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行业应用 ▏应用于生物燃料的BenchCAT系统

北京精微高博仪器有限公司  2023-03-10  点击544次

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生物燃料是所有非化石燃料衍生燃料的统称,最简单的形式可以是通过发酵从甘蔗或玉米中提取乙醇。但是,酒精不具备汽油或柴油等更传统化石燃料的高能量含量,目前更努力探索旨在开发出确实类似于汽油或柴油的生物燃料。

生物燃料有多种来源,例如城市垃圾、木屑、大豆或藻类。根据来源不同,使用不同工艺,需使用不同参数和条件的反应器,以下我们将看到生物燃料生产的三个过程,其中都由BenchCAT反应器参与了解决方案。

生物质气化

Via Gasification of Biomass

 制造合成燃料的最古老并最知名的工艺应该是费托合成工艺(F-T),最初的工艺开发于19世纪20年代至30年代,到30年代后期在德国已经商业化,F-T工艺被用于生产汽车和军事装备的燃料。

F-T工艺能够从任何类型的含碳生物质中生产生物燃料,例如城市垃圾、木屑、纤维素草等。该工艺的第一步是将生物质气化,形成H2 + CO合成气。然后,使用催化剂(通常为铁或钴)将合成气经F-T工艺制成碳氢化合物。通过控制几个工艺参数,例如温度、压力、H2 / CO比例,可以控制产品的成分。使用F-T工艺生产的产品广泛,包括从轻烃到重蜡。

生物质→气化→合成气→F-T工艺→燃料

图1展示了我们设计的典型F-T BenchCAT反应器,四路进气包括H2和CO(合成气),用作稀释剂的N2和用作分析内标的Ar,尽管要求的工作温度和压力较低,但该F-T反应器被设计成能用于在400°C和1500 psig的压力下运行。使用了三个分离器,第一个温度保持约150℃,用于收集较重的产品例如蜡,第二个温度保持在80℃,收集碳氢化合物和一些水,第三分离器保持在大约室温下,以收集较低端的产物和大量的水,所有分离均在相应压力下进行。

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图1. 典型的F-T BenchCAT 反应器示意图

来自乙醇     

From Alclhols

制造合成燃料古老并知名的工艺应该是费托合

如之前提到乙醇可以被认为是一种生物燃料,尽管它的能量含量降低,乙醇很容易通过发酵任何含糖或淀粉的物质中产生,然后可以通过催化缩合将其转化为更常规的燃料。例如可以通过使低链醇在ZSM-5的沸石上反应来获得汽油类产品,使用碱催化的醛醇缩合可以得到更长的产物。

含淀粉的材料→乙醇→冷凝燃料

这种方法可以在常规的固定反应器中进行。图2描绘了可用于醇缩合的反应器。使用泵将液体醇进料,并且气体和液体进入反应器之前先通过预热器。热交换器和气液分离器位于高压区。气体产物从分离器的顶部流出,液体产物从底部排出。液位传感器和自动阀可使该过程完全自动化。

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图2. 用于研究醇缩合反应的BenchCAT反应器示意图

通过酯交换

Via Trans-Esterification

生物燃料也可以通过油/脂质与简单的醇(例如甲醇)进行酯交换反应来获得,经研究使用各种脂质来源如菜籽油、大豆油、废植物油和藻油等,在催化反应中使用碱为催化剂通常是NaOH,该反应也可在超临界条件下进行,可选择使用催化剂或不使用催化剂。

生物油→甲醇作用下的催化反应或超临反应→燃料

图3是用于油的催化和超临界酯化的反应器示意图。

图4是反应器的照片,该定制反应器在室温下的额定工作条件为350℃和350 bar(约5200 psig)或700℃,700℃是用于预处理催化剂的额定温度,为了满足这双重条件,管式反应器由Inconel材料构成。在该反应器中,降压发生在产物收集之前。


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图3是用于油的催化和超临界酯化的反应器示意图。


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图4. 用于脂质超临界酯交换反应的BenchCAT反应器照片

总之,无论您对自动化的、高研究质量反应器有何特殊要求,我们都能提供并满足您需求的技术和理论知识。我们在催化科学、催化剂表征及生物燃料研究的BenchCAT反应领域拥有丰富的经验。

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精微高博(JWGB)成立于2004年,推出中国第一台静态容量法氮吸附仪JW-RB,被誉为“中国氮吸附仪的开拓者”。19年来已发展为集研发、制造、销售、服务于一体的国家级高新技术企业,专业从事于静态比表面积及孔径分析仪、动态比表面积测定仪、蒸汽吸附仪、化学吸附仪、竞争吸附仪、微反装置、真密度仪等材料表征设备的研究。是中国材料表征仪器的领先制造商,产品销售全球十几个国家和地区,致力于向全球客户提供高质量、高易用性、高性价比的产品和服务解决方案。

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