The catalytic steam reforming of woody biomass tar and soot to convert a synthetic gas containing hydrogen was investigated by using a bench-scale biomass gasification system. One commercial nickel-based catalyst, Katalco 46-6Q, and two different kinds of natural minerals, dolomite and olivine, were tested as a reforming catalyst at various reforming temperatures. The reaction characteristics of woody biomass tar were also investigated by TGA at a variety of heating rates. With all three catalysts conversion efficiency of tar and soot increased at increasing temperature. The reforming of tar and soot in the synthetic gas induce the increase of combustible gases such as $H_2$, CO and $CH_4$ in the product gas. The nickel-based catalyst showed a higher tar and soot conversion efficiency than mineral catalysts under the same temperature conditions.
Jang, Jinyoung;Oh, Gunung;Ra, Ho Won;Yoon, Sung Min;Mun, Tae Young;Seo, Myung Won;Moon, Jihong;Lee, Jae-Goo;Yoon, Sang Jun
Korean Chemical Engineering Research
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v.59
no.2
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pp.232-238
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2021
The development of a low cost catalyst with high performance and small amount of carbon deposition on catalyst from toluene steam reforming were investigated by using coal ash as a support material. Ni-loaded coal ash catalyst showed similar catalytic activity for toluene steam reforming compared with the Ni/Al2O3. At 800 ℃, the toluene conversion was 77% for Ni/TAL, 68% for Ni/KPU and 78% for Ni/Al2O3. Ni/TAL showed similar toluene conversion to Ni/Al2O3. However, Ni/KPU produced higher hydrogen yield at relatively lower toluene conversion. Ni/KPU catalyst showed a remarkable ability of suppressing the carbon deposition. The difference in coke deposition and hydrogen yield is due to the composition of KPU ash (Ca and Fe) which increase coke resistance and water gas shift reaction. This study suggests that coal ash catalysts have great potential for the application in the steam reforming of biomass tar.
To remove tar and produce environment-friendly $H_2$, one of the promising routes is the sorption-enhanced steam reforming (SESR) process, in which the $CO_2$ sorbent is a key element. We prepared the $CO_2$ sorbents with $Ca_{12}Al_{14}O_{33}$ as carrier with various methods. Their characterizations were examined, and the sample prepared by solgel (SG) method showed the strongest CaO and $Ca_{12}Al_{14}O_{33}$ phases and the most excellent pore structure among all the samples. Then, a thermogravimetric experiment was conducted, and the results showed that the sample prepared by sol-gel (SG) method had the best $CO_2$ adsorption capacity and excellent long-term cyclic stability. Finally, the sorbent was used into the steam reforming experiments of tar. Under the action of the sorbent, the reforming reaction was enhanced in-situ, with the $H_2$ yield and concentration improved obviously, and especially, $H_2$ concentration can reach over 98.85%.
KIM, YOUNGSANG;LEE, KANGHUN;LEE, DONGKEUN;LEE, YOUNGDUK;AHN, KOOKYOUNG
Journal of Hydrogen and New Energy
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v.32
no.3
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pp.149-155
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2021
Most of the reformer experiments have been conducted only in high-temperature operation conditions above 700℃. However, to design high efficiency solid oxide fuel cell, it is necessary to test actual reaction performance in mid-temperature (550℃) operation areas. In order to study the operation characteristics and performance of commercial reforming catalysts, a reforming performance experiment was conducted on mid-temperature. The catalysts used in this study are Ni-based FCR-4 and Ru-based RuA, RuAL. Experiments were conducted with a Steam-to-carbon ratio of 2.0 to 3.0 under gas hourly space velocity (GHSV) 2,000 to 5,000 hr-1. As a result, RuA and RuAL catalysts showed similar gas composition to the equilibrium regardless of the reforming temperature. However, the FCR-4 catalyst showed a lower hydrogen yield compared to the equilibrium under high GHSV conditions.
A simulation study on SCR(steam carbon dioxide reforming) in gas-to-liquid(natural gas to Fischer-Tropsch synthetic fuel) process was carried out in order to find optimum reaction conditions for SCR experiment. Optimum operating conditions for SCR process were determined by changing reaction variables such as temperature and $CH_4/steam/CO_2$ feed ratio. Simulation was carried out by Aspen Plus. During the simulation, overall process was assumed to proceed under steady-state conditions. It was also assumed that physical properties of reaction medium were governed by RKS(Redlich-Kwong-Soave) equation. Optimum simulation variables such as temperature and feed ratio were determined by considering $H_2/CO$ ratio for FTS(Fischer-Tropsch synthesis), $CH_4$ conversion, and $CO_2$ conversion. Simulation results showed that optimum reaction temperature and $CH_4/steam/CO_2$ feed ratio in SCR process were $850^{\circ}C$ and 1.0/1.6/0.7, respectively. Under optimum temperature of $850^{\circ}C$, $CH_4$ conversion and $CO_2$ conversion were found to be 99% and 49%, respectively.
