[PDF][PDF] Studio dei processi chimico-fisici di upgrading del biogas a biometano con separazione di CO2 mediante assorbimento con soluzioni amminiche in solvente …

S Lai, F Mani, M Passaponti, P Stoppioni - Ricerca di sistema elettrico …, 2013 - enea.it
S Lai, F Mani, M Passaponti, P Stoppioni
Ricerca di sistema elettrico, Report Rds/2013/169, 2013enea.it
Sono stati formulati nuovi assorbenti chimici non acquosi per separare efficacemente due
componenti acidi, CO2 e H2S, l'uno dall'altro e ambedue da un altro componente gassoso"
neutro" contenuti in una miscela gassosa. Questi liquidi sono basati sull'ammina 2-ammino-
2-metil-1-propanolo (AMP), singola o miscelata ad altre ammine, e su miscele di glicol
etilenico e propanolo oppure etere mono metilico del glicole dietilenico. Le ammine sono
state scelte sulla base della loro efficienza nella cattura di CO2, della loro stabilità termica e …
Sommario
Sono stati formulati nuovi assorbenti chimici non acquosi per separare efficacemente due componenti acidi, CO2 e H2S, l'uno dall'altro e ambedue da un altro componente gassoso" neutro" contenuti in una miscela gassosa. Questi liquidi sono basati sull'ammina 2-ammino-2-metil-1-propanolo (AMP), singola o miscelata ad altre ammine, e su miscele di glicol etilenico e propanolo oppure etere mono metilico del glicole dietilenico. Le ammine sono state scelte sulla base della loro efficienza nella cattura di CO2, della loro stabilità termica e, non ultimo, del costo; i solventi organici sulla base della loro temperatura di ebollizione, viscosità e capacità di dissolvere i prodotti carbossilati. La sostituzione dell'acqua con un solvente organico e la temperatura di desorbimento-rigenerazione relativamente bassa hanno la potenzialità di ridurre i principali svantaggi delle tradizionali soluzioni acquose delle ammine, in particolare la perdita dell'ammina per evaporazione e degradazione termica, la corrosione degli impianti e l'energia richiesta nello stadio di rigenerazione, pur mantenendone l'elevata efficienza. La prima parte dello studio consiste in un'indagine preliminare per caratterizzare e quantificare la fissazione di CO2 da parte dei diversi liquidi assorbenti. Mediante l'analisi spettroscopica NMR di 13C delle soluzioni carbonatate, è stato trovato che CO2 è catturato in soluzione come carbammato dell'ammina e carbonato dell'alcol in quantità relative differenti a seconda del rapporto CO2/ammina e della stabilità sia del carbonato dell'alcol che del carbammato dell'ammina. In queste prove sono state usate miscele gassose di aria contenenti CO2 al 15 e 40%(v/v) ed anche 50 ppm di H2S. Questi esperimenti di assorbimento-desorbimento di CO2 sono stati effettuati in processi batch con l'obiettivo di individuare le formulazioni più efficienti da impiegare nella seconda parte dell'indagine sperimentale basata su processi continui a ciclo chiuso dove la soluzione carbonatata e quella rigenerata sono fatte circolare continuamente fra l'assorbitore e il desorbitore. L'efficienza di assorbimento di CO2 nei processi ciclici è stata misurata in funzione di diversi parametri operativi quali la temperatura di desorbimento (90-95 C), il flusso del liquido (0, 33-0, 95 dm3/h), la quantità del liquido assorbente (0,400-0,450 dm3) e la composizione della miscela gassosa (CO2, 15% v-40% v). Nelle migliori condizioni operative, l'efficienza di assorbimento di CO2 è stata almeno del 95%. Infine, la separazione finale di H2S da CO2 è stata effettuata per via ossidativa con perossido di idrogeno oppure mediante una reazione acido-base con un'ammina terziaria, trasformando H2S in un prodotto solido (zolfo elementare o CaSO3). L'ammina terziaria è rigenerata per il suo riuso. Con ambedue i metodi la cattura di H2S è stata completa e quindi CO2 si libera allo stato puro alla fine del processo.
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