FI118647B - Menetelmä tervamaisia epäpuhtauksia sisältävän kaasun reformoimiseksi - Google Patents

Menetelmä tervamaisia epäpuhtauksia sisältävän kaasun reformoimiseksi Download PDF

Info

Publication number
FI118647B
FI118647B FI20060346A FI20060346A FI118647B FI 118647 B FI118647 B FI 118647B FI 20060346 A FI20060346 A FI 20060346A FI 20060346 A FI20060346 A FI 20060346A FI 118647 B FI118647 B FI 118647B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
catalyst
gas
zirconium
reforming
att
Prior art date
Application number
FI20060346A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20060346A (fi
FI20060346A0 (fi
Inventor
Pekka Simell
Esa Kurkela
Original Assignee
Valtion Teknillinen
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valtion Teknillinen filed Critical Valtion Teknillinen
Publication of FI20060346A0 publication Critical patent/FI20060346A0/fi
Priority to FI20060346A priority Critical patent/FI118647B/fi
Priority to PCT/FI2007/000090 priority patent/WO2007116121A1/en
Priority to BRPI0710144A priority patent/BRPI0710144B1/pt
Priority to AU2007235899A priority patent/AU2007235899B2/en
Priority to CA2648969A priority patent/CA2648969C/en
Priority to CN200780019050.2A priority patent/CN101454427B/zh
Priority to JP2009504767A priority patent/JP5606064B2/ja
Priority to US12/296,083 priority patent/US8100995B2/en
Priority to EP07730559.7A priority patent/EP2010630B1/en
Publication of FI20060346A publication Critical patent/FI20060346A/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI118647B publication Critical patent/FI118647B/fi

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10KPURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
    • C10K1/00Purifying combustible gases containing carbon monoxide
    • C10K1/34Purifying combustible gases containing carbon monoxide by catalytic conversion of impurities to more readily removable materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/38Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
    • C01B3/382Multi-step processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10KPURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
    • C10K3/00Modifying the chemical composition of combustible gases containing carbon monoxide to produce an improved fuel, e.g. one of different calorific value, which may be free from carbon monoxide
    • C10K3/02Modifying the chemical composition of combustible gases containing carbon monoxide to produce an improved fuel, e.g. one of different calorific value, which may be free from carbon monoxide by catalytic treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/025Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a partial oxidation step
    • C01B2203/0261Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a partial oxidation step containing a catalytic partial oxidation step [CPO]
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/06Integration with other chemical processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/10Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
    • C01B2203/1005Arrangement or shape of catalyst
    • C01B2203/1023Catalysts in the form of a monolith or honeycomb
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/10Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
    • C01B2203/1041Composition of the catalyst
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/10Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
    • C01B2203/1041Composition of the catalyst
    • C01B2203/1047Group VIII metal catalysts
    • C01B2203/1052Nickel or cobalt catalysts
    • C01B2203/1058Nickel catalysts
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/10Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
    • C01B2203/1041Composition of the catalyst
    • C01B2203/1047Group VIII metal catalysts
    • C01B2203/1064Platinum group metal catalysts
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/10Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
    • C01B2203/1041Composition of the catalyst
    • C01B2203/1047Group VIII metal catalysts
    • C01B2203/1064Platinum group metal catalysts
    • C01B2203/107Platinum catalysts
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/14Details of the flowsheet
    • C01B2203/142At least two reforming, decomposition or partial oxidation steps in series
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Industrial Gases (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)

