Publication: Estudio comparativo y mejora de la actividad de sólidos catalíticos usados en la limpieza del gas de salida de gasificadores de biomasa de lecho fluidizado
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2003
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Universidad Complutense de Madrid, Servicio de Publicaciones
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Abstract
El proceso de gasificación de biomasas con aprovechamiento energético, como sistema de gestión y como obtención de energía renovable tendrán una aplicación comercial o industrial más extensa cuando la tecnología de depuración y mejora de la calidad del gas asegure la viabilidad del proceso a gran escala, con una alta eficacia energética y con un impacto medioambiental minimo. En este trabajo se compara y mejora la actividad de diferentes dolomitas calcinadas y de catalizadores comerciales de reformado con vapor de hidrocarburos (basados en níquel) en la eliminación de alquitranes y mejora de la calidad del gas obtenido en un gasificador de biomasa de lecho fluidizado. En el capitulo 3 se describe la instalación experimental utilizada, Tiene una capacidad de procesado es de 0’3 a 2’4 kg/h de serrín, que corresponde a una planta escala ‘bench” o planta piloto pequeña. En el capítulo 4 se estudian las características principales de los tres sólidos que han sido usados en el proceso: coque de lignito, dolomitas y catalizadores de níquel, En los distintos apartados de este capítulo se ha intentado responder a las preguntas sobre el origen, composición y caracterización de estos sólidos, Se ha puesto un énfasis especial en conocer las diferencias entre los distintos tipos de dolomitas y catalizadores, Se ha visto que existen diferencias en la composición y estructura entre las distintas dolomitas y entre los catalizadores de níquel, que afectan a su actividad como sólidos catalíticos del proceso de eliminación de alquitranes. En el capítulo 5 se muestra en detalle la forma de llevar a cabo los experimentos y la recogida de datos experimentales. También se detalla el cálculo de todas las variables y parámetros que aparecen, El proceso que se estudia tiene un gran número de variables, Aunque hay algunas más importantes que otras, ha sido necesario haber medido, calculado o ‘kpuntado” cada una de ellas con el mínimo error posible. Hay que decir que a medida que se han ido realizando más experimentos, la experiencia y la fidelidad en la toma de datos ha hecho que los resultados obtenidos frieran cada vez más fiables. En este capítulo se presenta también un programa de cálculo realizado para el cálculo de todas las variables. En el capitulo 6 se presentan en diferentes tablas, las condiciones de operación y los resultados obtenidos de los sesenta y cinco experimentos de gasificación válidos realizados. En el capítulo 7 se realiza un estudio en profundidad del efecto de las dolomitas calcinadas sobre diferentes variables importantes en el proceso de gasificación de biomasa con aire. Respecto al gas obtenido, se ha estudiado el efecto sobre su rendimiento, su composición y poder calorífico. Respecto a los alquitranes se ha estudiado el efecto sobre su rendimiento, composición y conversión (eliminación). Respecto a la eliminación de alquitranes se analiza con profundidad el efecto que tiene el tiempo de contacto gas-sólido y la temperatura del lecho. Se hace un estudio del efecto de cada una de las dolomitas sobre cada variable estudiada, encontrando pequeñas diferencias entre ellas. En el capítulo 8 se estudia el efecto que tiene la introducción de una pequeña corriente de aíre (llamado aire secundario) en el lecho de dolomita, sobre la actividad de ésta en la eliminación de alquitranes y sobre la composición final de los gases. Se observa una importante mejora en la conversión de alquitranes y no se nota una importante disminución del poder calorífico del gas. En el capítulo 9 se estudian a fondo las diferencias existentes entre estos dos grupos diferentes de catalizadores de reformado de hidrocarburos (ambos basados en níquel): 10 catalizadores de reformado de gas natural y 2~ catalizadores de reformado de naftas. Se hace más énfasis en los catalizadores del segundo grupo ya que, como aqui se demuestra, son mucho más efectivos en la destrucción de alquitranes. Se evalúa el rendimiento y la calidad del gás que se obtiene, el rendimiento a alquitranes y las condiciones operacionales (tiempo de contacto y temperatura) necesarias y óptimas para su mayor conversión. Al estudiar el efecto de la temperatura se calculan los parámetros de la ecuación de Arrhenius como método comparativo de los cuatro catalizadores más activos, observándose también diferencias notables entre ellos.
Description
Tesis de la Universidad Complutense de Madrid, Facultad de Ciencias Químicas, Departamento de Ingeniería Química, leída el 21-10-1997