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

Lượt xem:
302
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 độ bục tự động QC-116D

Hãng sx: Cometech - Đài Loan

Chức năng chính của máy này là kiểm tra sức bền vỡ của các vật liệu như giấy nền, giấy sóng, da, vải, da tổng hợp, v.v. Đây là loại máy tự động, có khả năng kẹp mẫu tự động, tính toán bù tự động và tự động dừng khi phát hiện điểm vỡ. Máy còn có cơ chế phát hiện áp suất màng cao su tự động khi không có mẫu thử, giúp giảm thiểu nguy cơ vỡ màng cao su do thao tác thủ công không đúng cách. Máy đáp ứng các tiêu chuẩn và có thể tự động hiệu chỉnh màng cao su dựa trên điều kiện thủy lực, loại bỏ nhu cầu sử dụng giấy bạc nhôm định kỳ để hiệu chỉnh. Điều này đảm bảo việc hiển thị dữ liệu áp suất nhanh chóng và chính xác hơn, đồng thời giảm chi phí tiêu hao giấy bạc nhôm.

Liên hệ

Chi tiêt Xem nhanh

Máy đo độ bục giấy QC-116

Hãng sx: Cometech - Đài Loan

Mô tả Máy kiểm tra độ bền vỡ kỹ thuật số được sử dụng để kiểm tra khả năng chống vỡ của các mẫu vật liệu như giấy nền, giấy bìa, da, da tổng hợp. Đây là loại máy kỹ thuật số, trang bị cơ chế bù tự động và hiệu chuẩn cảm biến, giúp thu được kết quả thử nghiệm chính xác hơn. Biểu đồ lực theo thời gian hiển thị trạng thái hiện tại của mẫu với các đơn vị đo khác nhau, giúp người dùng dễ dàng đọc và phân tích dữ liệu.

Liên hệ

Chi tiêt Xem nhanh

Thiết Bị Cắt Mẫu Đo Định Lượng QC-PS

Hãng sx: Cometech - Đài Loan

Mô tả Máy cắt mẫu hình tròn có thể cắt mẫu có diện tích 100cm², đồng thời đo trọng lượng đơn vị của mẫu. Cân đo có độ chính xác tối thiểu đạt 0.01g. Máy cắt này có thể cắt mẫu với độ dày lên tới 5mm. Các loại mẫu có thể cắt bao gồm vải dệt, vải không dệt, vải dệt kim, thảm, màng nhựa, xốp, giấy hoặc tấm gỗ mỏng, v.v. Đây là thiết bị không thể thiếu trong ngành dệt may và nhuộm vải để lấy mẫu.

Liên hệ

Chi tiêt Xem nhanh

Máy đo độ bền gấp MIT QC-104H

Hãng sx: Khác

Máy thử độ bền gấp MIT QC-104H được thiết kế để kiểm tra khả năng chịu gập của các vật liệu, xác định số lần gập mà vật liệu có thể chịu được khi bị căng thẳng và uốn cong (thường từ +135 độ đến -135 độ). Máy có thể thử nghiệm với các vật liệu như giấy, nhôm, đồng, bảng mạch dẻo, và nhiều loại vật liệu khác có độ bền gập cần được kiểm tra.

Liên hệ

Chi tiêt Xem nhanh

Máy đo mật độ quang LS117 ( OD Tester )

Hãng sx: No brand

Máy Đo Mật Độ Quang là một thiết bị có thể đo cả mật độ quang và độ truyền ánh sáng. Thiết bị này áp dụng nguyên lý truyền khuếch tán phù hợp cho phép thử mật độ quang của phim aluminized, phim, phim X quang, mực ống kính và các vật liệu khác

Liên hệ