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

  • 301
  • 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: Biuged Instruments - China

– Máy đo độ bền màng sơn Cupping Tester BGD 309 hãng Biuged là thiết bị được dùng để đánh giá độ bền màng sơn thông qua sự dãn dài, crack (vết nứt) và sự tách rời của lớp sơn phủ, vecni,…. ra khỏi bề mặt kim loại được phủ. – Qua việc lớp phủ bị biến dạng dần dần trong điều kiện tiêu chuẩn ISO 1520, BS 3900 Phần 4, DIN 53166, DIN 53233,… thì người dùng có thể đành giá được độ bền màng sơn (hay còn được gọi là độ linh hoạt của lớp phủ).
Liên hệ

Hãng sx: Biuged Instruments - China

BGD 310 là máy thử cupping tự động. Trên cơ sở của BGD 309, máy này có thể tự động nâng lên với tốc độ 0,2mm/giây theo tiêu chuẩn yêu cầu. Loại bỏ lỗi do nâng bằng tay.
Liên hệ

Hãng sx: Biuged Instruments - China

Máy thử va đập BGD 301 Dupont được thiết kế để kiểm tra độ bền va đập của vật liệu phủ (sau khi phủ). Máy được trang bị 5 đầu đo có đường kính khác nhau và khuôn liên quan, 3 trọng lượng khác nhau. Máy tương thích với ASTM D 2794, JISK 5400, CNS 10756.
Liên hệ

Hãng sx: Biuged Instruments - China

Thiết bị thử độ bền uốn của màng sơn là thiết bị được sử dụng để kiếm tra khả năng bền uốn của sơn trên các bề mặt như kim loại, bê tông, gỗ, nhựa,… qua đó người sử dụng có thể xác định dễ dàng được tính chất của sản phẩm.
Liên hệ

Hãng sx: Biuged Instruments - China

Máy kiểm tra hình nón (kiểm tra nứt/ bong) Biuged BGD 566 có thể áp dụng để xác định khả năng mở rộng của lớp sơn phủ trên các tấm kim loại được kẹp cố định và tạo thành quanh trục hình nón bằng cách quay khung con lăn. Các tấm được kiểm tra để đánh giá khả năng chống nứt và bong ra khỏi nền kim loại của bề mặt được phủ sơn ở điều kiện tiêu chuẩn. Nó tuân thủ tiêu chuẩn ASTM D 522,D1737,BS 3900E11 và ISO 6860.
Liên hệ

Hãng sx: Biuged Instruments - China

-Được thiết kế để đánh giá tính linh hoạt và độ bám dính của lớp phủ hữu cơ trên nền kim loại bằng cách quan sát vết nứt hoặc mất độ bám dính khi tấm thử nghiệm phủ bị uốn cong. Phương pháp này có thể được sử dụng để xác nhận xem sơn, vecni hoặc các sản phẩm liên quan có đáp ứng một thử nghiệm nhất định hay không. yêu cầu trong thử nghiệm đạt / không đạt, hoặc để xác định đường kính uốn tối thiểu mà tại đó vết nứt không xảy ra.
Liên hệ

Hãng sx: Biuged Instruments - China

Sau khi hoàn tất thử nghiệm cắt ngang trên màng phủ, người vận hành phải đánh giá chính xác tỷ lệ phần trăm diện tích bong tróc và sau đó phân loại, phương pháp truyền thống là bằng mắt thường. Vì khó có thể định lượng chính xác diện tích bong tróc bằng mắt thường nên có sự khác biệt chủ quan tương đối lớn trong kết quả hoặc phân loại và dễ gây tranh cãi. Để giải quyết vấn đề này và cải thiện khả năng lặp lại và khả năng tái tạo kết quả thử nghiệm cắt ngang, Biuged đã phát triển một thiết bị có thể tự động xác định diện tích bong tróc. Thiết bị này sử dụng công nghệ xử lý hình ảnh kỹ thuật số máy tính (phân tích tự động trực quan) để chụp ảnh diện tích cắt ngang, sau đó phân tích và tính toán hình ảnh kỹ thuật số, có thể nhanh chóng và dễ dàng thu được kết quả chính xác.
Liên hệ

Hãng sx: Biuged Instruments - China

Tiêu chuẩn ISO 2409-2019 mới nhất đã xác định rõ ràng rằng để có được đường cắt đồng đều và nhất quán, phải sử dụng máy thử độ bám dính tự động nở chéo với ổ đĩa động cơ càng nhiều càng tốt. Máy kiểm tra độ bám dính BGD 535 là một thiết bị tự động. Dụng cụ cắt ngang được thiết kế theo tiêu chuẩn ISO 2409 và ASTM 3359 mới nhất.
Liên hệ

Hãng sx: Biuged Instruments - China

Máy thử độ bám dính kỹ thuật số tự động BGD 500 / S là một thiết bị cầm tay, được sử dụng để đo lực cần thiết để kéo một đường kính thử nghiệm xác định của lớp phủ ra khỏi bề mặt bằng cách sử dụng áp suất thủy lực. Áp suất được hiển thị trên màn hình LCD kỹ thuật số và thể hiện độ bám dính của lớp phủ với chất nền.
Liên hệ

Hãng sx: Biuged Instruments - China

Thiết bị kiểm tra độ bám dính kỹ thuật số BGD 500 là một thiết bị cầm tay, vận hành bằng tay, được sử dụng để đo lực cần thiết để kéo một đường kính thử nghiệm xác định của lớp phủ ra khỏi đế bằng áp suất thủy lực. Áp lực được hiển thị trên màn hình LCD kỹ thuật số và đại diện cho lớp phủ'sức mạnh của của sự bám dính vào bề mặt. Nó đánh giá độ bám dính (cường độ kéo) của lớp phủ bằng cách xác định lực kéo đứt lớn nhất mà nó có thể chịu được trước khi tháo ra. Các điểm phá vỡ, được thể hiện bằng các bề mặt bị nứt, xảy ra dọc theo mặt phẳng yếu nhất trong hệ thống bao gồm các lớp dolly, dính, lớp phủ và chất nền.
Liên hệ