Description

118647
Menetelmä tervamaisia epäpuhtauksia sisältävän kaasun reformoimiseksi Tämän keksinnön kohteena on menetelmä tervamaisia epäpuhtauksia sisältävän kaasun reformoimiseksi, jossa menetelmässä kaasuvirta, johon on lisätty happea 5 tai happipitoista kaasua, saatetaan kosketukseen kiinteän katalyytin kanssa. Lisäksi keksintö koskee katalyytin käyttöä mainittuja epäpuhtauksia sisältävän kaasun reformoinnissa.
Polttoaineen kaasutuksella saatavassa kaasussa, jonka pääkomponentteja ovat hiilimonoksidi, hiilidioksidi, metaani, vety, vesihöyry ja typpi, on tyypillisesti mukana 10 epäpuhtautena pieniä määriä tervamaisia orgaanisia yhdisteitä. Lisäksi kaasutus-kaasussa on epäpuhtautena polttoaineen typpiyhdisteistä syntynyttä ammoniakkia.
Kaasutuskaasun sisältämät tervamaiset epäpuhtaudet ovat haitta käytettäessä kaasua esim. sähkön tuotantoon moottorin tai turbiinin avulla tai synteesikaasun 15 tuottamiseen esim. metanolisynteesiä varten. Ammoniakki puolestaan muuttuu kaasun poltossa ympäristölle haitallisiksi typen oksideiksi. Näin ollen on olemassa tarve puhdistaa kaasutuskaasu haitallisista komponenteista ennen sen polttoa tai muuta jatkokäyttöä.
Tehokas menetelmä kaasutuskaasun puhdistamiseksi sekä tervamaisista epäpuh- ··· 20 tauksista että ammoniakista on katalyyttien avulla korkeassa lämpötilassa tapah- ···· tuva reformointi. Tunnettuja kaasutuskaasun sisältämän tervan hajotukseen sovel- .··*. tuvia katalyyttejä ovat mm. nikkelikatalyytit ja dolomiitit, joiden toimintalämpötila on • · /[I. 800-900 °C. Nikkelikatalyytit hajottavat näissä olosuhteissa myös ammoniakkia.
!" Nikkeli- ja dolomiittikatalyyteillä suoritetuissa kokeissa vaadittu korkea reaktioläm- ***** 25 pötila on saavutettu kaasutuskaasun osittaispoltolla.
: :*: Erityisesti nikkelikatalyyttejä käytettäessä on ongelmana tarvittava korkea lämpöti- • » .***. la ja osittain siitä aiheutuva taipumus noen muodostumiseen katalyyttisessä kaa- \ sun käsittelyssä. Noki tuottaa hiilikerrostumia katalyytteihin ja reaktoriin ja voi joh- * φ · taa lopulta koko reaktorin tukkeutumiseen. Myös kaasutusprosessin käynnistyk-30 sessä, jolloin lämpötila puhdistusreaktorissa on suhteellisen alhainen, alle 700 °C, nikkeli- ja muut metallikatalyytit tuottavat ongelmia. Käynnistyksen yhteydessä ··· kaasutin voi toimia hetkittäin epävakaasti ja tuotekaasun tervapitoisuus voi silloin nousta erittäin suureksi, mikä myös aiheuttaa hiilen kertymistä katalyyttiin ja nopeuttaa katalyytin deaktivoitumista ja reaktorin tukkeutumista.
2 118647
Edellä mainitut ongelmat korostuvat vielä synteesikaasusovellutuksissa, joissa myös kevyet hiilivedyt tulee reformoida. Tällöin metallikatalyyttiä joudutaan käyttämään korkeammassa lämpötilassa ja mahdollisesti tarvitaan suurempi katalyytin metallipitoisuus. Näin hiilen kertymisen estäminen katalyyttiin muodostuu vielä vai-5 keammaksi kuin moottorivoimalasovellutukslssa.
Fl-patenttijuikaisussa 110691 on kuvattu kaasutuskaasun katalyyttinen puhdistus, jossa katalyyttinä käytetään zirkoniumyhdistettä, kuten zirkoniumoksidia Zr02. Tällainen zirkoniumkatalyytti toimii tehokkaasti tervojen, erityisesti raskaampien hiilivetyjen, hajotuksessa. Zirkoniumkatalyytti mahdollistaa huomattavasti nikkelikata-10 lyyttiä laajemman lämpötila-alueen, noin 600-900 °C, käytön. Kokeissa zirkonium-katalyytillä on päästy noin 600 °C lämpötilassa 60-80 %:seen tervakonversioon.
Keksinnön tarkoituksena on muodostaa menetelmä tervamaisia epäpuhtauksia sisältävän kaasun reformoimiseksi, joka tuottaa korkean tervamaisten epäpuhtauksien konversion vailla nykyisiin nikkeli- ym. metallikatalyytteihin liittyviä epäkohtia. 15 Erityisesti keksinnön tarkoituksena on muodostaa ratkaisu, joka toimii nykyisiä nik-kelikatalyyttejä alemmassa lämpötilassa ja jossa nikkelikatalyyttiin liittyvät katalyytin deaktivoitumis- ja reaktorin tukkeutumisongelmat vältetään. Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, että reformointi tapahtuu vaiheittain siten, että ensimmäisessä vaiheessa kaasu saatetaan kosketukseen zirkoniumpoh-20 jäisen katalyytin kanssa ja seuraavassa vaiheessa metallikatalyytin kanssa.
» · I
• · ·
