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

  • 276
  • 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: InterScience - Pháp

Máy đo vòng kháng khuẩn (vô khuẩn) Model Scan 4000 giúp kiểm tra hiệu quả của kháng sinh đối với vi sinh vật bằng cách đo vùng ức chế. Ngoài ra, nó phù hợp để thực hiện chuẩn độ hoặc liều kháng sinh trong ngành công nghiệp dược phẩm. Trong lĩnh vực Thú y, Scan đánh giá khả năng kháng vi khuẩn bằng cách giải thích SIR.
Liên hệ

Hãng sx: InterScience - Pháp

Máy pha loãng mẫu và cân mẫu DiluFlow là máy pha loãng và cân trọng lượng để pha loãng mẫu trước khi phân tích vi sinh. Tuân thủ các tiêu chuẩn ISO 7218, ISO 6887-1 và FDA BAM.
Liên hệ

Hãng sx: InterScience - Pháp

Máy phân phối môi trường Flexipump Pro hay còn gọi là máy đổ mẫu, máy chiết rót môi trường hoặc là máy đổ đĩa. Là thiết bị bơm nhu động có độ chính xác cao để phân phối môi trường nuôi cấy, agar hay bất kỳ loại chất pha loãng nào cho thể tích từ 50 µL tới 99 L. Nhỏ gọn và tiện dụng, đi kèm với giao diện thân thiện với người dùng. Truy xuất nguồn gốc được đảm bảo với kết nối máy in và USB
Liên hệ

Hãng sx: SH Scientific - Hàn Quốc

- Cơ chế mở cửa an toàn đảm bảo an toàn cho người sử dụng vì cửa vẫn được khóa miễn là vẫn còn áp suất dư trong buồng - Van xả an toàn tự động được lắp đặt để bảo vệ quá áp - Nhiệt độ đồng đều và chính xác tuyệt vời - Buồng bên trong bằng thép không gỉ có giỏ - Khóa cửa kiểu tay nắm để vận hành thuận tiện & nắp cửa bằng nhựa để đảm bảo an toàn - Đảm bảo an toàn theo tiêu chuẩn C.E
Liên hệ

Hãng sx: SH Scientific - Hàn Quốc

- Cơ chế mở cửa an toàn đảm bảo an toàn cho người sử dụng vì cửa vẫn được khóa miễn là vẫn còn áp suất dư trong buồng - Van xả an toàn tự động được lắp đặt để bảo vệ quá áp - Nhiệt độ đồng đều và chính xác tuyệt vời - Buồng bên trong bằng thép không gỉ có giỏ - Khóa cửa kiểu tay nắm để vận hành thuận tiện & nắp cửa bằng nhựa để đảm bảo an toàn - Đảm bảo an toàn theo tiêu chuẩn C.E
Liên hệ

Hãng sx: SH Scientific - Hàn Quốc

Laminar Clean Bench phù hợp để sử dụng trong khu vực sản xuất, phòng thí nghiệm hoặc phòng sạch. Thiết bị này bảo vệ các mẫu và quy trình nhạy cảm khỏi các hạt lơ lửng trong không khí. Chỉ có luồng không khí cực mạnh đi xuống quy trình mới được đảm bảo thông qua luồng khí xuống đơn hướng được lọc HEPA. Phương pháp này đảm bảo rằng không khí sẽ không có bất kỳ hạt nào và bất kỳ hạt nào được tạo ra từ quy trình sẽ bị đẩy ra xa, duy trì khu vực không bị ô nhiễm.
Liên hệ

Hãng sx: SH Scientific - Hàn Quốc

Tủ ấm là thiết bị phòng thí nghiệm cơ bản phù hợp cho việc ủ và lưu trữ các xét nghiệm cần phạm vi nhiệt độ cụ thể trong một khoảng thời gian cụ thể. Theo đó, Tủ ấm của chúng tôi có thể duy trì phạm vi nhiệt độ đồng đều trong một khoảng thời gian nhất định.
Liên hệ

Hãng sx: SH Scientific - Hàn Quốc

Tủ ấm là thiết bị phòng thí nghiệm cơ bản phù hợp cho việc ủ và lưu trữ các xét nghiệm cần phạm vi nhiệt độ cụ thể trong một khoảng thời gian cụ thể. Theo đó, Tủ ấm của chúng tôi có thể duy trì phạm vi nhiệt độ đồng đều trong một khoảng thời gian nhất định.
Liên hệ

Hãng sx: SH Scientific - Hàn Quốc

Lò sấy là một thiết bị được sử dụng rộng rãi trong phòng thí nghiệm và các ngành công nghiệp liên quan khác. Chức năng chính của lò sấy là duy trì nhiệt độ không đổi trong một khoảng thời gian nhất định. Lò sấy có thể được phân loại thành hai loại, tùy thuộc vào lưu thông không khí; lưu thông không khí cưỡng bức và lưu thông không khí tự nhiên.
Liên hệ

Hãng sx: SH Scientific - Hàn Quốc

Lò sấy là một thiết bị được sử dụng rộng rãi trong phòng thí nghiệm và các ngành công nghiệp liên quan khác. Chức năng chính của lò sấy là duy trì nhiệt độ không đổi trong một khoảng thời gian nhất định. Lò sấy có thể được phân loại thành hai loại, tùy thuộc vào lưu thông không khí; lưu thông không khí cưỡng bức và lưu thông không khí tự nhiên.
Liên hệ