Hệ thống lò phản ứng BenchCAT cho ứng dụng nhiên liệu sinh học

Lượt xem:
296
Thương hiệu:
Advanced measurement instruments (AMI) - Mỹ
Giá:
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:

Sản phẩm cùng loại

Chi tiêt Xem nhanh

Máy đo nhiệt trị (Nhiệt lượng kế) SDACM3200

Hãng sx: Sundy - Trung Quốc

SDACM3200 có thể được sử dụng để xác định nhiệt trị của chất cháy rắn và lỏng như than, than cốc, dầu mỏ, bột đen xi măng, nhiên liệu sinh khối cũng như vật liệu xây dựng. Mô hình hiệu quả nhất về chi phí với kết quả đáng tin cậy. Thời gian phân tích ≤14 phút

Liên hệ

Chi tiêt Xem nhanh

STADI P Máy nhiểu xạ X phân tích đặc tính chất xúc tác hiệu quả về chi phí

Hãng sx: Advanced measurement instruments (AMI) - Mỹ

● Nhiều loại đầu dò tia X đếm photon đơn. ● Bức xạ Kα1 tinh khiết sử dụng nguồn Co, Cu, Mo và Ag. ● Chế độ truyền/Debye-Scherrer hoặc Bragg-Brentano.

Liên hệ

Chi tiêt Xem nhanh

STADIVARI Máy nhiễu xạ X dọc/ngang linh hoạt dành cho tinh thể/bột, chùm tia kép, X-AREA

Hãng sx: Advanced measurement instruments (AMI) - Mỹ

● Goniometer linh hoạt (giá đỡ Eulerian và nhiều thiết lập chi cố định khác nhau) ● Vùng nhiễu xạ có bán kính nhỏ hơn 0,005 mm ● Đầu dò pixel lai siêu nhanh (phạm vi đầu dò đầy đủ của EIGER và PILATUS)

Liên hệ

Chi tiêt Xem nhanh

STADI MP Máy nhiễu xạ đa hình học với nhiễu xạ vi mô, đầu dò đa năng, tùy chọn nhiệt độ.

Hãng sx: Advanced measurement instruments (AMI) - Mỹ

● Nhiều đầu dò tia X đếm photon đơn. ● Phụ kiện nhiệt độ cao và thấp. ● Lựa chọn hình học bằng cách trượt vỏ ống.

Liên hệ

Chi tiêt Xem nhanh

Máy nhiễu xạ tia X di động Lattice GO

Hãng sx: Advanced measurement instruments (AMI) - Mỹ

● XRD nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ, dễ dàng mang theo. ● Cho kết quả chính xác trong vòng vài phút. ● Phân tích ở bất cứ đâu / Goniometer góc rộng (0°-130°/ -3°-156°).

Liên hệ

$Máy phân tích nhiễu xạ tia X InSight (X-Ray Diffraction)$

Chi tiêt Xem nhanh

Máy phân tích nhiễu xạ tia X InSight (X-Ray Diffraction)

Hãng sx: Advanced measurement instruments (AMI) - Mỹ

● Được thiết kế để kiểm tra nhiễu xạ tia X truyền qua tại chỗ đối với cell dạng túi. ● Thu thập đồng thời dữ liệu nhiễu xạ tia X của cực âm/cực dương. ● Phạm vi kiểm soát nhiệt độ: -30°C đến 300°C.

Liên hệ

Chi tiêt Xem nhanh

Thiết Bị Phân Tích Diện Tích Bề Mặt & Kích Thước Mao Quản Meso

Hãng sx: Advanced measurement instruments (AMI) - Mỹ

- Dòng AMI Meso112/222 được thiết kế để xác định diện tích bề mặt và kích thước lỗ xốp với độ chính xác cao của vật liệu dạng bột. Dòng sản phẩm này bao gồm hai mẫu, Meso 112 và Meso 222, cả hai đều được tích hợp bộ chuyển đổi áp suất 1000 torr tại mỗi trạm phân tích để xác định diện tích bề mặt BET chính xác và phân tích sự phân bố kích thước lỗ xốp trung bình. - Mỗi cổng phân tích được trang bị một mô-đun khử khí tại chỗ có khả năng làm nóng mẫu lên đến 400°C, đảm bảo loại bỏ hiệu quả các chất gây ô nhiễm hấp thụ trước khi phân tích. Quá trình khử khí tại chỗ này giúp loại bỏ nguy cơ ô nhiễm liên quan đến việc chuyển mẫu. Ngoài ra, khi sử dụng nhiều trạm, mỗi trạm hoạt động độc lập, cho phép phân tích đồng thời nhưng riêng biệt các mẫu khác nhau.

Liên hệ

Chi tiêt Xem nhanh

Máy phân tích hấp thụ khí RuboSORP MSB

Hãng sx: Advanced measurement instruments (AMI) - Mỹ

– Phân tích chất hấp thụ trong vật liệu, cho phép đo 02 mẫu đồng thời – Cân treo từ trang được bảo vệ mẫu để tăng cường phản ứng giữa mẫu và môi trường. – Phần mềm được sử dụng để kiểm soát cân và tính toán giá trị

Liên hệ

Chi tiêt Xem nhanh

Máy đo tỷ trọng, thể tích và độ xốp vật liệu Densi 100

Hãng sx: Advanced measurement instruments (AMI) - Mỹ

- Thiết bị sử dụng phương pháp dịch chuyển khí (Gas displacement), với kết cấu nhỏ gọn, không cồng kềnh và các thao tác trở nên đơn giản hơn. - Phương pháp này với ưu điểm chính xác hơn và có khả năng tái tạo hơn so với phương pháp Archimedes truyền thống. Năm 2014, Tổ chức Tiêu chuẩn ISO Quốc tế đã chính thức giới thiệu phương pháp thay thế thể tích khí để kiểm tra tỷ trọng thực.

Liên hệ

Chi tiêt Xem nhanh

Thiết Bị Phân Tích Nhiệt Đồng Thời STA Series (Simultaneous Thermal Analysis)

Hãng sx: Advanced measurement instruments (AMI) - Mỹ

- STA – Phân tích nhiệt đồng thời là một phương pháp phân tích nhiệt áp dụng đồng thời phân tích nhiệt trọng trường (TGA) và phân tích nhiệt lượng quét vi sai (DSC) cho cùng một mẫu trong một thiết bị duy nhất. Các điều kiện đo phải hoàn toàn giống nhau đối với cả 2 tín hiệu TGA và DSC (cùng một bầu khí quyển, lưu lượng khí, áp suất hơi của mẫu, tốc độ gia nhiệt, tiếp xúc nhiệt với nồi nấu mẫu và cảm biến, hiệu ứng bức xạ, v.v.). - STA Series 650/1000/1200/1500 thế hệ mới của Advanced Measurement Instruments (AMI), tiền thân là Altamira, có hệ phân tích nhiệt đồng thời hiện đại, tích hợp độ phân giải cân siêu nhỏ 0,1 microgam, thuật toán điều khiển thông minh và thiết kế treo mẫu tối ưu. Kết quả là một hệ thống có độ chính xác cao, vận hành ổn định và chi phí hợp lý. STA Series cho phép thực hiện đồng thời TGA và DSC/DTA trên cùng một mẫu chỉ trong một lần chạy. Nhờ đó, người dùng tiết kiệm đáng kể thời gian và vật liệu, đồng thời thu được hồ sơ nhiệt toàn diện.

Liên hệ