Hệ thống lò phản ứng BenchCAT cho ứng dụng nhiên liệu sinh học

Lượt xem:
198
Thương hiệu:
Advanced measurement instruments (AMI) - Mỹ
Giá:
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:

Sản phẩm cùng loại

Chi tiêt Xem nhanh

Máy phân tích nhiệt trọng trường TGA Series (Thermal Gravimetric Analysis)

Hãng sx: Advanced measurement instruments (AMI) - Mỹ

TGA – Phân tích nhiệt trọng trường là một phương pháp phân tích nhiệt được thực hiện trên các mẫu để xác định những thay đổi về trọng lượng liên quan đến sự thay đổi về nhiệt độ. Dòng thiết bị TGA Series 1000/1200/1500 của Advanced Measurement Instruments (AMI) mang đến khả năng phân tích nhiệt trọng lượng đạt chuẩn nghiên cứu với mức giá dễ tiếp cận, kết hợp hiệu suất vượt trội và chất lượng ổn định. Được trang bị vi cân siêu nhạy và lò nung hiện đại, nhỏ gọn, TGA Series đảm bảo độ chính xác cao, giảm thiểu hiệu ứng lực đẩy và cải thiện phản hồi nhiệt vượt trội.

Liên hệ

Chi tiêt Xem nhanh

Máy phân tích nhiệt quét vi sai DSC 600 (Differential Scanning Calorimetry)

Hãng sx: Advanced measurement instruments (AMI) - Mỹ

- DSC 600 là thiết bị phân tích nhiệt lượng quét vi sai (DSC) thế hệ mới, được thiết kế để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao trong các lĩnh vực nghiên cứu vật liệu, kỹ thuật hóa học, kiểm soát chất lượng, hóa dầu và dược phẩm. Với tấm dẫn nhiệt cải tiến, DSC 600 phát hiện chính xác ngay cả những thay đổi năng lượng nhỏ nhất, lý tưởng cho các phép đo enthalpy, chuyển pha thủy tinh, nhiệt kết tinh, độ tinh khiết và nhiệt dung riêng - Lò nung siêu nhẹ mang lại độ dẫn nhiệt và độ ổn định vượt trội trong dải nhiệt rộng. Thiết bị hỗ trợ nhiều loại tấm nhiệt chuyên dụng, giúp linh hoạt tối đa cho mọi nhu cầu kiểm tra trong phòng thí nghiệm. DSC 600 thể hiện sự chính xác, ổn định và tối ưu chi phí cho phân tích nhiệt chuyên sâu

Liên hệ

Chi tiêt Xem nhanh

Nồi hấp tiệt trùng retort phòng thí nghiệm cho thực phẩm

Hãng sx: ZonGon - Trung Quốc

Nồi hấp tiệt trùng cỡ nhỏ được sử dụng rộng rãi trong phòng thí nghiệm nghiên cứu sản phẩm mới của nhà máy, thí nghiệm tiệt trùng, viện nghiên cứu đại học...

Liên hệ

Chi tiêt Xem nhanh

Hãng sx: Hunterlab - Mỹ

Thiết bị SpectraTrend HT của chúng tôi cung cấp các phép đo màu sắc và sắc thái không tiếp xúc có độ chính xác cao. Thiết bị cũng cung cấp dữ liệu màu liên tục, khiến thiết bị trở thành lựa chọn lý tưởng để sử dụng trong quá trình sản xuất nhằm xác định và hiệu chỉnh các biến thể màu sắc sớm nhất có thể. Khả năng thực hiện các thay đổi theo thời gian thực này giúp giảm thiểu lãng phí và các chi phí liên quan. Thiết bị cũng giúp bạn giảm khả năng giao các sản phẩm được làm từ lô thuốc nhuộm lỗi cho khách hàng.

Liên hệ