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

  • 434
  • 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: Gester - Trung Quốc

Máy kiểm tra độ xé Elmendorf này được thiết kế để kiểm tra độ bền xé của vải dệt, vải không dệt, giấy, bìa cứng, màng mỏng, băng thông gió, vật liệu tấm kim loại, v.v.
Liên hệ

Hãng sx: OpTest - Canada

FQA đo nhanh và chính xác chiều dài, chiều rộng, độ cong, % độ mịn số và độ xoắn của sợi trong các mẫu bột giấy pha loãng. Có sẵn phần mềm tùy chọn để đo độ thô trung bình của sợi theo ISO 23713, Độ dày thành sợi, hỗn hợp gỗ cứng/gỗ mềm, Mức độ xơ hóa sợi bên ngoài, phân tích các mảnh vụn và phân tích các thành phần của mạch. Tế bào dòng chảy được cấp bằng sáng chế chống tắc nghẽn hoặc bám bẩn và định hướng sợi để phân tích hình ảnh chính xác. FQA đáp ứng hoặc vượt quá thông số kỹ thuật của Phương pháp thử nghiệm Tappi T271, PAPTAC B.4 và ISO 16065-1 và -2. Các phụ kiện bao gồm 6 Beaker Carousel và phần mềm OpTiBlend.
Liên hệ

Hãng sx: ATAGO - Nhật Bản

Khúc xạ kế điện tử để bàn Atago model RX-5000α-Bev đo chỉ số khúc xạ tự động, Brix hoặc nồng độ của chất lỏng khác nhau một cách chính xác và nhanh chóng. Máy dùng trong ngành nước giải khát, thực phẩm, sản xuất đường, hóa dầu, mỹ phẩm, dược phẩm. Lăng kính của RX-5000α-Bev được thiết kế tương đối phẳng, dễ lau chùi, thích hợp sử dụng trong ngành nước giải khát.
Liên hệ

Hãng sx: Lumex Instruments - Canada

- Phân tích nhanh các chỉ tiêu protein, độ ẩm, gluten.. trong ngô, gạo hạt chứa dầu, sữa và các sản phẩm từ sữa mà không cần chuẩn bị mẫu. - Dùng để định lượng định tính các chất trong các lĩnh vực môi trường, thực phẩm, nông nghiệp, thức ăn chăn nuôi, sữa, hóa học, dược và hình sự, sinh học, giáo dục, điện tử, vật liệu…
Liên hệ

Hãng sx: FBF- Italy

Cấp đồng hóa: 2 cấp Công suất đồng hóa: 50 lít / giờ Độ nhớt tại nhiệt độ vận hành: < 200 cPs Phần tử có kích thước hạt lớn nhất: < 500 micron Điều kiện vận hành: trong môi trường vệ sinh Nạp liệu: loại trọng lực, qua phễu Áp suất đồng hóa 1 cấp: 0 – 600 bar (0 – 60 MPa) Áp suất đồng hóa 2 cấp: 0 – 150 bar (0 – 15 MPa)
Liên hệ

Hãng sx: Extratex

Máy chiết siêu tới hạn sử dụng công nghệ sử dụng carbon dioxid ở trạng thái siêu tới hạn để chiết tinh dầu là phương pháp đang được phát triển mạnh mẽ vì một số ưu điểm như sử dụng dung môi CO2 không độc, giá rẻ và bị loại nhanh chóng vì dung môi CO2 khi ở áp suất thường sẽ bốc hơi để lại tinh dầu mà không để lại cặn độc như trong dung môi cổ điển. Công nghệ trích ly bằng CO2 siêu tới hạn giúp cho tinh dầu có chất lượng cao hơn vì quá trình chiết không sử dụng nhiệt độ như các phương pháp khác, thời gian chiết nhanh, vì vậy thành phần các hoạt chất ít bị thay đổi, tinh dầu giữ được mùi vị và thành phần thiên nhiên.
Liên hệ

Hãng sx: EmCrafts

- Kính hiển vi SEM Veritas-LaB6 là kính hiển vi điện tử quét SEM của EMCRAFTS, có độ phân giải cao và dây tóc sợi đốt có tuổi thọ dài - Buồng mẫu lớn cho năng suất làm việc cao nhất - Giải pháp tốt nhất cho ngành Bán dẫn, Điện tử
Liên hệ

Hãng sx: ECOM - Cộng Hoà Séc

Hệ thống HPLC hiệu năng cao chứa đầu dò UV-VIS, lò cột, bơm phân tích và hộp gradient. Đầu dò có bước sóng biến thiên liên tục 190-800nm và độ ồn rất thấp cung cấp lấy mẫu tốc độ cao lên đến 100 Hz.
Liên hệ

Hãng sx: ECOM - Cộng Hoà Séc

- Hệ thống sắc ký điều chế nhỏ gọn hiệu quả cao chứa đầu dò UV-VIS DAD, bơm điều chế gradient ,van bơm tự động và bộ thu thập phân đoạn. Đầu dò cho phép đo độ hấp thụ trên bốn bước sóng cùng một lúc hoặc quét qua toàn bộ quang phổ. - Hệ thống được điều khiển bởi PC tích hợp và màn hình cảm ứng. - Giải pháp mô-đun cho phép cấu hình thiết bị theo nhu cầu của khách hàng. Hệ thống này chứa máy dò có bước sóng 200 - 800nm, bơm có tốc độ dòng chảy lên tới 250ml/phút và bộ thu.
Liên hệ

Hãng sx: ECOM - Cộng Hoà Séc

- Hệ thống sắc ký điều chế nhỏ gọn hiệu năng cao chứa đầu dò UV-VIS DAD, bơm điều chế gradient , van bơm tự động và bộ thu thập phân đoạn. Đầu dò cho phép đo độ hấp thụ trên bốn bước sóng cùng một lúc hoặc quét qua toàn bộ quang phổ. - Hệ thống được điều khiển bởi PC tích hợp và màn hình cảm ứng. - Giải pháp mô-đun cho phép cấu hình thiết bị theo nhu cầu của khách hàng. Nó có thể được trang bị đầu dò với dải bước sóng 200 - 800nm ​​và cũng có thể là một trong ba loại bơm có tốc độ dòng chảy lên tới 50, 100 hoặc 300 ml / phút.
Liên hệ