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

  • 258
  • 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: Khác

Máy phân tích nguyên tố CHNS-O model: ESC 8040 chuyên dùng để phân tích các nguyên tố: CHNS-O (Carbon-Hydro-Nitơ-Lưu Hùynh-Oxygen), CHN (Carbon-Hydro-Nitơ), CN(Carbon-Hydro), O(Oxyen), S(Lưu huỳnh) trong các loại mẫu như sau: Chất thải, cặn, rác, đất, trầm tích, các lọai thực vật, sinh khối, dầu và chất bôi trơn, xăng dầu và nhiên liệu, than, đất, phân bón, thức ăn chăn nuôi, hạt chứa dầu, nhựa, cao su, dược phẩm và các sản phẩm khác ECS 8040 là máy phân tích nguyên tố C-H-N-S-O dựa trên phương pháp đốt Dumas. ECS 8040 là một hệ thống hiện đại để phân tích nguyên tố dựa trên quá trình đốt mẫu và phân tách khí bằng cột sắc ký. Các sản phẩm sau khi đốt CO2, H2O, N2 và SO2, được phân tách tách và định lượng bằng đầu dò TCD độ phân giải cao. ECS 8040 hoàn toàn tự động, từ bộ lấy mẫu đến định lượng oxy, từ việc theo dõi tình trạng vật tư tiêu hao đến kiểm tra rò rỉ tự động
Liên hệ

Hãng sx: Khác

Máy phân tích nguyên tố CHNS-O model: ESC 8020 chuyên dùng để phân tích các nguyên tố: CHNS-O (Carbon-Hydro-Nitơ-Lưu Hùynh-Oxygen), CHN (Carbon-Hydro-Nitơ), CN(Carbon-Hydro), O(Oxyen), S(Lưu huỳnh) trong các loại mẫu như sau: Chất thải, cặn, rác, đất, trầm tích, các lọai thực vật, sinh khối, dầu và chất bôi trơn, xăng dầu và nhiên liệu, than, đất, phân bón, thức ăn chăn nuôi, hạt chứa dầu, nhựa, cao su, dược phẩm và các sản phẩm khác.
Liên hệ

Hãng sx: Ray-Ran (Industrial Physics) - Anh Quốc

Máy kiểm tra con lắc sử dụng công nghệ vi xử lý để xác định năng lượng cần thiết để làm vỡ hoặc phá hủy mẫu thử nghiệm trong nhựa hoặc gốm sứ. Thiết bị này có thể kiểm tra các bài thử Izod, Charpy hoặc Tension Impact, cũng như thực hiện kiểm tra ống có đường kính nhỏ và các bài kiểm tra va đập và thủng linh kiện.
Liên hệ

Hãng sx: Ray-Ran (Industrial Physics) - Anh Quốc

Thiết kế công thái học và dễ sử dụng - Với màn hình điện tử cảm ứng tiên tiến, Máy đo độ tan chảy MFR300 được trang bị nhiều tính năng để xác minh và xác nhận vật liệu mẫu một cách nhanh chóng và hiệu quả.
Liên hệ

Hãng sx: Ray-Ran (Industrial Physics) - Anh Quốc

Nhựa nóng chảy được ép qua một khuôn điều khiển và bằng cách đo thời gian cần thiết để ép, chỉ số chảy (Melt Flow Rate - MFR) hoặc tỷ lệ dòng chảy khối lượng nóng chảy (Melt Mass Flow Rate) tính bằng g/10 phút có thể được xác định.
Liên hệ

Hãng sx: Testometric - Anh Quốc

Máy kiểm tra độ bền kéo đứng độc lập, hai cột, chịu tải nặng với điều khiển máy tính hoàn toàn và hệ thống truyền động AC servo chính xác. Khung tải có độ cứng cao với hệ thống hướng dẫn đầu cắt chính xác cho các ứng dụng thử nghiệm yêu cầu khắt khe lên đến 1000kN. **Phần mềm Máy** Tất cả các máy được cung cấp kèm theo gói phần mềm WinTest-Analysis EC toàn diện của chúng tôi, cho phép điều khiển hoàn toàn bằng máy tính cá nhân và khả năng tạo ra và lưu trữ các quy trình thử nghiệm phức tạp.
Liên hệ

Hãng sx: Testometric - Anh Quốc

Máy kiểm tra nén hộp gắn bàn, thiết kế nhỏ gọn, với điều khiển máy tính hoàn toàn và hệ thống truyền động AC servo chính xác. Bàn nén dưới được lắp trên 4 tế bào tải cân bằng để cải thiện độ chính xác và khả năng chịu tải không đồng đều. **Phần mềm Máy** Tất cả các máy được cung cấp kèm theo gói phần mềm WinTest-Analysis EC toàn diện của chúng tôi, cho phép điều khiển hoàn toàn bằng máy tính cá nhân và khả năng tạo ra và lưu trữ các quy trình thử nghiệm phức tạp.
Liên hệ

Hãng sx: Testometric - Anh Quốc

Máy kiểm tra lực kéo nén gắn bàn, hai cột, với điều khiển máy tính hoàn toàn và hệ thống truyền động AC servo chính xác. Khung tải có độ cứng cao với hệ thống hướng dẫn đầu cắt chính xác cho các ứng dụng thử nghiệm yêu cầu khắt khe lên đến 100kN. **Phần mềm Máy** Tất cả các máy được cung cấp kèm theo gói phần mềm WinTest-Analysis EC toàn diện của chúng tôi, cho phép điều khiển hoàn toàn bằng máy tính cá nhân và khả năng tạo ra và lưu trữ các quy trình thử nghiệm phức tạp.
Liên hệ

Hãng sx: Testometric - Anh Quốc

Máy kiểm tra độ bền kéo gắn bàn, hai cột, với điều khiển máy tính hoàn toàn và hệ thống truyền động AC servo chính xác. Hoạt động tốc độ cao cho thử nghiệm vật liệu hiệu quả lên đến công suất 20kN. **Phần mềm Máy** Tất cả các máy được cung cấp kèm theo gói phần mềm WinTest-Analysis EC toàn diện của chúng tôi, cho phép điều khiển hoàn toàn bằng máy tính cá nhân và khả năng tạo ra và lưu trữ các quy trình thử nghiệm phức tạp.
Liên hệ

Hãng sx: Testometric - Anh Quốc

Máy thử nghiệm đa năng gắn bàn, cột đơn với điều khiển máy tính hoàn toàn và hệ thống điều khiển servo AC chính xác. Vận hành tốc độ cao cho việc thử nghiệm vật liệu hiệu quả lên đến 3kN. Phần mềm máy Tất cả các máy đều đi kèm với gói phần mềm WinTest-Analysis EC toàn diện của chúng tôi, cho phép điều khiển hoàn toàn qua PC và khả năng tạo và lưu trữ các quy trình thử nghiệm phức tạp.
Liên hệ