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

  • 1830
  • 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: Horiba - Nhật

Thiết bị phân tích Cacbon/Lưu huỳnh EMIA-Pro cải tiến hiệu suất làm sạch, tăng cường tính năng phần mềm thân thiện với người sử dụng, độ bền, khả năng vận hành và bảo trì nhằm đảm bảo các phép đo đạt hiệu quả và thời gian đo được rút ngắn, tăng độ lặp lại phép đo tới 200 lần, do đó cải thiện sự phát triển và tốc độ sản xuất.
Liên hệ

Hãng sx: Horiba - Nhật

Dòng sản phẩm phân tích S trong dầu bằng phương pháp huỳnh quang năng lượng tia X mới, model SLFA-6100/6800 với dải đo từ 5ppm đến 9.9999%. Thiết bị nhỏ gọn, độ chính xác cao, hoàn toàn tương thích với tiêu chuẩn ASTM D4294, ISO 8754 và JIS K2541/B7995.
Liên hệ

Hãng sx: Horiba - Nhật

Kính hiển vi huỳnh quang tia X với buồng mẫu cực lớn! XGT-9000SL mang tới khả năng phân tích không phá hủy các mẫu lớn có giá trị như bo mạch lớn, tấm bán dẫn hoặc các mẫu khảo cổ.
Liên hệ

Hãng sx: Anton Paar

Hệ thống truyền tia hàng đầu với giá tốt nhất Nghiên cứu độ xốp, hướng, kích thước, hình dạng, và nhiều hơn nữa Thúc đẩy phân tích và đảm bảo chất lượng với tự động hóa loại bỏ lỗi Đạt được kết quả ý nghĩa nhờ phần mềm phân tích mạnh mẽ Lợi ích từ một mạng lưới hỗ trợ toàn cầu và bảo hành ba năm
Liên hệ

Hãng sx: Anton Paar

Máy kiểm tra độ lõm nano dễ sử dụng nhất trên thị trường Ít hơn một nửa giá so với các thiết bị tương đương Cách ly chống rung chủ động Bảo hành 3 năm Sẵn sàng để bắt đầu đo trong 15 phút
Liên hệ

Hãng sx: Labthink - Trung Quốc

Máy Kiểm Tra Độ Bền Nổ Và Độ Xì Bao Bì C660M là thiết bị kiểm tra niêm phong đa năng được thiết kế để đánh giá bao bì hiệu suất cao. Nó hoạt động như một máy kiểm tra rò rỉ chính xác và một máy kiểm tra độ kín niêm phong mạnh mẽ. Máy kiểm tra độ bền nổ, độ xì thực hiện các đánh giá quan trọng như kiểm tra độ bền hàn dán, kiểm tra độ kín, kiểm tra rò rỉ áp suất , bền nổ, kiểm tra khả năng chịu nén, cũng như kiểm tra lực xoắn và lực khớp/tách rời. Nó được ứng dụng chuyên nghiệp để xác định định lượng độ bền niêm phong, chất lượng niêm phong, áp suất nổ và khả năng chịu nén cho nhiều loại bao bì mềm, bao bì vô trùng, nắp nhựa chống giả mạo, ống mềm, nắp đậy và các vật liệu khác.
Liên hệ

Hãng sx: Advanced measurement instruments (AMI) - Mỹ

Máy đo hấp phụ BTsorb 100 là thế hệ thiết bị phân tích vật liệu mới với chi phí tối ưu, được thiết kế cho các thử nghiệm đường cong đột phá, hấp phụ cạnh tranh và phân tích động học truyền khối. Đây là một hệ thống phân tích hấp phụ động toàn diện, linh hoạt và có độ chính xác cao. • Chính xác: Kết quả đáng tin cậy mà bạn có thể yên tâm. • Dễ tiếp cận: Chi phí hợp lý mà không làm giảm chất lượng.
Liên hệ

Hãng sx: Advanced measurement instruments (AMI) - Mỹ

● Hệ thống lò phản ứng bán tiêu chuẩn, hoàn toàn có thể cấu hình: cổng khí, nhiệt độ và áp suất ● Hỗ trợ tối đa 6 đường cấp khí và 2 đường cấp chất lỏng ● Lên đến 1200°C và 100 bar (có thể tùy chỉnh cho nhiệt độ cao hơn)
Liên hệ

Hãng sx: Advanced measurement instruments (AMI) - Mỹ

● Một thiết bị duy nhất cho các phân tử nhỏ và protein ● Dải động cao (> 1:10⁵) ● Nền nhiễu cực thấp (không có dòng điện tối)
Liên hệ

Hãng sx: ZonGon - Trung Quốc

Nồi hấp tiệt trùng cỡ nhỏ được sử dụng rộng rãi trong phòng thí nghiệm nghiên cứu sản phẩm mới của nhà máy, thí nghiệm tiệt trùng, viện nghiên cứu đại học...
Liên hệ