Tervapitoisen kaasutuskaasun puhdistus katalyyttien avulla

Kotimaisten polttoaineiden (turve, puu) kaasutuksessa muodostuvan, tervaa epäpuhtautena sisältävän kaasun käyttömahdollisuuksia voidaan laajentaa puhdistamalla kaasu katalyyttien avulla korkeassa lämpötilassa. Tutkimuksessa vertailtiin tervan katalyyttiseen hajottamiseen sopivia materiaaleja ja haettiin niille sopivia käyttöolosuhteita käyttäen tehdasmitan kaasutusprosessista saatavaa näytekaasuvirtaa. Koelaitteena oli putkireaktori, johon imettiin näytekaasuvirta palaturvetta polttoaineena käyttävästä vastavirtakaasuttimesta. Kaasun tervapitoisuus oli n. 100 g/m3n. Krakkauslämpötila oli 700-900 °C ja kaasun viipymäaika katalyyttipatjassa 0,1-0,5 s. Tutkittujen patjamateriaalien kyky hajottaa tervaa aleni järjestyksessä: nikkelikatalyytti > kalkkikivet > aktivoitu alumiinioksidi > alumiinisilikaatti > inertit. Katalyytin tärkeimmäksi ominaisuudeksi oletettiin tervojen termisen krakkauksen välituotteiden, kuten kevyiden hiilivetyjen ja hiilen, ja vesihöyryn välisen reaktion katalysointi. Krakkausreaktioissa muodostui kaasuja (H2, Co, CO2), kevyitä hiilivetyjä (CH4, C2H4) ja termisesti krakkautunutta tervaa. Krakatun kaasun vety-hiilimonoksidisuhde (H2-CO) suureni katalyytin aktiivisuuden kasvaessa. Krakkauslämpötilan nosto ja viipymäajan pidentäminen alensivat krakatun kaasun tervapitoisuutta. Lämpötilan ollessa 900 °C ja viipymäajan n. 0,3 s tervat ja keveät hiilivedyt hajosivat kaasuiksi lähes kokonaan nikkelikatalyyttiä käytettäessä. Kalkkikivillä ja alumiinioksidilla tervat hajosivat lähes yhtä täydellisesti, mutta kevyiden hiilivetyjen konversio oli nikkelillä havaittua pienempi. Polttoaineen (ja tuotekaasun) vesipitoisuuden suureneminen näytti pienentävän tervapitoisuutta ja suurentavan H2-CO -suhdetta erityisesti nikkelikatalyytillä. Tulokset tarkistettiin laskemalla kokonaisaine- ja alkuainetaseet (C, H, 0). Taseet täsmäsivät mitatuilla arvoilla melko hyvin käytettäessä inerttiä materiaalia. Nikkelikatalyytillä taseet täsmäsivät mitattua suuremmilla raakakaasun tervapitoisuusarvoilla ja otettaessa huomioon krakkauksessa reagoineen veden määrä.