行业应用 ▏应用于生物燃料的BenchCAT系统

       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。

        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。

        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。

图1. 典型的F-T BenchCAT 反应器示意图

       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。

        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。

图2. 用于研究醇缩合反应的BenchCAT反应器示意图

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。

图3. 用于脂质超临界酯交换反应的BenchCAT反应器示意图

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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