Performance of Different Dolomites on Hot Raw Gas Cleaning from Biomass Gasification with Air

Abstract

Calcined dolomites (CaO−MgO) from four different quarries have been tested for the upgrading of the hot raw gas from a fluidized bed gasifier of biomass with air. These calcined dolomites have big macropores (900−4000 Å) and low (3.8−12 m2/g) BET surface areas. They have been tested in a fixed bed of 6 cm i.d. downstream from the air-blown biomass gasifier. The change in gas composition (contents in H2, CO, CO2, CH4, ...), tar content, gas heating value, etc., has been studied at different temperatures (780−920 °C) as well as space-times for the gas in the bed (0.03−0.10 kg·h/m3) and the type of dolomite. Increasing the equivalence ratio used in the gasifier and decreasing the H/C ratio of the gas increases the refractoriness of the tars to be eliminated by the calcined dolomite. Activation energies (100 ± 20 kJ/mol) and preexponential factors for the overall tar elimination reaction have been calculated for the different dolomites under realistic conditions. The activity of the dolomite for tar elimination can increase by 20% on increasing its pore diameter or its Fe2O3 content. Comparison of results with similar ones obtained in biomass gasification with steam is also presented.

Evaluation of different oxygen carriers for biomass tar reforming (I): Carbon deposition in experiments with toluene

“…When biomass is pyrolyzed at high temperature, secondary reactions occur in the gas phase which convert oxygenated tar compounds to light hydrocarbons, aromatics, oxygenates and olefins, subsequently forming higher hydrocarbons and larger PAH in tertiary processes [3]. The presence of oxygen and steam can influence the cracking of these products and determine the final composition of the tar produced [4][5][6][7].…”

Tar Removal From Biomass Gasification Streams: Processes and Catalysts

“…Apesar dos excelentes resultados alcançados com catalisadores comerciais, com conversão para alcatrão superior a 97%, a vida útil dos catalisadores é afetada pelos seguintes fatores: 1-alto teor de alcatrão na entrada do reformador; 2-natureza química do alcatrão; 3-envenenamento por enxofre e metais alcalinos; 4-formação de coque. [34][35][36][37][38] Muitos estudos publicados na década de 90, oriundos das universidades espanholas, como Universidade de Zaragoza, empregavam minerais como calcitas, magnesitas, dolomitas e olivinas no leito do gaseificador, usando madeira como matéria-prima. [34][35][36][37][38] Esses minerais continuam sendo estudados, porém com foco na gaseificação de outras matérias-primas, como lodo de esgoto, resíduo da indústria papeleira e bagaço-de cana.…”

“…46,47 Vários catalisadores comerciais de reforma a vapor já foram reportados na literatura para a reforma do alcatrão. [34][35][36][37][38] Cabe reforçar que os catalisadores comerciais para reforma a vapor de nafta se mostraram mais adequados do que os catalisadores para reforma do gás natural.…”

“…Esses catalisadores também podem estar presentes no leito do gaseificador, sendo responsáveis pela diminuição do teor de alcatrão, com conversões superiores a 90%, e consequentemente do teor de aromáticos, que são precursores de coque. [35][36][37][38] Além dos catalisadores comerciais, outros têm sido usados na reforma a vapor do alcatrão, como minerais, zeólitas, metais alcalinos, alumina e catalisadores metálicos suportados. As principais classes de catalisadores serão descritas brevemente a seguir.…”

“…Outra observação importante foi que a atividade das dolomitas é maior quanto maior for o conteúdo de Fe 2 O 3 . 37 Em outro estudo, empregando dolomita na mesma planta piloto, os autores encontraram conversões maiores, entre 90 e 95%, empregando tempos espaciais de 0,06-0,15 kgh/m 3 (840 °C, úmido), sendo um resultado satisfatório considerando-se que a gaseificação foi realizada com oxigênio e vapor, gerando espécies mais refratárias à conversão catalítica. Um resultado interessante da pesquisa foi a observação da presença do limite difusional intrapartícula, já que a conversão de alcatrão foi influenciada pelo diâmetro de partícula do catalisador (na faixa de 0,63-1,6 mm).…”