Keksintö sisältää täten sen, että reformoitava kaasuvirta, kuten polttoaineesta saa-"" tu kaasutuskaasu, johdetaan happeen tai happipitoiseen kaasuun sekoitettuna en- simmäiseen esireformointivaiheeseen, jossa käytetään zirkoniumpohjaista kata- • · *...· lyyttiä, kuten zirkoniumoksidia Zr02 tms. zirkoniumyhdistettä, ja sen jälkeen seu- *·:.* 25 raavaan reformointivaiheeseen, jossa katalyytti on metallista nikkeliä tai jalometal- • · · lia. Tarpeen mukaan happea tai happipitoista kaasua voidaan lisätä kaasuvirtaan myös mainittujen peräkkäisten reformointivaiheiden välillä.
• · · • · ·
Zirkoniumpohjainen katalyytti voi muodostua zirkoniumoksidista, joka on seostettu-T* na muuhun metallioksidiin, kuten alumiinioksidiin Al203. Zirkoniumoksidin tms. zir- 30 koniumyhdisteen osuus seoksesta on tällöin mieluiten yli 50 %. Zirkoniumyhdiste voi olla inertin kantajan pinnalla tai impregnoituna kantajaan. Sekä ensimmäisen esireformointivaiheen zirkoniumyhdiste että seuraavan reformointivaiheen metalli-katalyytti voivat olla kantajana toimivan keraamisen tai metallisen kennoston pinnoitteena. Kummankin reformointivaiheen katalyytit voivat sijaita samassa reakto-35 rissa järjestettyinä peräkkäisiksi kerroksiksi tai vyöhykkeiksi reformoitavan kaasun 3 118647 virtaussuunnassa. Toisaalta on myös mahdollista, että esireformointivaiheen zirko-niumkatalyytti ja seuraavan reformointivaiheen metallikatalyytti ovat sijoitettuina erillisiin reaktoreihin, jotka sijaitsevat peräkkäin kaasun virtaussuunnassa.
Keksinnön mukaisessa menetelmässä kaasun osittainen hapettuminen ja proses-5 sin vaatima lämmön tuotto tapahtuvat pääosin ensimmäisessä esireformointivai-heessa. Tässä yhteydessä myös raskaimmat tervayhdisteet hajoavat lähes täysin kaasuiksi. Hiilen muodostumista zirkoniumkatalyytille ei tapahdu juuri lainkaan, jolloin ei myöskään ole vaaraa reaktorin tukkeutumisesta. Reformointiprosessin toi-mintalämpötila on 500-900 °C, ja ensimmäisen, zirkoniumkatalyytillä toimivan esi-10 reformointivaiheen lämpötila voi olla alempi kuin seuraavan, metallikatalyytillä toimivan reformointivaiheen. Lämpötila esireformointivaiheessa voi edullisesti olla 600-800 °C ja seuraavassa metallikatalyytillä toimivassa reformointivaiheessa 700-900 °C- Näissä olosuhteissa myös mainittu jälkimmäinen, metallikatalyytin käsittävä reformointivaihe toimii tehokkaammin ja alemmassa lämpötilassa kuin tun-15 nettu pelkästään nikkelikatalyytillä tapahtuva reformointi. Lämpötilatason alentaminen reformerissa nostaa koko kaasutusprosessin tehokkuutta ja parantaa sähkön tuotannon hyötysuhdetta. Likaantumisesta johtuvan deaktivoitumisen välttäminen puolestaan pidentää metallikatalyytin elinikää.
Keksintö käsittää myös zirkoniumyhdisteen käytön katalyyttinä tervamaisia epä- 20 puhtauksia sisältävän kaasun reformoinnin ensimmäisessä esireformointivaihees- sa, jota vaihetta seuraa reformointi metallikatalyytillä. Zirkoniumyhdiste on mielui- ten zirkoniumoksidi, ja metallikatalyytti voi muodostua metallisesta nikkelistä tai ja- :*·*: lometallista, kuten Pt, Pd, Rh tai Ru, jotka on lisätty esimerkiksi impregnoimalla ka- :***: talyytin kantajaan tai sen pinnoitteeseen. Erityisesti zirkoniumyhdisteen käytöllä ·*· 25 estetään nikkelikatalyytin deaktivoitumista ja hiilikerrostumien muodostumista re- .···. formointireaktoriin.
• » *··
Keksintöä selostetaan seuraavassa yksityiskohtaisemmin viittaamalla oheiseen :.:V* piirustukseen, jossa ··* * ♦ • · kuvio 1 esittää erästä kaasutukseen ja sitä seuraavaan, keksinnön mukaiseen 30 kaasutuskaasun reformointiin tarkoitettua laitteistoa, ja • · · • · • · kuvio 2 esittää laitteistoon kuuluvia reformointireaktoreita keksinnön erään toi- • · *—* sen sovellutusmuodon mukaisina.
m • ·
Kuvion 1 mukainen laitteisto käsittää kiinteäkerroskaasuttimen 1, jolla kaasutetaan polttoainetta, kuten puuhaketta tai -mursketta 2. Polttoaineen 2 syöttö on kuviossa 4 118647 osoitettu nuolella 3, ilman tms. kaasutuskaasun syöttö nuolella 4 sekä kaasutti-mesta 1 poistuva tuhka nuolella 5. Kaasuttimessa 1 muodostuva kaasutuskaasu, joka muodostuu pääasiallisesti hiilimonoksidista, hiilidioksidista, metaanista, vedystä, vesihöyrystä ja typestä ja jossa on lisäksi epäpuhtautena orgaanisia terva-5 maisia yhdisteitä sekä ammoniakkia, poistuu johdon 6 kautta pölynpoistosykloniin 7 sekä siitä johdon 8 kautta reformointireaktoriin 9. Johtoon 8 syötetään reformoin-tia varten happea tai happipitoista kaasua, kuten ilmaa, joka on osoitettu kuviossa nuolella 10. Käsiteltävän kaasun vaihtuma reaktorissa 9 voi olla 500-10 000 1/h, edullisimmin 1000-5000 l/h. Ilman tms. lisättävän kaasun 10 määrä voi olla 0-20 % 10 kaasuttimesta 1 tulevan kaasutuskaasun määrästä.
