như thiết bị để bàn nhờ vào thiết kế nhỏ gọn Kiểm soát tốc độ: 0,2 phút-1 đến 185 phút-1 với mô-men xoắn tối đa 200 Nm Bộ điều khiển và lái thông minh để có được kiến thức sâu về quy trình MetaBridge để phân tích các biến quá trình phụ thuộc theo thời gian

Liên hệ

Chi tiêt Xem nhanh

Máy kiểm tra đặc tính vật lý của bột nhào Brabender ExtensoGraph

Hãng sx: Brabender (Anton Parr) - Đức

Các thử nghiệm độ giãn nở của bột tuân thủ tiêu chuẩn ở đơn vị ExtensoGraph (EU) Kiểm tra các quy trình lên men bột dưới điều kiện thực tế Hệ thống gọn nhẹ cho tất cả các bước công việc, với máy tính tích hợp và màn hình cảm ứng Dữ liệu trong tầm tay bạn từ bất kỳ thiết bị nào vào bất kỳ thời điểm nào với MetaBridge OS Lập bản đồ thực tế về ảnh hưởng của các chất phụ gia đối với tính chất của bột

Liên hệ