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

  • 327
  • 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: OpTest - Canada

Micro-Scanner đo độ bẩn có thể nhìn thấy bằng ánh sáng thích hợp và ngưỡng tự động theo Phương pháp thử nghiệm Tappi T563 và ISO 5350-4 [không cần điều chỉnh của người vận hành]. Micro-Scanner cũng đo chất lượng tạo tờ, các điểm tương phản ánh sáng như nhựa (có ánh sáng phản chiếu) hoặc lỗ kim (có ánh sáng truyền qua) và độ đồng đều của hình ảnh in rắn. Thiết bị tiêu chuẩn bao gồm bộ nạp dải và các phép đo bằng ánh sáng phản chiếu hoặc truyền qua.
Liên hệ

Hãng sx: OpTest - Canada

Paper Perfect Formation Analyzer (PPF) cách mạng hóa việc tối ưu hóa chất lượng sản phẩm và năng suất bằng cách đo độ đồng đều của tờ giấy ở các “thang độ hình thành” khác nhau. Kết quả đã được chứng minh là có mối tương quan rất tốt với đánh giá trực quan cũng như với các tính chất vật lý khác của giấy.
Liên hệ

Hãng sx: Lumex Instruments - Canada

-Công nghệ hiệu chỉnh đường nền Zeeman phân cực tần số cao (ZHFPM). - Đo đồng thời tín hiệu hấp thụ tổng và hấp thụ nền mẫu cho phép hiệu chỉnh đường nền chính xác với các loại mẫu phức tạp. - Đèn phóng điện không dùng điện cực cường độ cao (EDL) đảm bảo giới hạn phát hiện thấp so với các thiết bị dùng đèn cathode rỗng (HCL), cho phép đo trực tiếp As và Se ở nồng độ dưới ppb mà không cần sử dụng kỹ thuật hydride hóa. - Sử dụng kỹ thuật lò với nhiệt độ đồng đều và ổn định (STPF).
Liên hệ

Hãng sx: Lumex Instruments - Canada

Có bộ đưa mẫu tự động lên đến 59 mẫu. Tự động mở nắp vial mẫu trước khi phân tích để tránh bay hơi và nhiễm bẩn chéo Điện thế +/- 30KV để tăng hiệu suất tách và thời gian phân tích
Liên hệ

Hãng sx: Lumex Instruments - Canada

RA-915 Lab là máy phân tích thủy ngân trực tiếp trong phòng thí nghiệm tự động với bộ lấy mẫu tự động 45 vị trí. Thiết bị tiên tiến này cung cấp khả năng phân tích chính xác và đáng tin cậy để phát hiện Hg trong nhiều mẫu khác nhau. Với công nghệ tiên tiến và giao diện dễ sử dụng, RA-915 Lab cung cấp cho bạn các công cụ cần thiết để đạt được kết quả chính xác trong các ứng dụng về môi trường, công nghiệp, địa chất, v.v. Máy phân tích có thể được cung cấp tùy chọn mà không cần bộ lấy mẫu tự động.
Liên hệ

Hãng sx: Lumex Instruments - Canada

Máy quang phổ hồng ngoại dải trung InfraLUM FT-08 được thiết kế trên cơ sở nghiên cứu và phát triển chuyên sâu của chúng tôi về quang phổ IR (quang phổ hồng ngoại). Thiết bị đa năng và dễ vận hành này cung cấp tùy chọn rất phù hợp cho các phòng thí nghiệm phân tích khác nhau. Máy là công cụ lý tưởng cho việc phân tích hàng ngày với mức đầu tư và chi phí vận hành thấp.
Liên hệ

Hãng sx: Lumex Instruments - Canada

- Phân tích các chỉ tiêu Protein, độ ẩm, gluten, xơ, tro .. trong các mẫu ngũ cốc, ngô, đậu, đậu tương, gạo nguyên hạt. - Dùng để định lượng định tính các chất trong các lĩnh vực môi trường, thực phẩm, nông nghiệp, thức ăn chăn nuôi, sữa, hóa học, dược và hình sự, sinh học, giáo dục, điện tử, vật liệu…
Liên hệ

Hãng sx: FBF- Italy

Homolab 2.20 là máy đồng nhất hóa trong phòng thí nghiệm có khả năng thử nghiệm khoảng 20 l/h sản phẩm, với áp suất đồng nhất lên tới 1.800 Bar.
Liên hệ

Hãng sx: Extratex

Máy chiết siêu tới hạn dung tích 25L, 50L, 100L được thiết kế để thực hiện sản xuất các sản phẩm tự nhiên. Ví dụ: Cây gai dầu / Cần sa, hoa bia, cây hương liệu. Phạm vi rộng cho quy trình xử lý (0-350bar / 0-150 ° C / 0-150kg / h hoặc 0-300kg / h). Năng suất tối đa. Thao tác dễ dàng / nhanh chóng. Tiêu thụ CO2 thấp. Tự động hóa hoàn toàn
Liên hệ

Hãng sx: Extratex

Máy chiết siêu tới hạn dung tích 5L / 2x5L / 10L / 2x10L được thiết kế để thực hiện sản xuất các sản phẩm tự nhiên. Ví dụ: Cây gai dầu / Cần sa, hoa bia, cây hương liệu. Ưu điểm chính : Phạm vi rộng cho quy trình xử lý (0-350bar / 0-150 ° C / 0-24kg / h hoặc 0-40kg / h). Năng suất tối đa. Thao tác dễ dàng / nhanh chóng. Kích thước nhỏ gọn Tiêu thụ CO2 thấp. Tự động hóa hoàn toàn
Liên hệ