Reformointireaktorissa 9 tapahtuu kaasun katalyyttinen reformolnti lämpötilassa, joka on mieluiten välillä noin 600-800 °C. Reaktori 9 sisältää kaksi kaasun virtaus-suunnassa peräkkäistä reformointivyöhykettä 11, 12, joista ensimmäisessä, esire-formointivyöhykkeessä 11, käytetään zirkoniumpohjaista katalyyttiä, kuten esim. 15 zirkoniumoksidia, ja seuraavassa reformointivyöhykkeessä 12 metallikatalyyttiä, kuten esim. metallista nikkeliä tai nikkelioksidia. Kummassakin vyöhykkeessä 11, 12 katalyytti voi olla keraamisen kennoston pinnoitteena. Vaihtoehtoisesti näissä vyöhykkeissä katalyytti voi olla impregnoituna kiinteään kantajapetiin. Reformointi-vyöhykkeiden 11,12 välillä reaktoriin lisätään happea tai happipitoista kaasua, mi-20 kä on kuviossa osoitettu nuolella 13. Zirkoniumkatalyytillä toimivassa esireformoin-tivyöhykkeessä 11 tapahtuu kaasun osittaispoltto, joka synnyttää reformoinnin vaatiman reaktiolämmön. Polton seurauksena kaasun lämpötila reaktorissa 9 nou- • ' · see esim. siten, että lämpötila esireformointivyöhykkeessä 11 on noin 600-700 °C ja seuraavassa, nikkelikatalyytillä toimivassa vyöhykkeessä 12 noin 700-800 °C.
i...i 25 Reformoitu, tervamaisista epäpuhtauksista ja ammoniakista pääosin puhdistunut kaasu poistuu reaktorista 9 johtoon 14.
··· • * • ·
Kuvion 2 mukainen keksinnön sovellutus eroaa kuviossa 1 esitetystä ainoastaan siinä, että peräkkäiset reformointivaiheet on järjestetty tapahtuvaksi erillisissä, 'lii kaasun virtaussuunnassa toisiaan seuraavissa reaktoreissa 15, 16. Ensimmäinen *...· 30 reaktori 15 sisältää zirkoniumkatalyytin 11, jolla tapahtuu kaasun esireformointi, ja m·:· seuraava reaktori 16 sisältää nikkelikatalyytin 12, jolla tapahtuu toinen reformoin- ·"*. tivaihe.
• · · :,..ί Keksinnön toimivuutta testattiin seuraavien suoritusesimerkkien mukaisesti.
• · 5 118647
Esimerkki 1
Menetelmän toimivuutta testattiin koereaktorilla, jonka syöttönä käytettiin kiinteä-kerroskaasuttimen tuotekaasua. Kaasuttimen polttoaineena oli purkupuumurske. Kaasun tilavuusvirta oli n. 1,5 m3/h ja se johdettiin vaiheistettuun reformeriin, jonka 5 ensimmäisessä kerroksessa oli zirkoniumoksidikatalyytti ja toisessa kerroksessa jalometalli katalyytti. Katalyytit olivat keraamisia kennoja, joihon oli lisätty zirko-niumoksidi- ja jalometallipitoinen pinnoite. Kaasun lämpötila ennen reformeria oli n. 600°C ja siihen sekoitettiin ilmaa 5-20 %. Kaasun koostumus syötössä oli H2 6-8 t-%, CO 10-12 t-%, C02 9-11 t-%, CH4 1,5-2 t-%, C2H4 1,5-2 t-%, H20 18-28 t-% 10 ja N2 (loppuosa). Syötössä kaasun tervapitoisuus oli 6 g/m3n ja ulostulossa 0,3- 1,3 g/m3n ja tervan konversio oli näin ollen 70-90 %. Zirkoniumvyöhykkeen toimin-talämpötila oli 600-700 °C ja jalometallikatalyyttivyöhykkeen 700-800 °C. Kokeen aikana ei havaittu hiilen kertymisestä indikoivaa painehäviön kasvua reformerissa. Myös katalyyttien tarkastelu kokeen jälkeen osoitti, että hiiltä ei ollut kertynyt kata-15 lyytteihin.
Esimerkki 2 (Vertailuesimerkki)
Vertailun vuoksi tehtiin laboratoriokokeita, joissa tutkittiin hiilen kertymistä nikkeli-pohjaisella katalyytillä pinnoitettuun kennostoon. Katalyyttikenno oli asetettu reaktoriin, jonka syöttönä käytettiin kaasuseosta, jonka koostumus vastasi kaasutus-20 kaasua (kaasuseos, jossa kaasun pääkomponentit H2, CO, C02, CH4, C2H4, H20, t t.# sekä H2S 100 ppm ja tervan malliaine tolueeni/naftaleeniseos 15 g/m3n). Reaktorin lämpötilaa vaihdeltiin välillä 700-900 °C ja kaasun virtausta välillä 2-3 dm3/min, re- s·1 2 3 aktorin paine oli 1 bar. Tervan malliaineen konversio oli nikkelikatalyytillä 900 °C *·"·1 lämpötilassa lähes 100 %. Useiden koetoistojen aikana havaittiin, että nikkelikata- 25 lyytin pinnalle kertyi helposti hiiltä, joka olisi jopa voinut tukkia kennoston.
• · « • · · • m · ··1 • · • 1 #·· ·1 ' • · • ·♦ ··1 • · • · *·· *·· ··1· • · ··« · · 2 • · · 3 • · • · · • ·♦ • ·

