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

  • 227
  • 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: Labthink - Trung Quốc

Máy đo độ co màng bao bì RSY-R2 dùng để xác định sự co nhiệt và sự ổn định chiều của các màng khác nhau, các loại tuýp co nhiệt, màng PVC cứng cho máy tính bảng và back-sheets trong môi trường chất lỏngở nhiệt độ khác nhau.
Liên hệ

Hãng sx: Labthink - Trung Quốc

Máy kiểm tra lực kéo tự động XLW (PC) là một ứng dụng chuyên nghiệp để xác định những đặc tính lực của các vật liệu đóng gói, với độ chính xác cao (0.5% toàn bộ máy) và phạm vi kiểm tra đa dạng. Máy được thiết kế với 7 phương pháp kiểm tra độc lập và thực kiện kiểm tra ở 7 tốc độ kiểm tra khác nhau nhằm đáp ứng hàng loạt điều kiện kiểm tra. Phầm mềm thông minh tạo điều kiện để vận hành thiết bị và cung cấp chức năng phân tích, so sánh số liệu kiểm tra.
Liên hệ

Hãng sx: Labthink - Trung Quốc

Máy đo lực kéo C610 là máy kiểm tra chuyên nghiệm được sử dụng để đo lực kéo, bóc tách, biến dạng, xé rách, hàn dán, dính, lực đâm thủng, lực mở, lực kéo, lực mở tốc độ thấp.
Liên hệ

Hãng sx: Labthink - Trung Quốc

Máy đo độ bền kéo tự động C610H được ứng dụng chuyên nghiệp để đo độ bền kéo, lực tách màng, lực xé rách, độ bền nhiệt hàn dán, độ kết dính, lực đâm thủng, lực mở nắp, lực kéo dãn, lực mở giấy gói hàng. Đặc biệt máy còn đo được nhiều đặc tính khác của màng nhựa, màng composite, vật liệu đóng gói mềm, ống mềm dẻo, chất kết dính, băng dính, nhãn dán, miếng dán y tế, giấy chống dính, màng bảo vệ, nắp hộp, màng nhôm, màng chắn, vải không dệt, cao su và giấy.
Liên hệ

Hãng sx: Labthink - Trung Quốc

Máy đo độ thẩm thấu khí C130H dựa trên phương pháp chênh lệch áp suất, là máy chuyên dụng để đo tốc độ truyền khí, hệ số hòa tan, hệ số khuếch tán và hệ số thẩm thấu của màng nhựa, màng composite, vật liệu đặc tính ngăn cản cao, vật liệu tấm, màng kim loại…tại các mức nhiệt độ khác nhau.
Liên hệ

Hãng sx: Labthink - Trung Quốc

Máy kiểm tra tốc độ thẩm thấu khí C101B được thiết kế và sản xuất dựa trên phương pháp áp suất chênh lệch, xác định tốc độ thẩm thấu khí của màng nhựa, màng composite, vật liệu có tính ngăn cản cao, tấm, màng kim loại…tại các mức nhiệt độ khác nhau.
Liên hệ

Hãng sx: Labthink - Trung Quốc

Máy đo độ thẩm thấu khí BTY-B3P là máy chuyên dụng để đo tốc độ thẩm thấu khí của màng ngăn pin, màng thoát khí và các sản phẩm polyme khác. Máy hoạt động dựa trên phương pháp chênh lệch áp suất
Liên hệ

Hãng sx: Labthink - Trung Quốc

- Phương pháp phân tích khối lượng - 6 mẫu / 12 mẫu - Các chế độ thí nghiệm hỗ trợ: phương pháp chất làm khô và phương pháp nước - Buồng mẫu độc quyền và các đĩa thử với thiết kế thủy động học và nhiệt động học
Liên hệ

Hãng sx: Labthink - Trung Quốc

- Phương pháp cảm biến hồng ngoại (Infrared) - Cảm biến hồng ngoại kiểu mới dùng cho phân tích hơi nước với độ nhạy cao hơn - Buồng thí nghiệm tích hợp độc quyền với thiết kế thuỷ động học và nhiệt động học tiên tiến - Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm theo dõi độc lập các vị trí thử - Có thể thí nghiệm đồng thời 3 mẫu, đáp ứng các yêu cầu thí nghiệm song song
Liên hệ

Hãng sx: Labthink - Trung Quốc

- Phương pháp cảm biến coulometric - Tiết kiệm chi phi đầu tư - vận hành độc lập, có thể nối PC
Liên hệ