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

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

  • 224
  • Advanced measurement instruments (AMI) - Mỹ
  • 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:

Tập tin PDF:

Sản phẩm cùng loại

MSP

Hãng sx: RAPID (Labortex)

Model MSP, hoạt động liên tục để hấp vải in hoặc sau khi xử lý vải nhuộm trong hơi nước bão hòa lên đến 102℃±2℃. * Tất cả đều làm bằng thép không gỉ * Kích thước mẫu: Rộng tối đa 300mm (model MSP-300) Rộng tối đa 600mm (model MSP-600) Không giới hạn chiều dài. * Thời gian lưu trong buồng hơi: 3-18 phút (tốc độ khác theo yêu cầu) * Tùy chọn hơi nước nhiệt độ cao trong buồng bằng bộ điều khiển nhiệt độ và thiết kế gia nhiệt bằng điện.
Liên hệ

Hãng sx: RAPID (Labortex)

ROBOT DOSER là hệ thống định lượng phòng thí nghiệm thiết kế không ống để có độ chính xác tối ưu trong quá trình chuẩn bị bể nhuộm.
Liên hệ

Hãng sx: RAPID (Labortex)

AUSTOCK Pro replaces traditional labor intensive method of preparing stock solution standards. At the time of solution making, there is no need to add a specified amount of dyestuff, AUSTOCK Pro can automatically adjust the total solution volume according to the amount of dye added to achieve the correct concentration. As AUSTOCK PRO is computer controlled, the degree of accuracy achieved is without parallel.
Liên hệ

Hãng sx: RAPID (Labortex)

"TỦ NHUỘM", thiết kế dạng sàn có ngăn kéo tích hợp, được sử dụng để lưu trữ tất cả các loại thuốc nhuộm trong phòng thí nghiệm. có thể kết hợp với "Hệ thống định lượng phòng thí nghiệm, EZ DOSER" của chúng tôi để tránh người vận hành lấy nhầm thuốc nhuộm khi pha chế dung dịch gốc.
Liên hệ

Hãng sx: RAPID (Labortex)

EZ DOSER (thiết kế ba trong một), hệ thống định lượng phòng thí nghiệm mới nhất, nguyên lý hoạt động của việc phân phối công thức dựa trên phép đo thể tích bằng cách sử dụng một ống nhỏ giọt robot tiên tiến, bên cạnh việc phân phối công thức, sản phẩm này còn tích hợp với hệ thống pha chế và khuấy dung dịch gốc, mỗi chức năng có thể hoạt động độc lập và chính xác. EZ DOSER là một thiết bị không thể thiếu trong phòng thí nghiệm nhuộm để tăng khả năng tái tạo của nhuộm số lượng lớn.
Liên hệ

Hãng sx: RAPID (Labortex)

Máy khuấy từ loại từ, chạy bằng động cơ DC24V, đơn giản và dễ sử dụng, phù hợp với mọi ứng dụng khuấy.
Liên hệ

Hãng sx: RAPID (Labortex)

The routine work in color laboratory including stock solution preparation and recipe dispensing process, our CCK 40 system can function independently for both process. Due to compact design, affordable cost, extremely precise, easy operation etc., CCK 40 system particularly suitable for Dyestuff company, R&D, QC department, Institute, small scale dyeing laboratory etc.
Liên hệ

Hãng sx: RAPID (Labortex)

ECO DYER là máy nhuộm phòng thí nghiệm dẫn nhiệt bằng điện, thiết kế dẫn nhiệt tiên tiến loại bỏ hoàn toàn những nhược điểm hiện có của cả máy nhuộm loại Glycerin và loại Hồng ngoại, không chỉ tích hợp những ưu điểm của máy nhuộm loại Glycerin mà còn cung cấp các tính năng của máy nhuộm loại Hồng ngoại.
Liên hệ

Hãng sx: RAPID (Labortex)

RAPID COLOR là máy nhuộm phòng thí nghiệm linh hoạt và kinh tế nhất, phù hợp cho mục đích chung của phòng thí nghiệm trong điều kiện nhiệt độ cao, chẳng hạn như thử nghiệm nhuộm theo công thức, thử nghiệm độ bền giặt và các ứng dụng R&D có liên quan. Máy được trang bị hệ thống kiểm soát nhiệt độ hiện đại và có nhiều kích cỡ nồi có sẵn. Polyethylene glycol loại 400 (Glycerin) sẽ được sử dụng làm môi trường gia nhiệt để đảm bảo gia nhiệt an toàn và đều mà không có khói quá mức.
Liên hệ

Hãng sx: RAPID (Labortex)

OSCI COLOR là máy tiện lợi dùng để nhuộm mẫu ở nhiệt độ khí quyển, có thể thêm hóa chất trong quá trình thử nhuộm. Các hoạt động nhuộm ở nhiệt độ lên đến 80°C sử dụng nước để truyền nhiệt. Đối với nhiệt độ trên 80°C, Glycerin (polyethylene glycol) được sử dụng để truyền nhiệt.
Liên hệ