Claims (15)

118647
1. Menetelmä tervamaisia epäpuhtauksia sisältävän kaasun reformoimiseksi, jossa menetelmässä kaasuvirta (8), johon on lisätty happea tai happipitoista kaasua (10), saatetaan kosketukseen kiinteän katalyytin (11,12) kanssa, tunnettu sii- 5 tä, että reformointi tapahtuu vaiheittain siten, että ensimmäisessä vaiheessa kaasu saatetaan kosketukseen zirkoniumpohjaisen katalyytin (11) kanssa ja seuraavassa vaiheessa metallikatalyytin (12) kanssa.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että reformoitava kaasu on tervamaisia epäpuhtauksia sisältävää kaasutuskaasua.
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että metal- likatalyytti (12) sisältää metallista nikkeliä tai jalometallia.
4. Förfarande enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknat av, 25 att den zirkoniumbaserade katalysatorn (11) innehäller en zirkoniumförening sä- som zirkoniumoxid (Zr02). »·· '
4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että zirkoniumpohjainen katalyytti (11) sisältää zirkoniumyhdistettä, kuten zirko-niumoksidia (ΖγΟς).
5. Förfarande enligt patentkravet 4, kännetecknat av, att den zirkoniumbasera- ··*,.*. de katalysatorn (11) bestär av zirkoniumoxid, som är legerad med en annan me- . *.·. talloxid säsom aluminiumoxid (AI2O3). • · * ··» e · * * « • ·· • · 118647
5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että zirkonium pohjainen katalyytti (11) muodostuu zirkoniumoksidista, joka on seostettuna muuhun metallioksidiin, kuten alumiinioksidiin (AI2O3).
6. Förfarande enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknat av, att zirkoniumföreningen är pä ytan av en inert bärare eller impregnerad i en bära-re.
6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että zirkoniumyhdiste on inertin kantajan pinnalla tai impregnoituna kantajaan. • * * ···
7. Förfarande enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknat av, 5 att den zirkoniumbaserade katalysatorn och metallkatalysatorn är ordnade i successive skikt eller zoner (11, 12) i den för reformering avsedda gasens flödesrikt-ning.
7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, :***: että zirkoniumpohjainen katalyytti ja metallikatalyytti ovat järjestettyinä peräkkäi- :***: siksi kerroksiksi tai vyöhykkeiksi (11,12) reformoitavan kaasun virtaussuunnassa. • •a • a a
8. Förfarande enligt patentkravet 7, kännetecknat av, att den zirkoniumbaserade katalysatorn och metallkatalysatorn (11, 12) är placerade i separata reaktorer 10 (15,16) i gasens flödesriktning.
8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että zirkonium- • e '···* pohjainen katalyytti ja metallikatalyytti (11, 12) on sijoitettu erillisiin reaktoreihin 25 (15,16) kaasun virtaussuunnassa. • a • a • a a a .···. 9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, '·] että kaasuvirtaan lisätään happea tai happipitoista kaasua, kuten ilmaa (13), myös ··*!* zirkoniumpohjaisella katalyytillä (11) tapahtuvan esireformoinnin jälkeen ennen re- formointia metallikatalyytillä (12). a aa· *;:*1 30 10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, '· että reformointilämpötila on 500-900 °C. 118647
9. Förfarande enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknat av, att syre eller syrehaltig gas säsom luft (13) tillsätts gasflödet även efter förreforme-ring med den zirkoniumbaserade katalysatorn (11) före reformering med metallkatalysatorn (12). 15
10. Förfarande enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknat av, att reformeringstemperaturen är 500-900°C.
11. Förfarande enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknat av, att förreformering med den zirkoniumbaserade katalysatorn (11) sker vid en lägre temperatur, säsom 600-800°C, och reformering med metallkatalysatorn (12) vid en 20 högre temperatur, säsom 700-900°C. ···
11. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että esireformointi zirkoniumpohjaisella katalyytillä (11) tapahtuu alemmassa lämpötilassa, kuten lämpötilavälillä 600-800 °C, ja reformointi metallikatalyytillä (12) korkeammassa lämpötilassa, kuten lämpötilavälillä 700-900 °C.
12. Zirkoniumyhdisteen käyttö katalyyttinä tervamaisia epäpuhtauksia sisältävän kaasun reformoinnin ensimmäisessä esireformointivaiheessa, jota vaihetta seuraa reformointi metallikatalyytillä.
13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen käyttö, jossa zirkoniumyhdiste on zirko-niumoksidi ja metallikatalyytti muodostuu metallisesta nikkelistä tai jalometallista.
14. Patenttivaatimuksen 12 tai 13 mukainen zirkoniumyhdisteen käyttö estä mään hiilikerrostumien muodostumista reformointireaktoriin.
15. Patenttivaatimuksen 12 tai 13 mukainen zirkoniumyhdisteen käyttö estämään nikkeli- tai jalometallikatalyytin deaktivoitumista. 15 1. Förfarande för reformering av gas innehällande tjäraktiga föroreningar, i vilket ett gasflöde (8) med tillsatt syre eller syrehaltig gas (10) bringas i kontakt med en fast katalysator (11, 12), kännetecknat av, att reformeringen sker stegvis sä, att gasen i ett första steg bringas i kontakt med en zirkoniumbaserad katalysator (11) . .·. och i ett därpä följande steg med en metallkatalysator (12). ··· ·*· 20 2. Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknat av, att gasen som skall re- : V formeras utgörs av förgasningsgas innehällande tjäraktiga föroreningar. • · • * . 3. Förfarande enligt patentkravet 1 eller 2, kännetecknat av, att metallkatalysa- tom (12) innehäller nickel i metallform eller ädelmetall. • * • · *
12. Användning av en zirkoniumförening i ett första förreformeringssteg vid re-formering av gas innehällande tjärliknande föroreningar, vilket steg följs av refor- • · *···1 2 mering med metallkatalysator. • » · ♦ · · ··· ;3·
13. Användning enligt patentkravet 12, i vilken zirkoniumföreningen är zirkoni- • · · 25 umoxid och metallkatalysatorn bestär av metalliskt nickel eller ädelmetall. ·· : 1"
14. Användning av en zirkoniumförening enligt patentkravet 12 eller 13 för att ··· förhindra bildande av kolskikt i reformeringsreaktom.
»·· *·;· 15. Användning av en zirkoniumförening enligt patentkravet 12 eller 13 för att *·»' hindra nickel- eller ädelmetallkatalysatom frän att deaktiveras. • · · • · · ··· · • · · 2 • ·· 3 • ·
FI20060346A 2006-04-10 2006-04-10 Menetelmä tervamaisia epäpuhtauksia sisältävän kaasun reformoimiseksi FI118647B (fi)

