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

  • 211
  • 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: Ray-Ran (Industrial Physics) - Anh Quốc

Với máy ép mẫu thử Ray-Ran, bạn có thể sản xuất các mẫu thử nghiệm phòng thí nghiệm hoàn hảo, bao gồm các tấm màu, mẫu thử kéo và va đập, cũng như các linh kiện nhỏ cho các quy trình thử nghiệm cơ học.
Liên hệ

Hãng sx: Ray-Ran (Industrial Physics) - Anh Quốc

Khi bạn cần tạo các rãnh tập trung ứng suất trong các mẫu thử va đập Charpy và Izod, hãy tìm đến Máy cắt rãnh tự động hàng đầu trong ngành của chúng tôi.
Liên hệ

Hãng sx: Pnshar - Trung Quốc

PN-HT300AF Máy đo độ bền kéo ngang tự động được thiết kế và phát triển dựa trên các tiêu chuẩn quốc gia mới nhất như GB/T 12914, GB/T 2792 và ISO 1924-2.
Liên hệ

Hãng sx: Pnshar - Trung Quốc

Máy đo độ bền nén ống giấy PN-CT500F là một thiết bị kiểm tra độ bền nén của ống giấy, được thiết kế và phát triển theo các tiêu chuẩn GB/T 22906.9, BB/T0032 và ISO 11093.9. Máy này dùng để xác định khả năng chịu nén của các ống giấy, đặc biệt trong các ứng dụng như bao bì, đóng gói và kiểm soát chất lượng. Nó là công cụ quan trọng trong ngành công nghiệp sản xuất giấy và bao bì để đảm bảo rằng các sản phẩm ống giấy đáp ứng được các yêu cầu về độ bền và tính ổn định trong điều kiện sử dụng.
Liên hệ

Hãng sx: Pnshar - Trung Quốc

Máy đo độ bền kéo ngang PN-HT300F được thiết kế và phát triển theo các tiêu chuẩn quốc gia GB/T12914, GB/T2792 và ISO1924-2 để đo lực kháng kéo, độ bền kéo, độ giãn dài, chiều dài nứt, năng lượng hấp thụ kéo, chỉ số độ bền kéo, chỉ số năng lượng hấp thụ kéo, độ bền bong tróc 180°, độ bền niêm phong nhiệt, và các đặc tính khác của giấy. Máy này được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp giấy, bìa carton, phim nhựa và các vật liệu phi kim loại khác để đo độ bền kéo, độ giãn dài và năng lượng hấp thụ kéo. Thiết bị sử dụng sản phẩm cơ điện tử, áp dụng các khái niệm thiết kế cơ học hiện đại và nguyên lý thiết kế công thái học, đồng thời sử dụng bộ xử lý ARM tốc độ cao tiên tiến, giúp thiết kế máy thử kéo này hợp lý và tỉ mỉ. Đây là thế hệ máy thử kéo mới với thiết kế sáng tạo, dễ sử dụng, hiệu suất xuất sắc và hình thức đẹp mắt. Các chế độ làm việc của thiết bị bao gồm: chế độ kéo, chế độ bong tróc, và chế độ kéo ướt.
Liên hệ

Hãng sx: Pnshar - Trung Quốc

PN-ST500F là một thiết bị kiểm tra độ cứng đa chức năng, thích hợp để đo độ cứng uốn của giấy, bìa cứng và các vật liệu phi kim loại khác có độ dày dưới 2mm. Độ cứng là lực hoặc mô-men cần thiết để uốn một mẫu có kích thước xác định đến một góc nhất định, và nó là chỉ số về hiệu suất chịu lực khi uốn của giấy và bìa cứng.
Liên hệ

Hãng sx: Pnshar - Trung Quốc

PN-BBTF Ball Burst Tester là một loại máy kiểm tra độ bể vỡ của giấy tissue mới được phát triển dựa trên tiêu chuẩn quốc gia GB/T 24328.7 và ISO 126259. Máy này được thiết kế đặc biệt để kiểm tra độ bể vỡ của các sản phẩm giấy tissue, bao gồm giấy vệ sinh, khăn giấy nhà bếp, khăn tay giấy, giấy ăn, khăn lau và các sản phẩm giấy tissue khác. Những sản phẩm này có thể là giấy một lớp hoặc nhiều lớp, với các dạng giấy có thể là cuộn hoặc tờ, gấp hoặc không gấp, có dập nổi hoặc không, in ấn hoặc không in.
Liên hệ

Hãng sx: Pnshar - Trung Quốc

Máy kiểm tra độ nghiền bột PN-SDJ100 được thiết kế để xác định tốc độ thoát nước của một dung dịch pha loãng bột giấy và biểu thị tốc độ này bằng giá trị Schopper-Riegler (SR). Máy kiểm tra này tuân thủ các quy định trong ISO 5267/1 và GB3332, các tiêu chuẩn liên quan đến việc đo độ thấm nước của bột giấy.
Liên hệ

Hãng sx: Pnshar - Trung Quốc

PN-DPT Toilet Paper Dispersity Tester được phát triển theo tiêu chuẩn quốc gia mới nhất GB / T 20810 cho giấy vệ sinh. Thiết bị này chủ yếu được sử dụng để kiểm tra khả năng phân tán của giấy vệ sinh cuộn, giấy vệ sinh phẳng, giấy vệ sinh dạng đĩa và các sản phẩm khác. Khả năng phân tán của giấy vệ sinh là khả năng của nó chuyển thành dạng mảnh trong nước. Nếu khả năng phân tán của giấy vệ sinh kém, điều này có thể gây tắc nghẽn trong toilet. Máy kiểm tra khả năng phân tán giấy vệ sinh chủ yếu bao gồm ống quế, rôto, động cơ và đồng hồ đo lưu lượng khí.
Liên hệ

Hãng sx: Pnshar - Trung Quốc

-COBB là thiết bị để đo độ hấp thụ nước của giấy và bìa carton và bìa sóng, giấy rời, giấy thấm với khả năng hấp thụ nước cao nhưng không phù hợp với giấy có mật độ thấp hợp 50g/m2. Tiêu chuẩn : ISO535, GB/T1668, GB/T 1540, TAPPI 441
Liên hệ