Park, Jung-Eun;Park, Jae-Hyun;Yim, Sung-Dae;Kim, Chang-Soo;Park, Eun-Duck
Korean Chemical Engineering Research
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v.49
no.1
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pp.21-27
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2011
The comparison work was conducted for the methanol steam reforming among commercial Cu-based catalysts, viz. ICI-M45, which is for the methanol synthesis, MDC-3 and MDC-7, which are for the water-gas shift reaction. The catalytic activity for the water-gas shift reaction was also compared over three catalysts. Among them, MDC-7 showed the highest methanol conversion and formation rate of hydrogen and carbon dioxide at 473 K for the methanol steam reforming. To find out any promotional effect between ICI-M45 and MDC-7, three different packing methods with these two catalysts were examined. However, no synergistic effect was observed. The catalytic activity for watergas shift reaction decreased in the following order: MDC-7 > MDC-3 > ICI-M45. The highest activity of MDC-7 for the methanol steam reforming as well as the water-gas shift reaction can be due to its high surface area, copper dispersion, and an adequate Cu/Zn ratio.
Complete mixture preparation of reactants prior to catalytic reforming is an enormously important step for successful operation of a fuel reformer. Incomplete mixing between fuel and reforming agents such as air and steam can cause temperature overshoot and deposit formation which can lead the failure of operation. For that purpose it is required to apply computational models describing coupled kinetics and transport phenomena in the mixing region, which are computationally expensive. Therefore, it is advantageous to analyze the gas-phase reaction kinetics prior to application of the coupled model. This study suggests one of the important design constraints, the required residence time in the mixing chamber to avoid substantial gas-phase reactions which can lead serious deposit formation on the downstream catalyst. The reactivity of various gaseous and liquid fuels were compared, then liquid fuels are far more reactive than gaseous fuels. n-Octane was used as a surrogate among the various hydrocarbons, which is one of the traditional liquid fuel surrogates. The conversion was slighted effected by reactants composition described by O/C and S/C. Finally, threshold residence times in the mixing region of a hydrocarbon reformer were studied and the mixing chamber is required to be designed to make complete mixture of reactants by tens of milliseconds at the temperature lower than $400^{\circ}C$.
A water reforming reaction high-speed turning incinerator test facility was prepared. The reforming reaction chamber and the combustion chamber were directly connected. The incinerator and dust collecting device were integrated and made into a double bulkhead type air cooling structure. The blower is built into the dust collector to improve spatial efficiency. An axial flow type multi-stage dust collector was applied by collecting dust by using a plurality of dust collecting bins attached to the side of the dust collecting part. As a result of measuring dioxin among the exhausted gases, results below the standard value were obtained. As a result of measuring exhaust gas and heavy metals, results were obtained below the environmental standard.
Kim, Dae-Hyun;Lee, Sang-Deuk;Lee, Byung-Gwon;Kim, Myung-Jun;Hong, Suk-In;Moon, Dong-Ju
New & Renewable Energy
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v.4
no.4
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pp.80-87
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2008
Steam reforming of LPG was investigated over spc-Ni/MgAl catalyst in a temperature range of $600{\sim}850^{\circ}C$, feed molar ratio of $H_2O/C=1.0{\sim}3.0$, space velocity of $10,000{\sim}90,000h^{-1}$ and at atmospheric pressure. spc-Ni/MgAl catalyst was prepared by a co-precipitation method, whereas Ni/MgO and $Ni/Al_2O_3$ catalysts were prepared by an incipient wetness method. The characteristics of catalysts were analyzed by N2 Physisorption, CO chemisorption, XRD, TOF-SIMS, SEM and TEM techniques. The Ni/MgO and $Ni/Al_2O_3$ catalysts were deactivated by the formation of carbon. However, the spc-Ni/MgAl catalyst showed higher conversion and $H_2$ selectivity than the other catalysts, even though carbon was formed on the surface of the catalyst during the reaction under the tested reaction conditions.
Kim, Hyojin;You, Young-Woo;Heo, Iljeong;Chang, Tae-Sun;Hong, Ji Sook;Lee, Ki Bong;Suh, Jeong Kwon
Clean Technology
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v.23
no.3
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pp.314-324
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2017
To verify the viability of Co, Ru and Zr-based catalyst for $CO_2$ (dry) reforming reaction, catalysts were fabricated using cordierite, silicon carbide and rota monolithic substrates, and they were compared with the conventional $Co-Ru-Zr/SiO_2$ catalyst in terms of performance and durability. Cordierite monolith was showed high activity with the least amount of active component. In addition, when Cordierite monolith was coated with Co-Ru-Zr in various ways, most excellent performance was showed at a precursor solution coating method. In particular, when 0.9 wt% Co-Ru-Zr/Cordierite was used for reaction, it was observed that 95% $CO_2$ conversion was maintained for 300 h at $900^{\circ}C$.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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