Priority Applications (9)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20060346A FI118647B (fi) 2006-04-10 2006-04-10 Menetelmä tervamaisia epäpuhtauksia sisältävän kaasun reformoimiseksi
CA2648969A CA2648969C (en) 2006-04-10 2007-04-10 Multiple stage method of reforming a gas containing tarry impurities employing a zirconium-based catalyst
BRPI0710144A BRPI0710144B1 (pt) 2006-04-10 2007-04-10 método de múltiplos estágios para reforma de um gás contendo impurezas alcatroadas, utilizando um catalisador à base de zircônio
AU2007235899A AU2007235899B2 (en) 2006-04-10 2007-04-10 Multiple stage method of reforming a gas containing tarry impurities employing a zirconium-based catalyst
PCT/FI2007/000090 WO2007116121A1 (en) 2006-04-10 2007-04-10 Multiple stage method of reforming a gas containing tarry impurities employing a zirconium-based catalyst
CN200780019050.2A CN101454427B (zh) 2006-04-10 2007-04-10 含焦油杂质的气体的重整方法
JP2009504767A JP5606064B2 (ja) 2006-04-10 2007-04-10 タール様不純物含有ガスの改質方法
US12/296,083 US8100995B2 (en) 2006-04-10 2007-04-10 Multiple stage method of reforming a gas containing tarry impurities employing a zirconium-based catalyst
EP07730559.7A EP2010630B1 (en) 2006-04-10 2007-04-10 Multiple stage method of reforming a gas containing tarry impurities employing a zirconium-based catalyst and use of a zirconium-based catalyst

