Πειραματική μελέτη καταλυτικού καθαρισμού πισσών από αεριοποιημένη βιομάζα

Abstract

Λόγω της μείωσης των αποθεμάτων στερεών καυσίμων, τα τελευταία χρόνια το ενδιαφέρον έχει στραφεί στην έρευνα εναλλακτικών τρόπων παραγωγής ηλεκτρισμού και θερμότητας. Μία από τις τεχνολογίες που θα είχε πολλές δυνατότητες και θα μπορούσε να αντικαταστήσει σε μεγάλο βαθμό τις παγκόσμιες ανάγκες για καύσιμο είναι η αεριοποίηση βιομάζας. Το παραγόμενο αέριο περιέχει εκτός απο τα επιθυμητά καύσιμα αέρια ( CO, H2, CH4) και ανεπιθύμητα συστατικά όπως σωματίδια, τέφρα, άκαυστους υδρογονάνθρακες (αιθάλη) θειούχες ενώσεις, αμμωνία και πίσσες. Η τεχνολόγια για την αφαίρεση των περισσότερων από αυτών των ανεπιθύμητων ουσιών είναι αρκετά ανεπτυγμένη ώστε το αέριο να απαλλάσεται από αυτές. Το βασικό πρόβλημα στον καθαρισμό του παραγόμενου αερίου αφορά στους βαριούς υδρογονάνθρακες ( πίσσες) τους οποίους περιέχει. Η χρήση καταλύτων για την αφαίρεση των πισσών είναι πιο υποσχόμενη τεχνολογία.Η διπλωματική αυτή εργασία, έχει ως θέμα την πειραματική μελέτη των τριων ειδών καταλυτών, καταλύτες σιδήρου, νικελίου και πολύτιμων μετάλλων, ως προς την αποτελεσματικότητα τους και την σύγκριση μεταξύ τους. Και οι τρεις καταλύτες επεξεργάστικαν όμοια προ των πειραμάτων και ερεύνηθηκαν ως προς τις δυνατότητες τους στις ίδιες εργαζόμενες συνθήκες μέσα στο καταλυτικό αντιδραστήρα.

The effectiveness of three different catalysts regarding tar cracking and decomposition of syngas deriving biomass gasification in a fluidized bed has been investigated in this study. The catalysts that were tested were iron based, and commercially available nickel based and precious metal catalysts in order to compare their ability to decrease the amount of tar in the product gas. The catalysts were tested in different temperatures and residence times. The reference operating conditions were 800°C and a space velocity of 6500 1/h. The iron and nickel based catalysts were stable, and no sign of deactivation was observed during the tests. As for the precious metal catalysts, the CH4 in the product gas after the catalytic bed was initially ~0%, but gradually rose to ~5% and stabilized at this value. This could possibly indicate deactivation of the catalyst in the beginning, but it reached stability soon and remained in stable state during the whole experiment. The characterization of the iron based catalysts was realized before and after the tests to define the influence of the steam reforming on its surface (X-Ray Diffraction, BET surface measurement, SEM. The iron based catalysts need optimization in their structure. The particles were fine and soft, so they were blown away during the experiment. Possible evolution of their material could achieve higher tar conversion, particle strength and render them a feasible material for in situ use.