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

  • 222
  • 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

Thiết bị kiểm tra momen lực NJY-20 được thiết kế để kiểm tra lực mở và đóng nắp chai, lọ, túi có vòi và các loại đóng gói dạng tuýp khác. Sự chính xác và ổn định của thiết bị khiến nó trở thành một trong những máy đo không thể thiếu trong quy trình sản xuất ở các nhà máy.
Liên hệ

Hãng sx: Labthink - Trung Quốc

Máy đo độ bền va đập BMC-B1 được dùng để kiểm tra, xác định độ bền va đập của vật liệu đóng gói như: Màng film, màng ghép, giấy… bằng một quả nặng rơi tự do ở một độ cao nhất định.
Liên hệ

Hãng sx: Labthink - Trung Quốc

Máy đo độ bền va đập con lắc FIT-01 là thiết bị chuyên dụng để xác định các đặc tính chống va đập của con lắc với màng nhựa, tấm nhựa, màng composite, lá nhôm và các vật liệu khác.
Liên hệ

Hãng sx: Labthink - Trung Quốc

Máy kiểm tra độ nén thùng carton C611M có thể sử dụng để đo khả năng chịu nén, biến dạng, khả năng xếp chồng của thùng carton, thùng tổ ong, thùng nhựa, thùng giấy, hộp giấy, thùng IBC và các bao bì khác. Thiết bị hỗ trợ quản lý dữ liệu và thông tin phòng thí nghiệm trực tuyến.
Liên hệ

Hãng sx: Labthink - Trung Quốc

Máy đo độ thẩm thấu khí C106H của Labthink 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 độ bám dính nóng Model: C632M Hãng: Labthink Được áp dụng trong các thử nghiệm hiệu suất bám dính nóng và hàn nhiệt cho màng nhựa, màng nhiều lớp và các vật liệu đóng gói khác. Công nghệ điều khiển áp suất tự động quản lý sự dao động áp suất trong phạm vi 0,005MPa. Áp suất thử có thể được đặt thông qua chương trình mà không cần điều chỉnh thủ công. Công nghệ nạp mẫu tự động đảm bảo độ chính xác của thời gian thử nghiệm. Hàm bịt kín trên và dưới với bề mặt kim loại có thể đạt được hiệu suất bám hiệt chân thực hơn. Công nghệ điều khiển nhiệt độ PID kỹ thuật số cho phép người thử nghiệm đạt đến nhiệt độ cài đặt một cách nhanh chóng, tránh biến động nhiệt độ một cách hiệu quá.
Liên hệ

Hãng sx: Labthink - Trung Quốc

Dựa trên nguyên lý thử nghiệm của phương pháp phân hủy chân không, được thiết kế và sản xuất theo tiêu chuẩn ASTM F2338 và các tiêu chuẩn khác. Nó phù hợp chuyên nghiệp để phát hiện rò rỉ lọ thuốc và phát hiện rò rỉ theo dõi ống thuốc, chai lọ đựng thuốc, chai truyền dịch, ống tiêm đã nạp sẵn và các bao bì dược phẩm khác.
Liên hệ

Hãng sx: Labthink - Trung Quốc

Phù hợp để đo khối lượng và năng lượng tác động của màng hoặc tấm nhựa khi 50% mẫu bị hư hỏng dưới tác động của phi tiêu rơi tự do ở độ cao nhất định.
Liên hệ

Hãng sx: Labthink - Trung Quốc

Máy kiểm tra chà RT-01 được thiết kế chuyên nghiệp dùng để đo khả năng chịu mài mòn của các vật liệu in, các lớp được phủ bề mặt… lớp mực hoặc phủ PS. Thiết bị có thể phân tích một cách hiệu quả các vấn để khả năng chịu mài mòn kém, rơi mực và độ cứng thấp ở các lớp phủ của vật liệu in.
Liên hệ

Hãng sx: Labthink - Trung Quốc

- Máy cầm tay, đo nhanh và chính xác nồng độ khí oxygen và carbon dioxide (CO2 – tùy chọn) trong bao gói kín, chai và lon - Sử dụng các cảm biến và bơm chính xác của các nhà sản xuất nổi tiếng thế giới
Liên hệ