Implementation of primary strategies for the improvement of biomass steam gasification in a spouted bed reactor

Resumen

Esta tesis doctoral se enmarca dentro de una extensa línea de investigación, que abarca el desarrollo de procesos térmicos y catalíticos para la valorización de biomasa y residuos plásticos para la obtención de combustibles líquidos, materias primas (olefinas y aromáticos) e hidrógeno. Los conocimientos adquiridos en la gasificación de biomasa y plásticos en reactores spouted bed convencionales han alentado la realización de esta tesis. Por tanto, el objetivo principal de esta tesis es avanzar en el proceso de gasificación de biomasa con vapor para la producción de gas de síntesis y la eliminación de alquitrán.El reactor de spouted bed convencional se caracteriza por tener cortos tiempo de residencia, lo cual es una excelente característica para minimizar las reacciones secundarias no deseadas en los procesos de pirolisis. Sin embargo, esto es un serio inconveniente para la gasificación, ya que los cortos tiempos de residencia dificultan las reacciones de craqueo del alquitrán. En esta tesis se propone un novedoso sistema de reacción basado en la tecnología de spouted bed, que plantea la incorporación de determinados dispositivos, como el confinador de la fuente y el tubo central, llamado spouted bed de fuente confinada. Esta combinación pretende resolver las limitaciones de los spouted bed convencionales en los procesos de gasificación. Además, se han propuesto varias estrategias primarias de eliminación de alquitrán para mejorar la eficiencia de la gasificación de biomasa con vapor. Se ha desarrollado un nuevo régimen de contacto gas-sólido basado en el reactor de spouted bed y se ha optimizado el proceso general desde el punto de vista del diseño del reactor, condiciones de operación (temperatura) y catalizadores primarios (arena, olivina, dolomita, catalizador gastado de FCC, alumina y catalizador Fe/olivina). Los resultados muestran que usando dolomita como catalizador primario se consigue disminuir el tar hasta 5.0 g Nm-3 a 850 ºC y un ratio S/B de 2.