Obtención de carbones activos a partir de lignina procedente del pasteado semiquímico de Miscanthus giganteus

En este Proyecto Fin de Carrera se ha estudiado la producción de carbones activos a través de un proceso de pirolisis en tres etapas. Dichas etapas son: una pirolisis a baja temperatura (torrefacción), liberando fundamentalmente CO2 y vapor de agua, seguida de una pirolisis del material a temperaturas típicas de 500-600 ºC para generar el char precursor del carbón activo, y una última etapa de activación de los precursores generados para obtener el carbón activo aprovechando los gases liberados en la primera etapa. El presente proyecto se ha centrado en el estudio de la tercera etapa, la activación del char precursor obtenido en la segunda etapa de pirolisis. El objetivo principal del presente proyecto es la preparación y caracterización de carbones activos a partir del char precursor mediante una activación física con CO2 puro. Para llevar a cabo los experimentos, se utilizaron fundamentalmente tres plantas experimentales; la planta de pirólisis, la de activación y la de desulfuración. La planta de pirólisis se diseñó y construyó para que permitiera la preparación de suficiente cantidad de char precursor para efectuar los posteriores experimentos de activación. La pirólisis se llevó a cabo a diferentes temperaturas (500, 550 y 600 ºC) con un tiempo de retención a la temperatura final (“hold time”, HT) de 0 minutos y calentamiento en rampa de 10 ºC/min pasando continuamente N2 para conseguir una atmósfera inerte. La activación física del material se realizó durante 20 minutos a diferentes temperaturas (700, 850 y 900 ºC) con un calentamiento hasta la etapa de activación de 10 ºC/min. Asimismo, se efectuó la caracterización de las materias primas mediante análisis elemental e inmediato, y la determinación del poder calorífico de las mismas. También se han caracterizado los sólidos obtenidos tras las etapas de pirólisis y de activación mediante adsorción de N2 (por los métodos BET y BJH), difracción de rayos X (XRD) y la determinación del poder calorífico de los chares precursores obtenidos en la etapa de pirólisis. Finalmente se realizó un experimento de adsorción de H2S de una corriente gaseosa con un carbón activo obtenido tras una etapa de pirólisis a 600 ºC y posterior activación a 850 ºC. El experimento de desulfuración se efectuó durante dos horas a 900 ºC utilizando un caudal de gas de 50 mL N/min con un contenido de H2S del 0,5 % (v/v), analizando la corriente de gas a la salida del reactor mediante cromatografía de gases

Application of a modeling tool to describe fly ash generation, composition, and melting behavior in a wheat straw fired commercial power plant

Ash behavior is a key operational aspect of industrial-scale power generation by means of biomass combustion. In this work, FactSage™ 6.4 software was used to develop and assess three models of wheat straw combustion in a vibrating grate-fired commercial boiler of 16 MWth, aiming to describe the inorganic elements release as well as fly ash melting behavior and composition. Simulations were carried out solving four consecutive calculation stages corresponding to the main plant sections. Chemical fractionation was adopted in order to distinguish between reactive, inert and partially reactive biomass fractions. The developed models allow take into account different levels of partial reactivity, values of the temperature for each sub-stage on the grate, and ways to apply entrained streams based on data from the elemental analyses of the fly ashes. To this end, two one-week experimental campaigns were conducted in the plant to carry out the sampling. It has been found that considering chemical fractionation is indispensable to describe the entrainment of solid particles in the gas stream. In addition, the best results are obtained by adopting a small reactivity (2%) of the inert fraction. As for fly ash composition, the concentrations of the major elements showed good agreement with the results from the chemical analyses. In the case of S and Cl, calculations revealed a match with gas cooling effects in the superheaters as well as an entrainment effect. The melting behavior together with the presence of KCl and K2SO4 condensates, point out at possible corrosion phenomena in walls at temperatures of 700–750 °C.This research was funded by the Spanish Ministerio de Economía y Competitividad (MINECO), in accordance with the provisions of article 31 Regulation of Law 38/2003, of November 17, General Subsidies, approved by Royal Decree 887/2006, of July 21. Funding was received within the framework of the MULTIBOM (Development of Multi-fuel Biomass Combustion Technology for High-Power Electrical Production) project, which has received public funding from the INNPACTO subprogramme (Prj. Re. num. IPT-2012-0155-120000). Luis M. Gandía thanks Banco de Santander and Universidad Pública de Navarra for their financial support under 'Programa de Intensificación de la Investigación 2018' initiative, as well as Spanish Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades and the European Regional Development Fund (ERDF/FEDER) (grant RTI2018-096294-B-C31)

Desilicación de lejías negras procedentes del pasteado semiquímico de paja de cereal

El presente proyecto tiene como objetivo principal el estudio de la desilicación de lejías negras producidas como subproducto en el proceso de pasteado semiquímico de paja de cereal, con objeto de permitir la valorización energética de dichas lejías mediante su combustión en las calderas de recuperación que se emplean habitualmente en la industria papelera

Catalytic hydroprocessing of lignin β-O-4 ether bond model compound phenethyl phenyl ether over ruthenium catalysts

The catalytic hydroprocessing of phenethyl phenyl ether (PPE), a model compound of one of the most significant ether linkages within lignin structure, β-O-4, has been studied. Reactions were carried out using two ruthenium-based catalysts, supported on different materials: 3.8 wt.% Ru/C and 3.9 wt.% Ru/Al2O3. Aiming at studying the reaction mechanism, experiments were carried out at 150 °C and 25 bar in H2 atmosphere, with varying feed to catalyst mass ratios and reaction time. Differences between the relative importance of the steps of the mechanism were observed when using those two catalysts. The most significant finding was the predominance of the cleavage of Cβ-O bonds compared to the cleavage of the Caryl-O when using Ru/Al2O3 as catalyst; whereas with Ru/C, the two routes were nearly equivalent. It has been observed that the kinetic model describes the general tendencies of consumption and formation of the different products, but some over/under estimation of concentrations occurs. Finally, the effect of temperature was also explored by carrying out reactions at 100 and 125 °C, observing that decreasing temperature from 150 to 125 or 100 °C favored the dimer hydrogenation route versus the hydrogenolysis of the ether bonds

Reformado de glicerina con vapor de agua : simulación y estudio experimental

El presente proyecto ha sido realizado dentro del grupo de investigación de Procesos Termoquímicos del Departamento de Ingeniería Química y Tecnologías del Medio Ambiente de la Universidad de Zaragoza que se encarga de investigar la mejora de los procesos termoquímicos para la generación de energía o productos valiosos. Este grupo ha estudiado ampliamente la descomposición térmica de la biomasa mediante procesos de pirólisis y gasificación. En cuanto al reformado catalítico de líquidos de pirólisis se han realizado experimentos de reformado con vapor de agua de compuestos tales como ácido acético, acetol y butanol, así como de la fracción acuosa. Sin embargo, un compuesto que aún no ha sido utilizado en esta línea de investigación es la glicerina, por lo que en el presente proyecto se ha pretendido estudiar y experimentar el comportamiento de este compuesto en el reformado con vapor de agua. Por otro lado, actualmente este grupo también está profundizando en el estudio del reformado en fase acuosa a presión de la glicerina. En este proceso se emplean temperaturas alrededor de 230 ºC y presiones entre 27 y 39 bar