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

  • 271
  • 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 độ bền màu Gakushin để đánh giá khả năng chống lại chuyển động cọ xát của vật liệu. Thiết bị là máy để bàn sáu trạm, bao gồm kẹp để gắn mẫu vào tấm di chuyển và kẹp cho cánh tay cọ xát có trọng lượng để gắn vật liệu cọ xát. Bộ đếm chu kỳ tự động dừng máy khi kết thúc chu kỳ thử nghiệm. Các mẫu thử nghiệm được đánh giá trực quan. Tiêu chuẩn: JIS L0823 Mục 3.2, JIS L0849 Loại 2, JIS L1006, JIS L1084, JIS L 0862 Loại 2, JIS 10801, TSL5100G Mục 4.8.1A, QB/T1646
Liên hệ

Hãng sx: Gester - Trung Quốc

Tiêu chuẩn: ASTM D3939, GB 11407, JIS L 1058, VDA 230-220 ICI Mace Snag Tester áp dụng để xác định nhanh chóng khả năng chống va đập, xước móc của các loại vải như vải may mặc, vải bọc và nội thất ô tô, v.v.
Liên hệ

Hãng sx: Gester - Trung Quốc

Máy nhuộm mẫu nhiệt độ cao này được sử dụng để nhuộm và kiểm tra độ bền màu khi giặt của vải dệt kim, vải dệt thoi, sợi, bông, sợi rời, khóa kéo, vật liệu giày và các mẫu thủ công và mẫu giữa ở nhiệt độ cao khác.
Liên hệ

Hãng sx: Gester - Trung Quốc

Máy nhiệt độ phòng này được thiết kế để thử nghiệm kết hợp, giặt, chần, cố định, quay & độ bền của công thức Thu và công nghệ khác nhau của tất cả các loại vải tự nhiên, vải hóa học & pha trộn, vải bông và vải pha trong phòng điều hòa nhiệt độ. Kính thử nghiệm của máy này là chuyển động dọc, trục đồng nhất, có tốc độ quay lại tốt.
Liên hệ

Hãng sx: Gester - Trung Quốc

Giới thiệu máy cán là vải Gester GT-D19 Máy cán là vải GT-D19 thích hợp dùng làm đệm lót nhuộm và hoàn thiện. Việc truyền áp suất có thể được áp dụng bằng xi lanh khí nén. Nó được áp dụng cho bông nguyên chất, T/C và vải sợi hóa học khác.
Liên hệ

Hãng sx: Gester - Trung Quốc

Máy kiểm tra ma sát vải, để xác định độ bền màu của vải dệt khi chà xát khô hoặc ướt, đặc biệt đối với vải máy in. crockmeter quay áp dụng 1134 gam ấn lên ngón tay 16mm và xoay 1,125 vòng theo chiều kim đồng hồ rồi ngược chiều kim đồng hồ. Tuy nhiên, tay cầm vận hành chỉ được xoay theo một hướng. Tiêu chuẩn: AATCC 116
Liên hệ

Hãng sx: Gester - Trung Quốc

Máy kiểm tra khả năng truyền hơi nước của vải: Để kiểm tra khả năng truyền hơi nước của các loại vải khác nhau (bao gồm cả vải thấm ẩm) và vải không dệt như len dơi, cotton không gian, vải quần áo thể thao, v.v. Tiêu chuẩn: GB/T12704, GB/T21655, ASTM E96 (Quy trình A, B, C, D, E), JIS L1099 Phương pháp A, BS 7209, ISO 8096
Liên hệ

Hãng sx: Gester - Trung Quốc

Ứng dụng: Máy kiểm tra khả năng phun có thể thực hiện thử nghiệm phun mưa để xác định khả năng chống thấm nước của vải trên bề mặt. Phun nước cất định lượng lên mẫu vật (góc 45 độ và thấp hơn 150 mm) bằng vòi phun tiêu chuẩn. Sau đó, đối chiếu và đánh giá bề mặt mẫu vật bằng các thẻ tiêu chuẩn. Tiêu chuẩn: AATCC 22 ISO 4920
Liên hệ

Hãng sx: Gester - Trung Quốc

Máy kiểm tra khả năng truyền hơi nước của vải GESTER : Để kiểm tra khả năng truyền hơi nước của nhiều loại vải khác nhau (bao gồm cả vải thấm ẩm) và vải không dệt như len dơi, bông không gian, vải quần áo thể thao, v.v. Tiêu chuẩn: GB/T 12704, ASTM E 96 (Quy trình A, B, C, D, E), JIS L 1099 Phương pháp B, BS 7209
Liên hệ

Hãng sx: Gester - Trung Quốc

- Máy kiểm tra độ uốn De Mattia thích hợp để xác định khả năng chống hư hỏng do uốn cong của vải phủ cao su hoặc nhựa. - Tiêu chuẩn: ISO 7854-Phương pháp A, BS 3424:Phần 9 Phương pháp A, GB/T 12586 Phương pháp A - Nguyên lý : Một dải vải tráng phủ hình chữ nhật được gấp đôi sao cho các cạnh dài của nó gặp nhau tạo thành một dải có kích thước 125mm*12,5mm. Dải gấp này được gắn giữa một cặp kẹp phẳng, một trong số đó chuyển động qua lại, khiến mẫu thử đã gấp được gửi đi năm lần mỗi giây. Việc gấp mẫu thử tốc độ cao này được tiếp tục trong một số chu kỳ được đặt trước hoặc cho đến khi thấy hư hỏng ở mẫu thử bên ngoài.
Liên hệ