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

  • 1831
  • 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: IRIS TECHNOLOGY - Tây Ban Nha

GIỚI THIỆU: - Có thể sử dụng ngoài hiện trường, tron sản xuất hoặc trong phòng thí nghiệm. - Máy phân tích NIR di động duy nhất có chức năng cầm tay và để bàn, mang lại hiệu suất chất lượng phòng thí nghiệm.
Liên hệ

Hãng sx: Testometric - Anh Quốc

Máy phân tích cấu trúc thực phẩm chuyên dụng dựa trên Máy thử nghiệm đa năng X100-1, hoàn chỉnh với các mô-đun cho các ứng dụng thử nghiệm thực phẩm/cấu trúc (ví dụ: Warner-Bratzler Shear, Magnus Taylor Puncture, Kramer Shear, thử nghiệm đùn, v.v.). Có hệ thống điều khiển máy tính hoàn toàn và hệ thống truyền động servo AC chính xác.
Liên hệ

Hãng sx: Emco - Đức

Máy đo độ ẩm emco AP 500-M6 là thiết bị đo cầm tay kỹ thuật số để xác định độ ẩm nhanh chóng và di động mà không cần lấy mẫu để phát hiện độ ẩm tích tụ trong các chồng và kiện giấy thu hồi. Máy đo xác định hàm lượng độ ẩm tuyệt đối của giấy thải chỉ bằng cách ấn vào. Hàm lượng độ ẩm này giúp tính toán chính xác hàm lượng nước của giấy thải được giao. Đồng thời, khiếu nại về kiện ẩm không chỉ ngăn ngừa chi phí mà còn tránh được những hậu quả khó chịu như thối rữa hoặc tỏa nhiệt.
Liên hệ

Hãng sx: Gester - Trung Quốc

Thiết bị kiểm tra độ va đập rung động vali: chất tải trọng quy định vào vali, nâng vali lên đến độ cao quy định thông qua tay cầm, dây đeo lưng (hoặc thanh giằng mở hoàn toàn), cho vali rơi tự do dưới tác dụng của trọng lực (thử nghiệm thanh giằng sử dụng chuyển động đều), sau đó thông qua sự hấp thụ và giải phóng lực va đập bởi lò xo, vali chịu tác động của va đập và dao động, để kiểm tra khả năng chống rung động của tay cầm, dây đeo lưng, thanh giằng và vali (gói hàng). Thiết bị này phù hợp với tất cả các loại túi xách và vali.
Liên hệ

Hãng sx: Gester - Trung Quốc

Máy kiểm tra độ bền ghế xoay và bánh xe được sử dụng để kiểm tra tất cả các loại ghế có chỗ ngồi xoay hoặc có bánh xe.
Liên hệ

Hãng sx: Khác

Hệ thống tự động tải mẫu, chia mẫu, phân tích, thu thập dữ liệu đo lên phần mềm
Liên hệ

Hãng sx: Erkaya

Máy nghiền phòng thí nghiệm loại búa được sử dụng để chuẩn bị mẫu cho các ứng dụng rửa Gluten, Số rơi, Protein và NIR.
Liên hệ

Hãng sx: Horiba - Nhật

Thiết bị quang phổ Raman để bàn MacroRAM mang lại sự đơn giản cho các phép đo Raman không ảnh hưởng đến khả năng xử lý những mẫu phức tạp nhất. Thiết kế nhỏ gọn, chắc chắn, có thể sử dụng an toàn trong hầu hết các môi trường, từ các phòng lab giảng dạy tới các trung tâm ứng dụng QC trong công nghiệp.
Liên hệ

Hãng sx: Horiba - Nhật

Fluorolog-QM là máy quang phổ nghiên cứu dạng mô đun, phản xạ toàn phần. Thiết bị là kết quả của nhiều năm kinh nghiệm phát triển và sản xuất các máy quang phổ có độ nhạy cao nhất và tính năng linh hoạt nhất của HORIBA, đồng thời có thêm nhiều công dụng độc đáo khác.
Liên hệ

Hãng sx: Horiba - Nhật

Thiết bị phân tích Các bon/Lưu huỳnh EMIA-Expert dựa trên công nghệ Hồng ngoại không tán xạ của HORIBA, với hiệu suất làm sạch được cải tiến, phần mềm thân thiện với người sử dụng, tuổi thọ, khả năng hoạt động và bảo trì được tăng cường đảm bảo hiệu suất đo và rút ngắn thời gian đo, đẩy nhanh tốc độ phát triển và sản xuất.
Liên hệ