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Convegni ATI - Accesso riservato soci CTI

Produzione di idrogeno da carbone con cattura del CO2 mediante membrane inorganiche resistenti allo zolfo

Pubblicazione


Autore: G. Manzolini, F. Viganò, P. Pinacci

Collana: CA - 60 - Roma 2005

Note:
Questo lavoro analizza le prestazioni di impianti di gassificazione del carbone dedicati alla produzione di idrogeno con cattura per successivo confinamento del CO2.
Gli impianti considerati prevedono la produzione di gas di sintesi (syngas) attraverso un gassificatore a letto trascinato alimentato a slurry e ossigeno; il raffreddamento del syngas mediante spegnimento in acqua (quench), il successivo passaggio in un reattore di water gas shift di alta temperatura, con recupero termico per la produzione di vapore. Il syngas così prodotto, composto principalmente da CO2, H2O e H2 contiene ancora un quantitativo apprezzabile di CO più altre specie minori, tra le quali H2S. Tale syngas alimenta un reattore-membrana dove è ulteriormente sottoposto a water gas shift con contemporanea separazione di idrogeno attraverso la membrana. Le configurazioni analizzate prevedono poi una limitata produzione di elettricità sfruttando varie possibilità di recupero energetico. In tutti i casi l’idrogeno è reso disponibile a 60 bar, mentre il CO2 compresso e liquefatto a 150 bar è pronto per il successivo confinamento geologico.
Sono state considerate due tipologie di membrane resistenti allo zolfo: (i) membrane composite a film metallico denso in lega Pd-Cu, impiegando dati da letteratura e (ii) membrane porose, permeabili a più specie chimiche, ipotizzando per queste differenti valori di selettività e permeabilità. Le prestazioni del reattore-membrana, nonché l’area di membrana richiesta nelle diverse configurazioni indagate sono stati valutati mediante un apposito codice di calcolo.
Particolare enfasi è posta sulle modificazioni impiantistiche e sull’analisi parametrica delle prestazioni energetiche degli impianti al variare delle grandezze fondamentali che determinano il dimensionamento del reattore-membrana (efficienza di separazione, contropressione).


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