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

  • 1809
  • 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: RAPID (Labortex)

KG DYER, Máy nhuộm mẫu model ZY-1 là máy nhuộm nhiệt độ cao được cấp bằng sáng chế dành cho Phòng thí nghiệm, nhờ thiết kế đặc biệt của cơ chế, kiểm soát lưu lượng, công nghệ gia nhiệt và quản lý nhiệt độ, ZY-1 đảm bảo mọi ưu điểm bao gồm vận hành đơn giản và dễ dàng, cân bằng kết quả nhuộm, khả thi về tỷ lệ dung môi thấp, không căng, v.v. Máy này có thể được sử dụng như thiết bị QC để kiểm tra mọi khuyết tật như rào cản nhuộm vải, điểm nhuộm, v.v. có thể xảy ra sau quá trình nhuộm, đồng thời phù hợp với mọi ứng dụng có trọng lượng mẫu tối đa lên tới 1 Kg.
Liên hệ

Hãng sx: Châu Âu

Thể tích không khí (20 ÷ 50) m3 UNI EN ISO 1:2016, ISO 139:2011, ASTM D 1776-20, ISO 187:1990, TAPPI T402, UNI EN ISO 2231, ISO 2419, OIML G13, ISO 23953, IEC 60068-3-5, ISO/IEC 17025, ASTM D1909, EN12341:2014, Điều hòa tiêu chuẩn M&S, Tiêu chuẩn PGA, EDANA, BISFA, OIML, v.v.
Liên hệ

Hãng sx: Châu Âu

Kiểm tra độ đồng đều của sợi theo tiêu chuẩn ASTM D 2255 PLANOFIL MULTIPLEX 24 là trang phục lý tưởng để phân tích độ đồng đều của sợi, kiểm tra hình dạng của chúng trên các tấm ván đen hoặc trắng hình nón
Liên hệ

Hãng sx: Châu Âu

Chuẩn bị các cuộn sợi đàn hồi để đo số lượng sợi, độ bền kéo, độ giãn dài, thử nghiệm LEA và các đánh giá khác. Tiêu chuẩn : ASTM D2256
Liên hệ

Hãng sx: Châu Âu

Kiểm tra air proof trên vật liệu trong Dệt may, Âm học chính xác, Lều xây dựng và các ứng dụng khác Máy kiểm tra air proof 37SI để đo độ thấm cực thấp của vải và vật liệu ô tô
Liên hệ

Hãng sx: Châu Âu

Chuẩn bị vải cho các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm và quy trình nhuộm Sấy nhanh vải cho các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm và quy trình nhuộm Máy sấy nhanh 3 là lò sấy nhanh dùng cho các chu trình sấy vải chịu nhiệt độ ấm lên đến 100°C và để chuẩn bị vải cho các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm hoặc quy trình nhuộm
Liên hệ

Hãng sx: Châu Âu

Điều hòa sợi nhanh trong phòng điều khiển theo tiêu chuẩn ISO 139 để phân loại và thử nghiệm Điều hòa nhanh các sợi dệt để đạt được và duy trì hàm lượng ẩm không đổi (%) Được lắp đặt trong môi trường điều hòa theo tiêu chuẩn ISO 139 / ASTM D1776 với các điều kiện nhiệt độ ẩm chuẩn ở 20 ° C và 65%, các mô hình RAPID cho phép mẫu sợi đạt được trạng thái cân bằng nhiệt trong thời gian ngắn bằng cách hấp thụ hoặc giải phóng hàm lượng ẩm (MC%) với môi trường mà nó được đặt.
Liên hệ

Hãng sx: Châu Âu

Tương thích để kiểm tra vải, hàng may mặc, vải chống thấm, vải không dệt, bộ lọc, nỉ, giấy, túi khí, vải tráng, sợi thủy tinh, da, dù, v.v. Máy kiểm tra độ thấm khí 37S tuân thủ EN ISO 9237, BS 5636, DIN 53887, WSP 70.1, ASTM D 3574, EN ISO 7231, ASTM D 737, JIS L 1096-A, TAPPI T 251
Liên hệ

Hãng sx: Châu Âu

- Chuẩn bị cuộn sợi để nghiên cứu số lượng sợi - UNI EN ISO 2060, ASTM D 1907-01, UNI 9275, ASTM D2260, DIN 53830 - Cuộn quấn 09 chuẩn bị cuộn sợi có độ dài mong muốn để xác định số lượng sợi và để thực hiện các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm khác - Cuộn quấn phù hợp với Nm, Nec, Td, Nw và các số lượng sợi quốc tế khác tuân thủ theo UNI, EN, ISO, ASTM, DIN, v.v. - Cuộn quấn 09 bao gồm đế chắc chắn với chân màu đen và động cơ cực kỳ êm, được điều khiển bằng điện tử để khởi động dần dần và giảm tốc mượt mà với chức năng dừng tự động khi kết thúc quá trình quấn. - Cuộn WR09 được thiết kế với thanh có thể thu vào để giúp dễ dàng lấy các cuộn sợi đã quấn ra.
Liên hệ

Hãng sx: Châu Âu

Tự động chuẩn bị sợi sliver và roving theo Tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế Cuộn quấn sợi Branca 11S được thiết kế tuân thủ theo UNI EN ISO 2060, BS EN ISO 2060, UNI 5114, BS 2471, ASTM D-3776, ASTM D-1907, ASTM D-2646, UNI EN 29073, UNI 8014, ISO 3801
Liên hệ