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

  • 205
  • 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: COPLEY - Anh Quốc

Mô tả : Số trống quay: 2 Thông số thời chạy: Thời gian hoặc số vòng quay của trống Khoảng tốc độ quay của trống: 10 - 60 rpm (± 1 rpm) Giới hạn số vòng quay: 0 đến 60000 vòng Thời gian chạy: lên đến 99 giờ, 59 phút, 59 giây Dữ liệu đầu ra: RS 232, USB A (kết nối máy in), USB B (kết nối máy tính) Kích thước: 407 x 343 x 325 mm Loại viên nén: Viên không bao
Liên hệ

Hãng sx: COPLEY - Anh Quốc

Mô tả : Đường kính viên thuốc tối đa: 36 mm Khoảng đo: 0 - 490 N Tốc độ: cố định tốc độ 1 - 50 mm/phút Đơn vị đo độ cứng: N, kp, kgf, lbs Công suất: khoảng 5 - 8 viên/phút (tùy vào độ cứng và đường kính của viên) Phần trăm phát hiện độ vỡ viên: điều chỉnh từ 30 - 90% Giao diện: RS 232, USB type B (kết nối với máy tính), máy in nhiệt tích hợp Kích thước: 283 x 235 x 160 mm
Liên hệ

Hãng sx: COPLEY - Anh Quốc

Mô tả : Tiêu chuẩn dược điển: Theo dược điển châu Âu chương 2.9.2 và 2.9.22.-2 (với đo thời gian chảy lỏng) Vị trí đo: Đo độ rã: 1 Đo thời gian chảy lỏng: 1-3 Khoảng nhiệt độ: nhiệt độ môi trường - 50oC Đảo mẫu: Thủ công Tốc độ khuấy: 80 - 2000 vòng/phút (Khoảng cài là bội số của 10) Kích thước: 510 x 280 x 500 mm
Liên hệ

Hãng sx: COPLEY - Anh Quốc

Mô tả : Thời gian chạy: 0 - 99 giờ 59 phút 59 giây Vị trí đo: 2 ống đong Chi tiết các phương pháp Phương pháp 1: chiều cao ống di chuyển 14 mm - 300 nhịp gõ/phút Phương pháp 2: chiều cao ống di chuyển 3 mm - 250 nhịp gõ/phút Phương pháp 3: chiều cao ống di chuyển 3 mm, 14 mm – 50/60 nhịp gõ/phút Kích thước: 260 x 347 x 562 mm (với ống đong 250ml)
Liên hệ

Hãng sx: COPLEY - Anh Quốc

Mô tả : Thời gian chạy: 0 - 99 giờ 59 phút 59 giây Vị trí đo: 1 ống đong Chi tiết các phương pháp Phương pháp 1: chiều cao ống di chuyển 14 mm - 300 nhịp gõ/phút Phương pháp 2: chiều cao ống di chuyển 3 mm - 250 nhịp gõ/phút Phương pháp 3: chiều cao ống di chuyển 3 mm, 14 mm – 50/60 nhịp gõ/phút Kích thước: 260 x 347 x 562 mm (với ống đong 250ml)
Liên hệ

Hãng sx: COPLEY - Anh Quốc

Mô tả : Tuân thủ Dược điển: Theo tiêu chuẩn có trong dược điển châu âu chương 2.9.8 và dược điển Mỹ chương 1217 Đường kính viên thuốc tối đa: 30 mm Khoảng đo: 0 - 500N (+/- 0.1N) Kích thước: 82 x 380 x 90 mm
Liên hệ

Hãng sx: Cometech - Đài Loan

Máy thử tải trọng vạn năng thủy lực điều khiển bằng máy tính có khả năng kiểm tra tải trọng cao. Hệ thống điều khiển thủy lực cung cấp độ căng, độ biến dạng và tốc độ ổn định. Cấu trúc vững chắc và cứng cáp của máy giúp ổn định quá trình thử nghiệm và giảm thiểu sự ăn mòn. Các phụ kiện tiêu chuẩn bao gồm kẹp kéo, kẹp nén và kẹp uốn, phù hợp với vật liệu kim loại, composite, ngành công nghiệp xây dựng.
Liên hệ

Hãng sx: Cometech - Đài Loan

Máy thử va đập loại kỹ thuật số có thể đo lường khả năng chống va đập của vật liệu polymer. Máy tính toán năng lượng va đập hấp thụ dựa trên mối quan hệ chuyển đổi năng lượng. Độ chính xác của búa va đập sẽ ảnh hưởng lớn đến tốc độ và vị trí khối lượng khi va đập, điều này có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của thử nghiệm.
Liên hệ

Hãng sx: Cometech - Đài Loan

Máy ép nhiệt thủ công QC-677C có hai tấm nhiệt độc lập và một bơm dầu thủ công để làm tấm nhiệt kẹp lại. Máy có thể được sử dụng để chuẩn bị mẫu, làm bảng màu, hoặc làm phẳng mẫu thử, rất tiện lợi cho các nhà máy sản xuất vật liệu theo yêu cầu.
Liên hệ

Hãng sx: Cometech - Đài Loan

Máy này lý tưởng để xác định độ bền mài mòn của các vật liệu như giấy, lớp lót, vớ và các loại vật liệu giày tương tự, đặc biệt là những vật liệu làm từ vải. Máy có thể kiểm tra lên đến bốn mẫu cùng lúc. Các mẫu được chà xát lên vật liệu mài mòn theo tất cả các hướng trong một mẫu hình phức tạp, lặp đi lặp lại (hình Lissajous), trong khi đó, giá đỡ quay đồng thời, đảm bảo đánh giá hiệu quả và chính xác độ bền của vật liệu dưới tác động của mài mòn.
Liên hệ