Hydrogen and syngas production by catalytic steam reforming of pyrolysis liquid and its aqueous fraction in a fluidized bed
- Autores: Jose Antonio Medrano Catalan
- Directores de la Tesis: Miriam Oliva Alcubierre (dir. tes.), Jesús María Arauzo Pérez (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Zaragoza ( España ) en 2010
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Juan Adánez Elorza (presid.), Jose Angel Peña Llorente (secret.), Sascha Kersten (voc.), Frederick Marais (voc.), Joan Salvadó Rovira (voc.)
- Materias:
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- Resumen
Producción de hidrógeno y de gas de síntesis mediante reformado catalítico del líquido de pirólisis y de su fracción acuosa en un lecho fluidizado.
El nuevo concepto de biorefinería necesitará integrar tecnologías flexibles para poder producir tanto energía como productos químicos. Está flexibilidad hace referencia tanto a la diversidad de compuestos orgánicos derivados de la biomasa que tienen potencial para ser procesados, como a la necesidad de producir diferentes productos. La producción del líquido de pirólisis es un primer paso que da ciertas ventajas al procesado de la biomasa, sobre todo de la lignocelulósica, incrementando la densidad energética y mejorando la transportabilidad. El presente trabajo se centra en la producción tanto de un gas rico en hidrógeno como de gas de síntesis para Fischer-Tropsch a partir de los líquidos de pirólisis. Estos líquidos producirían importantes problemáticas de procesado en las refinerías existentes (ya que producen el taponamiento de las alimentaciones y producen importantes cantidades de coque y de residuos carbonosos) y por lo tanto el desarrollo de tecnologías fiables son necesarias. En el presente trabajo se plantean diferentes configuraciones de planta experimental como diferentes estrategias para poder reformar estos líquidos. Una de ellas consiste en un lecho fluidizado que necesita de catalizadores con una mayor resistencia a la atrición para evitar su abrasión y elutriación del lecho que resultaría en pérdida de actividad. Por este motivo también se plantea la preparación de diferentes catalizadores que presenten tanto una resistencia a la atrición mejorada como buena resistencia a la desactivación por coque.
En primer lugar se desarrollaron diferentes catalizadores modificados con promotores como calcio (Ca) y magnesio (Mg) y mediante diferentes métodos de síntesis (impregnación y comprecipitación), con el objetivo de estudiar su influencia tanto en la actividad en el reformado de compuestos oxigenados como en la resistencia a la atrición de los catalizadores.
En segundo lugar, se ha estudiado la producción de un gas rico en hidrógeno por reformado catalítico con vapor de agua de la fracción acuosa del líquido de pirólisis de biomasa y de compuestos modelo, utilizando catalizadores de Ni/Al modificados con Ca y Mg en una instalación de lecho fluidizado a escala de laboratorio. Los compuestos modelo seleccionados fueron ácido acético, hidroxiacetona (acetol) y 1-butanol. Esta selección se realizó teniendo en cuenta que se trata de compuestos mayoritarios representativos de distintos grupos funcionales detectados en la fracción acuosa además de su coste. La influencia de variables operacionales como la velocidad espacial y la composición del catalizador sobre el reformado fueron estudiadas destacando el rendimiento a hidrógeno y la conversión de carbono a gas.
Por último, también se ha estudiado la producción de gas de síntesis (relación molar H2/CO ~ 2) por reformado catalítico con vapor de agua del líquido de pirólisis crudo de biomasa en una planta de dos etapas separando la evaporación de los líquidos de su reformado en un lecho fijo. La influencia de variables operacionales como la temperatura de evaporación o la velocidad espacial fueron estudiados. También se estableció una comparativa entre un catalizador comercial y catalizadores de laboratorio, así como de la influencia de la etapa de regeneración.
