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

  • 5866
  • 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: Zhiyue - Trung Quốc

Máy phân tích chất béo tự động ST-600 (máy chiết Soxhlet) hoạt động dựa trên nguyên lý chiết Soxhlet, tích hợp các bước ngâm nóng, chiết xuất, lọc, thu hồi dung môi và sấy khô để chiết xuất và tách các chất hữu cơ như chất béo. Máy sử dụng hệ thống điều khiển nhiệt độ tự động và hệ thống gia nhiệt điện dạng giếng kín hoàn toàn, giúp gia nhiệt đồng đều, an toàn và đáng tin cậy hơn, đồng thời có khả năng làm kín tốt, nhằm đạt được mục đích phân tích nhanh chóng và chính xác. Máy giảm thiểu tiêu thụ dung môi, tự động thu hồi dung môi và tiết kiệm chi phí phân tích. Máy phân tích chất béo ST-600 có ưu điểm là thiết kế hợp lý, vận hành đơn giản, độ chính xác cao, hiệu suất ổn định, khả năng tái lập tốt, tiết kiệm nhân công và thời gian.
Liên hệ

Hãng sx: Zhiyue - Trung Quốc

Máy phân tích xơ thô FT-900 là một thiết bị phát hiện hàm lượng chất xơ với thao tác đơn giản và ứng dụng linh hoạt. Thiết bị có thể được sử dụng để xác định xơ thô theo phương pháp Wende truyền thống và xơ tẩy theo phương pháp Paradigm. Dựa trên nguyên lý rửa bằng axit - kiềm, thiết bị tích hợp các quá trình xử lý bằng axit và kiềm, rửa, và sử dụng phương pháp gia nhiệt điện khép kín hoàn toàn, thêm dung dịch, tiêu hóa, lọc và rửa để xác định hàm lượng chất xơ. Thiết bị này phù hợp để xác định xơ thô trong thực vật, thức ăn chăn nuôi, thực phẩm và các sản phẩm nông nghiệp và phụ phẩm khác. Ngoài ra, nó còn được dùng để kiểm tra xơ tẩy, cellulose, hemicellulose và các thông số liên quan khác. Kết quả phân tích tuân theo các quy định trong tiêu chuẩn GB/T 5515 và GB/T 6434.
Liên hệ

Hãng sx: Sonnen - Trung Quốc

Máy chuẩn độ T03 của Sonnen sử dụng bơm piston kỹ thuật độ chính xác cao, chuột tự động điều khiển việc thêm chất lỏng, chuẩn độ, thiết lập điểm 0, màn hình LCD tự động hiển thị thể tích chuẩn độ (đơn vị tối thiểu là 0,01ml = 10μl), độ chính xác của nó có thể đáp ứng yêu cầu của các thí nghiệm chuẩn độ khắt khe nhất trong phòng thí nghiệm hóa học.
Liên hệ

Hãng sx: Sonnen - Trung Quốc

- Dòng máy phân hủy tự động mô-đun nhôm thông minh thế hệ mới của Sonnen có ưu điểm là hiệu quả phân hủy cao hơn và thời gian phân hủy ngắn hơn. - Mặc dù khối lượng của nó nhỏ, nhưng chức năng của nó rất mạnh mẽ.
Liên hệ

Hãng sx: Sonnen - Trung Quốc

Kjeldahl là phương pháp giúp xác định hàm lượng nitơ trong các hợp chất hữu cơ và vô cơ. Phương pháp được xem là tiêu chuẩn trên toàn thế giới để tính toán hàm lượng protein trong nhiều loại vật liệu khác nhau như nước thải, phân bón, từ thức ăn của người và động vật, hóa thạch
Liên hệ

Hãng sx: Sonnen - Trung Quốc

Máy Phân Tích Xơ Tự Động F20 là thiết bị bán tự động, giúp tối ưu quy trình phân tích hàm lượng xơ trong phòng thí nghiệm. Với công nghệ hiện đại, máy giúp giảm thời gian thao tác, tăng độ chính xác và đảm bảo an toàn cho người sử dụng. Với khả năng phân tích lên đến 30 mẫu/mẻ, Máy Phân Tích Xơ Tự Động F20 là giải pháp lý tưởng để tăng hiệu suất công việc, giảm tiêu hao dung môi và đảm bảo độ ổn định của kết quả phân tích.
Liên hệ

Hãng sx: Sonnen - Trung Quốc

Máy phân tích hàm lượng béo G350 sử dụng phương pháp túi lọc hoàn toàn tự động, giúp xác định hàm lượng béo chính xác và nhanh chóng trong các mẫu thực phẩm, thức ăn chăn nuôi, ngũ cốc, hạt, đất và nước thải. Với khả năng vận hành hoàn toàn tự động, G350 giúp tiết kiệm thời gian, nâng cao hiệu suất làm việc và đảm bảo tính an toàn trong quá trình phân tích.
Liên hệ

Hãng sx: Tilo – China

TILO T60 (5) có thể được áp dụng cho các ngành công nghiệp cần thực hiện kiểm tra sự khác biệt màu sắc như sau: là nhà thiết kế ra mắt và sản xuất các sản phẩm dụng cụ kết hợp màu cho Nghệ thuật đồ họa, Chụp ảnh, Dệt, Nhuộm, Đóng gói, In ấn, Các ngành công nghiệp da, mực, dệt kim, nhựa, ô tô và gốm sứ. Với 5 nguồn sáng khác nhau (D65, TL84, CWF, F, UV)
Liên hệ

Hãng sx: JUST Normlicht - Đức

Lĩnh vực ứng dụng: Thuốc nhuộm & Chất màu, Dệt may & Da, Nhựa, Lớp phủ & Chất hoàn thiện, Gỗ & Nội thất, Ô tô, In ấn & Giấy, Chất làm sáng quang học & Vật liệu huỳnh quang, Chất lỏng, và nhiều lĩnh vực khác...
Liên hệ

Hãng sx: JUST Normlicht - Đức

Lĩnh vực ứng dụng: Thuốc nhuộm & Chất màu, Dệt may & Da, Nhựa, Lớp phủ & Chất hoàn thiện, Gỗ & Nội thất, Ô tô, In ấn & Giấy, Chất làm sáng quang học & Vật liệu huỳnh quang, Chất lỏng, và nhiều lĩnh vực khác...
Liên hệ