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20060346A FI118647B (fi) 2006-04-10 2006-04-10 Menetelmä tervamaisia epäpuhtauksia sisältävän kaasun reformoimiseksi
FI20060346 2006-04-10

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20060346A0 FI20060346A0 (fi) 2006-04-10
FI20060346A FI20060346A (fi) 2007-10-11
FI118647B true FI118647B (fi) 2008-01-31

Family

ID=36293743

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20060346A FI118647B (fi) 2006-04-10 2006-04-10 Menetelmä tervamaisia epäpuhtauksia sisältävän kaasun reformoimiseksi

Country Status (9)

Country Link
US (1) US8100995B2 (fi)
EP (1) EP2010630B1 (fi)
JP (1) JP5606064B2 (fi)
CN (1) CN101454427B (fi)
AU (1) AU2007235899B2 (fi)
BR (1) BRPI0710144B1 (fi)
CA (1) CA2648969C (fi)
FI (1) FI118647B (fi)
WO (1) WO2007116121A1 (fi)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2210858A2 (en) 2009-01-23 2010-07-28 Carbona Oy Process and apparatus for reforming of heavy and light hydrocarbons from product gas of biomass gasification
US8936658B2 (en) 2010-03-03 2015-01-20 Neste Oil Oyj Method of reforming gasification gas
WO2017216420A1 (en) 2016-06-14 2017-12-21 Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Oy A method and reactor for catalytic partial oxidation of hydrocarbons

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008021084A1 (de) * 2008-04-28 2009-10-29 Süd-Chemie AG Verwendung eines Katalysators auf Edelmetallbasis zur Verringerung des Teergehalts in Gasen aus Vergasungsprozessen
DE102008021081A1 (de) * 2008-04-28 2009-10-29 Süd-Chemie AG Verfahren zur katalytischen Verringerung des Teergehalts in Gasen aus Vergasungsprozessen unter Verwendung eines Katalysators auf Edelmetallbasis
JP2010111779A (ja) * 2008-11-06 2010-05-20 Takuma Co Ltd タール分解方法およびタール分解設備
DE102010007588A1 (de) * 2010-02-05 2011-08-11 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., 80686 Herstellungsverfahren für ein Synthesegas aus einer Biomasse
JP6321375B2 (ja) 2010-07-27 2018-05-09 カーティン ユニバーシティ 炭素質材料のガス化方法およびガス化システム
GB201013984D0 (en) 2010-08-20 2010-10-06 Magnesium Elektron Ltd Catalytic purification of gases
US20120255301A1 (en) * 2011-04-06 2012-10-11 Bell Peter S System for generating power from a syngas fermentation process
ES2710851T3 (es) * 2011-09-02 2019-04-29 Neste Oyj Método para reformar gas de gasificación
JP5974363B2 (ja) * 2012-06-15 2016-08-23 株式会社Ihi ガス化ガス生成装置、および、タール改質装置
CN102816613B (zh) * 2012-07-25 2014-03-05 中国科学院广州能源研究所 一种均温的生物质粗燃气电催化辅助重整净化装置
SI25770A (sl) * 2019-01-07 2020-07-31 Teos Perne Postopek uplinjanja trdnih materialov z vsebnostjo ogljika, s poudarjeno koncentracijo katranov in njihovo katalitsko pretvorbo v ogljikov monoksid in vodik
ES2950722T3 (es) * 2019-10-09 2023-10-13 Markus Reissner Procedimiento y uso de una instalación para la generación de una mezcla de gases que contiene hidrocarburos e hidrógeno a partir de plástico
CN112029539B (zh) * 2020-09-08 2021-04-06 广州卓邦科技有限公司 一种固体废弃物处理用水平固定式气化炉

