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

  • 1781
  • 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: Labthink - Trung Quốc

Máy kiểm tra tốc độ truyền oxy/hơi nước C403M dựa trên nguyên lý kiểm tra của cảm biến oxy điện hóa và cảm biến hơi nước hồng ngoại. Hệ thống được thiết kế và sản xuất theo các tiêu chuẩn như ASTM D3985, ASTM F1249 và ISO 15106-2. Nó cung cấp giải pháp kiểm tra tích hợp độ chính xác cao cho tốc độ truyền hơi nước và oxy của các vật liệu có rào cản cao và trung bình. Hệ thống được ứng dụng rộng rãi trong dược phẩm, thực phẩm, thiết bị y tế, hóa chất tiêu dùng hàng ngày, quang điện, điện tử và các lĩnh vực khác, giúp phát hiện chính xác hiệu suất truyền oxy và hơi nước của màng, bao bì, tấm và các vật liệu liên quan.
Liên hệ

Hãng sx: Labthink - Trung Quốc

Máy phân tích khí trong không gian kín C650H có thiết kế cấu trúc chuyên nghiệp và cảm biến độ chính xác cao, cho phép xác định chính xác và thuận tiện hàm lượng O2 trong các túi kín, chai, lon và các vật chứa bao bì rỗng khác. Đồng thời, với việc lựa chọn các phụ kiện thử nghiệm, máy cũng có thể kiểm tra CO2. Máy phù hợp cho dây chuyền sản xuất, nhà kho, phòng thí nghiệm và các môi trường khác để nhanh chóng và chính xác đánh giá hàm lượng O2 và CO2 trong khí, từ đó hướng dẫn sản xuất.
Liên hệ

Hãng sx: Labthink - Trung Quốc

Dựa trên nguyên lý thử nghiệm của phương pháp phân hủy chân không, được thiết kế và sản xuất theo tiêu chuẩn ASTM F2338 và các tiêu chuẩn khác. Nó phù hợp chuyên nghiệp để phát hiện rò rỉ lọ thuốc và phát hiện rò rỉ theo dõi ống thuốc, chai lọ đựng thuốc, chai truyền dịch, ống tiêm đã nạp sẵn và các bao bì dược phẩm khác.
Liên hệ

Hãng sx: Labthink - Trung Quốc

- Máy cầm tay, đo nhanh và chính xác nồng độ khí oxygen và carbon dioxide (CO2 – tùy chọn) trong bao gói kín, chai và lon - Sử dụng các cảm biến và bơm chính xác của các nhà sản xuất nổi tiếng thế giới
Liên hệ

Hãng sx: Labthink - Trung Quốc

Thiết bị kiểm tra momen lực NJY-20 được thiết kế để kiểm tra lực mở và đóng nắp chai, lọ, túi có vòi và các loại đóng gói dạng tuýp khác. Sự chính xác và ổn định của thiết bị khiến nó trở thành một trong những máy đo không thể thiếu trong quy trình sản xuất ở các nhà máy.
Liên hệ

Hãng sx: Labthink - Trung Quốc

- Phù hợp tiêu chuẩn ASTM D3078 - Cài đặt trước và duy trì đúng độ chân không - Xả ngược khi kết thúc, sẵn sàng cho thí nghiệm tiếp theo
Liên hệ

Hãng sx: Labthink - Trung Quốc

- Phương pháp áp suất âm, phù hợp tiêu chuẩn ASTM D3078 - Nhiều chế độ kiểm tra: tiêu chuẩn, chân không đa cấp và methylthionine chloride - Điều chỉnh và lưu lại các thông số vận hành
Liên hệ

Hãng sx: Labthink - Trung Quốc

- Máy kiểm tra hàn dán nhiệt (Heat Seal Tester) dùng để hàn nhiệt cho các màng mỏng sử dụng làm bao bì dưới điều kiện điều khiển chính xác nhiệt độ, áp lực và thời gian - Máy kiểm tra hàn dán nhiệt (Heat Seal Tester) là công cụ không thể thiếu để kiểm tra nguyên liệu sản xuất bao bì và để điều chỉnh dây chuyền đóng gói sản phẩm cho phù hợp
Liên hệ

Hãng sx: Labthink - Trung Quốc

Máy đo lực kéo C610 là máy kiểm tra chuyên nghiệm được sử dụng để đo lực kéo, bóc tách, biến dạng, xé rách, hàn dán, dính, lực đâm thủng, lực mở, lực kéo, lực mở tốc độ thấp.
Liên hệ

Hãng sx: Horiba - Nhật

- Năm 2016, HORIBA vừa cho ra mắt thiết bị phân tích cỡ hạt tán xạ laser nhỏ gọn mới. Thiết bị này có tính năng vượt trội trong các ứng dụng như bùn, khoáng và hóa chất làm giấy. Thiết bị LA-350 có kích thước nhỏ (297 mm x 420 mm) và dải kích thước rộng hơn (0.1-1000 µm). - Thiết bị Phân tích kích thước hạt tán xạ laser LA-350 là bước cải tiến tiếp theo về hiệu năng, giá cả và kích thước. Thiết bị mới này có thiết kế nhỏ gọn, thông minh và chính xác, chất lượng cao đảm bảo vận hành tiện lợi và tin cậy, cho kết quả chính xác với dải kích thước rộng hơn.
Liên hệ