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

  • 233
  • 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: Pnshar - Trung Quốc

Máy cắt giấy PN-TPC15 được thiết kế để cắt mẫu cho máy thử độ kéo PN-TT300F, cũng có thể được sử dụng để lấy mẫu cho máy thử độ bền ngắn PN-SCTF và máy thử độ bền gấp PN-NZ135F, v.v. Đây là một thiết bị thử nghiệm lý tưởng trong ngành sản xuất giấy, bao bì và các ngành công nghiệp khác của các cơ quan giám sát chất lượng, kiểm tra và hỗ trợ.
Liên hệ

Hãng sx: No brand

Tiêu chuẩn: GB / T 6544, GB / T 6546, GB / T 6548, GB / T 2679,17
Liên hệ

Hãng sx: Pnshar - Trung Quốc

Máy cắt mẫu FCT loại PN-FCC32/64/100 được thiết kế để cắt mẫu cho bài kiểm tra ép phẳng (Flat Crush Test - FCT) của bìa carton sóng, yêu cầu mẫu cắt đặc biệt.
Liên hệ

Hãng sx: Pnshar - Trung Quốc

- Máy cắt mẫu tròn có thể lấy mẫu tròn. Sau đó, thiết bị lấy mẫu có thể cắt kích thước mẫu nhanh chóng và chính xác để lấy mẫu Grammage - Ứng dụng: cắt mẫu tiêu chuẩn dùng đo định lượng giấy
Liên hệ

Hãng sx: Pnshar - Trung Quốc

PN-DQTF Máy kiểm tra sự rụng bột giấy khăn giấy là thiết bị kiểm tra tỷ lệ rụng bột giấy được phát triển theo tiêu chuẩn quốc gia GB/T 20810-2018, phù hợp với các sản phẩm như giấy vệ sinh cuộn, giấy vệ sinh phẳng, giấy vệ sinh jumbo và các loại sản phẩm khác.
Liên hệ

Hãng sx: Pnshar - Trung Quốc

Máy nấu bột giấy dùng thử nghiệm này được thiết kế mô phỏng theo nguyên lý hoạt động của nồi hơi, với phần thân nồi có chuyển động vòng cung, giúp bột giấy được trộn đều. Thiết bị này phù hợp với các phòng thí nghiệm sản xuất giấy để nấu các loại nguyên liệu sợi bằng axit hoặc kiềm. Tùy theo yêu cầu của quy trình, thiết bị có thể điều chỉnh kích thước để phục vụ cho việc phát triển quy trình nấu trong sản xuất. Ngoài ra, thiết bị còn có thể sử dụng để nấu các nguyên liệu lỏng khác có áp suất không quá 8 kg/cm². Bên cạnh chức năng nấu, máy tiêu hóa này còn có thể được sử dụng cho các thiết bị khác trong phòng thí nghiệm sử dụng hơi nóng.
Liên hệ

Hãng sx: Pnshar - Trung Quốc

PN-PT12F Máy đo độ dày giấy tissue là thiết bị đo độ dày giấy tissue được thiết kế và phát triển theo tiêu chuẩn quốc gia GB/T24328.2 và ISO 12625.3, phù hợp với giấy tissue và các sản phẩm của nó. Sản phẩm này là một thiết bị tích hợp cơ điện. Nó áp dụng các khái niệm thiết kế cơ khí hiện đại và nguyên lý thiết kế công thái học. Đây là một thiết bị đo độ dày chính xác cao, có thiết kế mới mẻ, dễ sử dụng, hiệu suất vượt trội và hình thức trang nhã. Sử dụng cảm biến dịch chuyển chính xác cao, sản phẩm có các chức năng kiểm tra, chuyển đổi, hiển thị, lưu trữ, in ấn và xử lý dữ liệu. Đây là thiết bị thử nghiệm lý tưởng cho các ngành công nghiệp và các phòng ban như sản xuất giấy, bao bì, nghiên cứu khoa học và giám sát chất lượng sản phẩm.
Liên hệ

Hãng sx: Pnshar - Trung Quốc

Máy nghiền Valley 23 lít này được chế tạo theo các tiêu chuẩn ISO và TAPPI. Đây là thiết bị phòng thí nghiệm sản xuất giấy dùng để nghiền bột giấy, một thiết bị cần thiết cho việc nghiên cứu quá trình chế biến bột giấy và giấy. Nó được sử dụng để cắt/đập/nặn/chia nhỏ các vật liệu sợi bằng lực cơ học của dao quay và dao đáy, nhằm đáp ứng yêu cầu chất lượng của việc sản xuất giấy hoặc các sản phẩm giấy khác.
Liên hệ

Hãng sx: Pnshar - Trung Quốc

PN-MF Medium Fluter được thiết kế để tạo nếp gấp cho mẫu giấy bằng cách sử dụng hai trục tạo nếp. Sau đó, các mẫu được kiểm tra trong máy kiểm tra nén để đánh giá CMT (Thử nghiệm Chất lượng Giấy Lót) và CCT (Thử nghiệm Nén Giấy Sóng) theo các tiêu chuẩn: QB/T 1061 và ISO7263.
Liên hệ

Hãng sx: Emco - Đức

Máy kiểm tra giãn nở ướt tự động theo phương pháp Fenchel, Mütek CD và MD trong một thiết bị Máy kiểm tra giãn nở ướt emco NDT mới cho giấy sử dụng nguyên lý đo động để xác định đường giãn nở ướt. Việc kiểm tra giãn nở ướt của giấy là quan trọng để đánh giá hành vi vật liệu trong quá trình sản xuất cũng như trong ứng dụng, chỉ khi sử dụng phương pháp đo động. Việc đo giãn nở của mẫu giấy có thể được thực hiện trong các dung dịch thử nghiệm khác nhau. Kết hợp với việc ngâm và thời gian giãn nở, quá trình ứng dụng có thể được mô phỏng tối ưu. Giãn nở của giấy do chất lỏng có nghĩa là sự phình ra của sợi giấy do sự hấp thụ chất lỏng. Do đó, sợi giấy sẽ giãn nở ít hơn theo phương máy (MD) so với phương chéo (CD). Kết quả tương đương thu được từ việc đo giãn nở ướt trong điều kiện khí hậu chuẩn (23 °C, 50 % độ ẩm) và trọng lượng đối trọng xác định (Fenchel, Mütek CD, Mütek MD).
Liên hệ