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

  • 259
  • 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

Hãng sx: Gester - Trung Quốc

Ứng dụng: Máy kiểm tra ma sát sợi thích hợp để đo hệ số ma sát tĩnh và hệ số ma sát động của sợi tơ với các vật liệu rắn khác nhau. Máy tính tự động tính toán hệ số ma sát với giá trị độ căng đầu vào và giá trị độ căng đầu ra bằng cách sử dụng công thức. Tiêu chuẩn: ASTM D 3108-2013, T/CNTAC 4-2017
Liên hệ

Hãng sx: Gester - Trung Quốc

- Dải đo: 0-200cN - Kích thước tối thiểu: 1cN - Hiển thị: (LED 4Digits) - Nguồn: DC 9V - Kích thước: 282x48x52mm (LxWxH)
Liên hệ

Hãng sx: Gester - Trung Quốc

Giới thiệu máy đo nồng độ formaldehyde Gester GT-C76 Máy kiểm tra hàm lượng formaldehyde được sử dụng để kiểm tra nhanh hàm lượng formaldehyde trong tất cả các loại hàng dệt, da, và lông thú.
Liên hệ

Hãng sx: Gester - Trung Quốc

Máy kéo sợi GT-AB19-12 một loạt các đơn vị thử nghiệm kéo sợi nồi cọc để kéo sợi bông, len, sợi tổng hợp hoặc hỗn hợp. Có sẵn trong các cấu hình khác nhau để tái tạo tất cả các điều kiện kéo sợi nồi cọc tiêu chuẩn.
Liên hệ

Hãng sx: Gester - Trung Quốc

Thiết bị kiểm tra độ mài mòn Gester GT-C20 được sử dụng để xác định hiệu suất vón vải trong mô phỏng mặc và điều kiện hoạt động bình thường, có thể được sử dụng cho các loại vải dệt kim và dệt thoi được sử dụng trong vải, vật liệu trang trí nội thất tectile và ô tô. Nó cần phải được phân loại bằng nội soi đánh giá, tủ đèn hoặc tương tự, và chồng ảnh.
Liên hệ

Hãng sx: Gester - Trung Quốc

Thiết bị kiểm tra lông tơ GESTER GT-C43C này chủ yếu được sử dụng để kiểm tra lông tơ của vịt hoặc con ngỗng. Thông số kỹ thuật Màn hình: 280mm x 356mm Khung: Auto Open 106mm x 153mm, (Phổ biến cho tấm phẳng và tay áo) Độ phóng đại: Ống kính có thể thay thế loại mùa thu: 72 lần Kích thước: 444mm x 406m x 457mm Cân nặng: 25kg
Liên hệ

Hãng sx: Gester - Trung Quốc

Ứng dụng: Máy kiểm tra độ thấm chất lỏng GT-CN07 có thể được sử dụng để xác định thể tích thấm lại của vật liệu vệ sinh. Tiêu chuẩn: GB/T 24218.14, ISO 9073-14, NWSP 70.7
Liên hệ

Hãng sx: Gester - Trung Quốc

Ứng dụng: Thiết bị kiểm tra khả năng cháy để kiểm tra thời gian cháy của bề mặt vải, đặc biệt là trên bề mặt có lông tơ (như vải nỉ, vải bông, vải tua rua hoặc bề mặt tương tự). Tính năng của máy kiểm tra khả năng cháy bề mặt vải - Đốt cháy bằng dây đốt. - Đầu đốt tự động định thời gian và hướng. - Thời gian đánh lửa có thể được đặt tùy ý từ 0 đến 99,99 giây. Và thời gian cháy được tự động ghi lại bằng màn hình kỹ thuật số.
Liên hệ

Hãng sx: Gester - Trung Quốc

Ứng dụng: Máy này áp dụng cho độ bền màu nhẹ, độ bền màu chống khí hậu, độ bền màu nhẹ & mồ hôi và thử nghiệm lão hóa nhẹ của hàng dệt, sơn, thuốc nhuộm, lớp phủ, cao su, nhựa, sàn gỗ, giấy và các vật liệu khác, máy có chức năng chống khí hậu khi tiếp xúc với mưa, xoay và phun sương. Tiêu chuẩn: GB/T 8427, GB/T 8430, GB/T 14576, GB/T 15102, GB/T 15104, ISO 105-B02/B04, ISO 12040, ISO 1134, ATCC TM 16, AATCC 169, ASTM D5010, ASTM D4303,1, JIS L0843, M&S C09/C09A
Liên hệ

Hãng sx: Gester - Trung Quốc

Giới thiệu máy kiểm tra đồ xù của vải Gester GT-C18 Máy kiểm tra đồ xù của vải được sử dụng để xác định đặc tính chắc và bám dính bề mặt của cả hai vật liệu dệt và dệt kim Đặc điểm nổi bật – Thiết kế đơn giản, vận hành thuận tiện hơn và dễ bảo trì. – Động cơ tốc độ đồng bộ truyền động hộp kiểm tra, đảm bảo tốc độ quay không đổi.
Liên hệ