Cerone, Nadia
(2017)
GASSIFICAZIONE DI BIOMASSE IN LETTO FISSO PER LA PRODUZIONE DI SYNGAS.
[Tesi di dottorato]
| Tipologia del documento: |
Tesi di dottorato
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| Lingua: |
Italiano |
| Titolo: |
GASSIFICAZIONE DI BIOMASSE IN LETTO FISSO PER LA PRODUZIONE DI SYNGAS |
| Autori: |
| Autore | Email |
|---|
| Cerone, Nadia | nadiacerone@yahoo.com |
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| Data: |
30 Marzo 2017 |
| Numero di pagine: |
113 |
| Istituzione: |
Università degli Studi di Napoli Federico II |
| Dipartimento: |
Ingegneria Chimica, dei Materiali e della Produzione Industriale |
| Scuola di dottorato: |
Ingegneria industriale |
| Dottorato: |
Ingegneria dei prodotti e dei processi industriali |
| Ciclo di dottorato: |
29 |
| Coordinatore del Corso di dottorato: |
| nome | email |
|---|
| Mensitieri, Giuseppe | giuseppe.mensitieri@unina.it |
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| Tutor: |
| nome | email |
|---|
| Di Blasi, Colomba | [non definito] |
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| Data: |
30 Marzo 2017 |
| Numero di pagine: |
113 |
| Parole chiave: |
Gassificazione, Syngas, Biomassa |
| Settori scientifico-disciplinari del MIUR: |
Area 09 - Ingegneria industriale e dell'informazione > ING-IND/26 - Teoria dello sviluppo dei processi chimici |
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| Depositato il: |
25 Apr 2017 16:30 |
| Ultima modifica: |
08 Mar 2018 13:42 |
| URI: |
http://www.fedoa.unina.it/id/eprint/11467 |
| DOI: |
10.6093/UNINA/FEDOA/11467 |
Abstract
In questa tesi è stata studiata la gassificazione autotermica, updraft a scala pilota, di differenti tipologie di materiali lignocellulosici considerando, in particolare, l’effetto dei rapporti di equivalenza ER(O2) ed ER(H2O) e del pretrattamento di torrefazione in termini di efficienza di conversione energetica e di qualità del syngas. I test sono stati condotti utilizzando come agenti gassificanti aria, ossigeno e miscele di questi con e senza vapore.
L’analisi dei dati evidenzia che all’aumentare dell’ER(H2O) la produzione di H2 aumenta, sia nel caso di gassificazione con aria che con ossigeno. Tuttavia, un eccesso di vapore può risultare in un effetto negativo sulla produzione di H2 a causa del raffreddamento del letto.
Il contenuto di tar risulta inversamente correlato al tempo di residenza del gas nel letto reattivo secondo una reazione di ordine zero per il cracking del tar in idrocarburi incondensabili e idrogeno e l’uso di vapore aumenta il flusso totale di syngas riducendone il tempo di permanenza.
Il LHV del syngas è più basso impiegando vapore, sia nel caso di gassificazione con aria che con ossigeno, sia per la diminuzione delle temperature medie nel letto sia per il minor tempo di residenza, parametri che favoriscono l’aumento di tar.
La CGE ha una correlazione positiva con l’ER(H2O), tuttavia valori troppo alti di ER(H2O) incidono negativamente su di essa.
L’uso del vapore come agente co-gassificante ha un costo energetico quantificabile nel 3-4% del LHV della biomassa in alimento. A fronte di questo consumo relativamente basso, vi sono vantaggi importanti per quanto riguarda la conduzione del processo e l’aumento della resa di idrogeno.
L’aumento della temperatura media del reattore da 710°C, comporta un incremento della resa di gas sia nel caso di gassificazione con aria sia con ossigeno, dovuta alla maggiore efficienza di conversione del carbonio corrispondente alle favorevoli condizioni termiche.
Il potere calorifico del gas prodotto aumenta con la temperatura media del letto, sia nel caso di gassificazione con aria che con ossigeno.
La CGE evidenzia una correlazione positiva con l’ER(O2). Anche utilizzando ossigeno si ha un guadagno in termini di CGE rispetto alla gassificazione con aria effettuata allo stesso ER(O2). L’utilizzo dell’ossigeno ha un costo che in termini energetici è stimato in 0.79 MJ/kgO2 con le tecnologie correnti di separazione dall’aria; la differenza tra CGE e CGE netta risulta mediamente dell’1%, quindi un’incidenza relativamente bassa.
Il pretrattamento di torrefazione ha effetti positivi sulla qualità del syngas e sulle performance dell’impianto, in media, il contenuto di tar nel syngas ottenuto dal torrefatto è 1/5 di quello misurato nel syngas dal legno vergine, mentre gli idrocarburi incondensabili sono il doppio. Inoltre, è stato osservato un incremento del 44% nella potenza termica dell’impianto rispetto all’uso della biomassa tal quale.
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