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

  • 226
  • 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

- Phương pháp cảm biến coulometric - Có thể thí nghiệm đồng thời 3 mẫu, đáp ứng các yêu cầu thí nghiệm song song - Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm theo dõi độc lập các vị trí thử - Màn hình cảm ứng 12” với hệ điều hành Windows 10
Liên hệ

Hãng sx: Labthink - Trung Quốc

- Máy đo độ thẩm thấu Oxygen C203H dựa trên phương pháp cảm biến coulometric, dùng để xác định tốc độ truyền Oxygen, xác định độ thẩm thấu khí oxyegen của màng nhựa, composte, vật liệu ngăn cản (barrier materials), cao và trung bình vật liệu tấm, màng kim loại…tại các mức nhiệt độ khác nhau - Phù hợp tiêu chuẩn ASTM D3985, ASTM F1307, DIN 53380-3, JIS K7126-2-B
Liên hệ

Hãng sx: Labthink - Trung Quốc

- 10 thanh hàn (5 nhóm) điều khiển nhiệt độ độc lập - Gradient nhiệt ≤ 20°C - Phần mềm tích hợp + máy tính bảng
Liên hệ

Hãng sx: Labthink - Trung Quốc

- Máy kiểm tra hàn dán nhiệt (Heat Seal Tester) dùng để hàn nhiệt cho các màng mỏng sử dụng làm bao bì dưới điều kiện điều khiển chính xác nhiệt độ, áp lực và thời gian - Máy kiểm tra hàn dán nhiệt (Heat Seal Tester) là công cụ không thể thiếu để kiểm tra nguyên liệu sản xuất bao bì và để điều chỉnh dây chuyền đóng gói sản phẩm cho phù hợp
Liên hệ

Hãng sx: Labthink - Trung Quốc

- Phương pháp áp suất âm, phù hợp tiêu chuẩn ASTM D3078 - Nhiều chế độ kiểm tra: tiêu chuẩn, chân không đa cấp và methylthionine chloride - Điều chỉnh và lưu lại các thông số vận hành
Liên hệ

Hãng sx: Labthink - Trung Quốc

- Phù hợp tiêu chuẩn ASTM D3078 - Cài đặt trước và duy trì đúng độ chân không - Xả ngược khi kết thúc, sẵn sàng cho thí nghiệm tiếp theo
Liên hệ

Hãng sx: Labthink - Trung Quốc

- Một máy cho 2 thí nghiệm: hệ số ma sát + độ bám dính - Phần mềm tích hợp + máy tính bảng - Tự động nâng con trượt
Liên hệ

Hãng sx: Labthink - Trung Quốc

- Máy đo hệ số ma sát (COF) được thiết kế để kiểm tra hệ số ma sát tĩnh và động của màng hay tấm nhựa, cao su, giấy, PP không dệt... - Kiểm tra độ nhẵn bề mặt vật liệu, người sử dụng có thể điều khiển và điều chỉnh chỉ số chất lượng kỹ thuật theo yêu cầu sử dụng - Máy đo hệ số ma sát còn sử dụng để kiểm tra độ nhẵn của mỹ phẩm, thuốc nhỏ mắt và các hóa chất khác
Liên hệ

Hãng sx: Hunterlab - Mỹ

SpectraTrend HTđược thiết kế để giúp các nhà sản xuất thực phẩm cải thiện kiểm soát chất lượng màu sắc thông qua việc cung cấp các phép đo màu liên tục, theo thời gian thực trong suốt quá trình sản xuất. Từ các loại hạt rang, bánh mì, bánh quy đến nhiều loại thực phẩm ăn vặt và bánh nướng khác, SpectraTrend HT được đặt trên dây chuyền sản xuất và liên tục đo màu sản phẩm, cung cấp kết quả màu sắc ngay tức thì và cảnh báo sớm khi có sự thay đổi màu sắc.
Liên hệ

Hãng sx: Hunterlab - Mỹ

Máy đo màu truyền qua Vista với phần mềm nhúng Essentials-ER là một giải pháp độc lập để đo độ đục hoặc màu sắc của một vật liệu khi ánh sáng đi qua vật liệu đó. Giải pháp này được thiết kế để giúp người dùng tuân thủ tiêu chuẩn FDA CFR 21 Phần 11, một tiêu chuẩn quan trọng về tính bảo mật và chất lượng dữ liệu trong ngành sản xuất dược phẩm.

Liên hệ