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3759678A (en) * 1971-04-08 1973-09-18 Du Pont Reformer catalyst
JPS606986B2 (ja) 1982-02-03 1985-02-21 大阪瓦斯株式会社 都市ガスの製造方法
US4865625A (en) 1988-05-02 1989-09-12 Battelle Memorial Institute Method of producing pyrolysis gases from carbon-containing materials
US5977013A (en) * 1996-12-19 1999-11-02 Battelle Memorial Institute Catalyst and method for aqueous phase reactions
EP1142981A3 (de) 2000-03-23 2003-04-02 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Förderung Der Angewandten Forschung E.V. Vorrichtung zur Stromerzeugung aus Biomasse durch Vergasung mit anschliessender katalytischer Beseitigung von Teerverbindungen aus dem Brenngas
FI110691B (fi) * 2001-06-21 2003-03-14 Valtion Teknillinen Menetelmä kaasutuskaasun puhdistamiseksi
JP4304025B2 (ja) * 2002-12-25 2009-07-29 大阪瓦斯株式会社 改質ガス製造装置の運転方法
JP2004292720A (ja) 2003-03-28 2004-10-21 Hachinohe Institute Of Technology 流動床ガス化炉、ガス燃料製造方法、およびガス発電システム
MY151832A (en) 2004-06-28 2014-07-14 Osaka Gas Co Ltd Reformed gas production method and reformed gas production apparatus
KR100569120B1 (ko) 2004-08-05 2006-04-10 한국에너지기술연구원 바이오메스 정제연료의 저온 촉매가스화 장치 및가스제조방법

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2210858A2 (en) 2009-01-23 2010-07-28 Carbona Oy Process and apparatus for reforming of heavy and light hydrocarbons from product gas of biomass gasification
US8936658B2 (en) 2010-03-03 2015-01-20 Neste Oil Oyj Method of reforming gasification gas
WO2017216420A1 (en) 2016-06-14 2017-12-21 Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Oy A method and reactor for catalytic partial oxidation of hydrocarbons

Also Published As

Publication number Publication date
BRPI0710144B1 (pt) 2016-06-14
AU2007235899B2 (en) 2011-05-26
CA2648969C (en) 2015-05-26
BRPI0710144A2 (pt) 2011-08-02
CN101454427B (zh) 2016-02-10
EP2010630A4 (en) 2011-10-05
US8100995B2 (en) 2012-01-24
CN101454427A (zh) 2009-06-10
FI20060346A (fi) 2007-10-11
WO2007116121A1 (en) 2007-10-18
EP2010630A1 (en) 2009-01-07
CA2648969A1 (en) 2007-10-18
JP5606064B2 (ja) 2014-10-15
JP2009533514A (ja) 2009-09-17
EP2010630B1 (en) 2018-05-30
FI20060346A0 (fi) 2006-04-10
AU2007235899A1 (en) 2007-10-18
US20090324471A1 (en) 2009-12-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI118647B (fi) Menetelmä tervamaisia epäpuhtauksia sisältävän kaasun reformoimiseksi
Abatzoglou et al. Review of catalytic syngas production through steam or dry reforming and partial oxidation of studied liquid compounds
FI123686B (fi) Menetelmä kaasutuskaasun reformoimiseksi
US20100159352A1 (en) Process for producing energy preferably in the form of electricity and/or heat using carbon dioxide and methane by catalytic gas reaction and a device for performing the process
Caballero et al. Reforming processes for syngas production: A mini-review on the current status, challenges, and prospects for biomass conversion to fuels
CA2667518A1 (en) Process for producing carbon dioxide and methane by catalytic gas reaction
WO2011021944A1 (en) Combined processes for utilizing synthesis gas at low co2 emission and high energy output
CA2846936C (en) Method of reforming gasification gas
RU2530066C1 (ru) Способ получения водородсодержащего газа
US20240010580A1 (en) Process for the one-step conversion of carbon dioxide and renewable hydrogen to low-carbon methane
JP2006257351A (ja) ガス化ガス後処理用触媒反応器及び該触媒反応器を用いたシステム並びにガス化ガス後処理方法
RU2211081C1 (ru) Способ очистки водородсодержащей газовой смеси от оксида углерода
JP2007254306A (ja) メタノール合成装置及び方法

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 118647

Country of ref document: FI