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

  • 257
  • 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: Testometric - Anh Quốc

Máy kiểm tra đa năng nhỏ gọn và nhẹ với hệ thống điều khiển hoàn toàn bằng máy tính và hệ thống điều khiển servo AC chính xác. Rất phù hợp cho các ứng dụng thử nghiệm với khối lượng cao và lực thấp, chẳng hạn như vật liệu giấy hoặc bao bì. Có sẵn phiên bản tiêu chuẩn và phiên bản hành trình dài, phù hợp để thử nghiệm các vật liệu có độ giãn dài cao.
Liên hệ

Hãng sx: Pnshar - Trung Quốc

Máy đo độ dày PN-PT6 được thiết kế để xác định độ dày của giấy và bìa carton trong công tác kiểm tra chất lượng (QC) và nghiên cứu phát triển (R&D).
Liên hệ

Hãng sx: Pnshar - Trung Quốc

1)Kích thước mẫu tối đa: 310*310mm 2)Áp suất chuẩn: 0.345Mpa 3)Đường kính xi-lanh: 200mm 4)Áp suất tối đa: 0.8Mpa, Độ chính xác điều khiển áp suất: 0.001MPa 5)Công suất tối đa của xi-lanh: 25123N 6)Kích thước: 630mm*400mm*1280mm
Liên hệ

Hãng sx: Pnshar - Trung Quốc

Máy kiểm tra độ bền mực PN-PIDF, còn được gọi là máy kiểm tra sự mài mòn và ma sát, là một thiết bị kiểm tra khả năng chịu mài mòn của lớp mực do công ty chúng tôi phát triển theo tiêu chuẩn quốc gia mới nhất GB/T 7706.
Liên hệ

Hãng sx: Pnshar - Trung Quốc

Máy kiểm tra này được sử dụng để đo độ sáng (ISO Brightness R457), độ trắng huỳnh quang, độ trong suốt, độ mờ, hệ số tán xạ ánh sáng và hệ số hấp thụ của giấy.
Liên hệ

Hãng sx: Pnshar - Trung Quốc

Máy kiểm tra độ cứng nếp gấp PN-CSTF là một máy kiểm tra độ cứng đa chức năng được thiết kế và phát triển bởi công ty chúng tôi theo tiêu chuẩn quốc gia mới nhất GB / T 23144 và các tiêu chuẩn quốc tế ISO 5628 và BS6569-1.
Liên hệ

Hãng sx: Pnshar - Trung Quốc

Máy đo độ bóng PN-GM được sử dụng rộng rãi trong các ngành sản xuất giấy, bao bì, in ấn, gốm sứ, sơn và các ngành công nghiệp khác để xác định độ bóng bề mặt của vật thể. Máy có khả năng đo độ bóng ở các góc 20 độ, 60 độ và 75 độ.
Liên hệ

Hãng sx: Pnshar - Trung Quốc

Máy đo màu tự động PN-48AF được sử dụng để đo độ sáng D65 (R457), độ sáng huỳnh quang D65, màu sắc và sự khác biệt màu, độ mờ/độ trong suốt, hệ số tán xạ ánh sáng, hệ số hấp thụ ánh sáng và giá trị hấp thụ mực của các vật thể.
Liên hệ

Hãng sx: Pnshar - Trung Quốc

Máy đo độ nghiền bột giấy PN-PL26 theo tiêu chuẩn Canada được sử dụng để kiểm tra tốc độ nước lọc của các loại bột giấy từ các dung dịch nước, và được thể hiện qua khái niệm độ ion hóa (CSF). Máy đo độ nghiền bột giấy tiêu chuẩn này được sử dụng rộng rãi trong ngành sản xuất giấy trong quá trình kiểm tra độ nghiền, quá trình sản xuất giấy và các thí nghiệm về sản xuất giấy và bột giấy tại các viện nghiên cứu khoa học. Đây là thiết bị không thể thiếu trong nghiên cứu về sản xuất bột giấy và sản xuất giấy.
Liên hệ