Calcined Dolomite, Magnesite, and Calcite for Cleaning Hot Gas from a Fluidized Bed Biomass Gasifier with Steam:  Life and Usefulness

Abstract

Calcined dolomites, limestones, and magnesites are active and inexpensive solids for cleaning raw hot gas from biomass gasifiers with steam. The variations of their activities with time-on-stream are studied here. Simultaneous coke formation and coke elimination by steam gasification increases the life of these “naturally occurring” catalysts under some circumstances. The lives of these solids are studied at different temperatures (800−880 °C), space times (0.08−0.32 kg of dolomite·h/nm3), particle diameters (1−4 mm), and types of solid. Not much deactivation was observed for tar concentration in the raw gas below 48 g/nm3, particle diameters of less than 1.9 mm, temperatures above 800 °C, and space times above 0.13 kg·h/nm3. The effectiveness of these calcined minerals is compared with that of an inert material (silica sand) and with a commercial steam reforming catalyst (R-67 from Haldor Topsøe).

Synthesis of Transportation Fuels from Biomass: Chemistry, Catalysts, and Engineering

“…Other problems with dolomite include severe catalyst attrition and the production of fine particulate material in fluidized bed reactors. Delgado et al, 87,88 Sutton et al, 61 and Dayton 56 wrote reviews on gas conditioning with dolomite catalysts. Other researchers who have studied dolomite catalysts include Simell and coworkers [89][90][91] and Corella and co-workers.…”

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.…”

“…75 A dolomita deve ser calcinada, porém de acordo com as condições de reação, o mineral pode se recarbonatar durante o processo, causando decréscimo em sua atividade. 38 Outra preocupação é o grande acúmulo de coque, já que o mineral é apenas ativo em temperaturas elevadas, que proporcionam a formação de coque devido às reações de craqueamento, sendo que esse coque pode ser minimizado através do emprego de catalisadores mais básicos. 38,65,76 Estudos comparativos com dolomita, magnesita e calcita, empregadas como leito de guarda do reator de reforma a vapor, evidenciaram que a dolomita foi mais ativa nas condições de reação.…”