Bimestrale di informazione economica

 
Home page
Presentazione

Arretrati e abbonamenti

E-mail

Archivio

Riviste
Argomenti
Ricerca semplice
Ricerca avanzata
News

Sommario


Editoriale
Gherardo Gherardini
L'Europa rivaluta la risorsa carbone
Claudio Allevi
Targas: un impianto all'avanguardia

Uno strumento per orientare lo sviluppo

Sintesi del documento di programmazione economica e finanziaria per la Sardegna - 2003-2005

Una nuova stagione per i trasporti?

Sintesi dei Piani regionali dei trasporti e delle merci

 

Targas: un impianto all'avanguardia
Claudio Allevi

 

Il processo di gassificazione di frazioni pesanti provenienti da precedenti lavorazioni dei ciclo produttivo di una raffineria è un processo non catalitico di ossidazione parziale che avviene in reattori equipaggiati con bruciatori progettati allo scopo.

La carica, dopo preriscaldamento e premiscelazione con ossigeno e vapore (utilizzato come moderatore nel processo), viene inviata al bruciatore dove viene prodotto un gas prevalentemente costituito da monossido di carbonio e idrogeno in quantità all’incirca uguali e, in minor quantità, da anidride carbonica, metano e inerti.

La composizione è funzione della natura della carica e delle condizioni operative. Il gas risultante è conosciuto come gas di sintesi (syngas), in quanto utilizzato come materia prima per la sintesi di prodotti chimici.

Le principali reazioni chimiche coinvolte sono reazioni di ossidazione parziale, idroscissione, scissione a vapore. I principali eteroatomi delle molecole organiche, quali zolfo e azoto, vengono trasformati rispettivamente in idrogeno solforato e ammoniaca facilmente rimuovibili con metodi tradizionali e ben noti all’industria chimica.

La peculiarità della gassificazione a ossidazione parziale è da ricercarsi nelle condizioni chimico‑fisiche dei processo che sono tali da escludere la formazione di ossidi di zolfo e di azoto, sicuramente più difficili da rimuovere e comunque attraverso tecnologie più onerose, ad oggi, rispetto alle classiche.

Una tipica tecnologia di gassificazione è quella del “quench diretto”, dove il syngas grezzo caldo all’uscita dei reattore viene raffredato tramite contatto diretto con acqua al fine di bloccare tutti i processi reattivi e congelare l’equilibrio chimico. Il gas di sintesi viene quindi inviato ad una sezione di lavaggio dove viene rimosso il particolato di incombusti contenente prevalentemente derivati carboniosi dovuti ad una incompleta combustione e i metalli contenuti nella carica originale.

Il metodo di recupero si basa essenzialmente su un processo estrattivo con solvente (nafta) che consente la separazione della “fuliggine carboniosa” dalla fase acquosa dove restano i metalli sotto forma di ceneri. In tal modo tutto il carbonio non convertito viene recuperato e riciclato ai reattori, consentendo di raggiungere conversioni prossime al 100 per cento.

La nafta recuperata per distillazione viene riciclata al ciclo di estrazione. La fase acquosa residua contenente le ceneri metalliche viene invece inviata ad una sezione di trattamento delle acque dove i metalli (essenzialmente nichel e vanadio) vengono rimossi per filtrazione e resi disponibili per l’industria metallurgica attraverso processi di recupero.

Le temperature di esercizio della gassificazione variano fra 1.200º e 1.400º C mentre il livello di pressione viene generalmente ottimizzato in funzione degli utilizzi del syngas: produzione di chemicals o recuperi termici e produzione di energia elettrica.

 

Particolare dell'impianto Targas, a Sarroch
Particolare dell'impianto Targas, a Sarroch
Progetto Targas.
Nel caso specifico del progetto “Targas” della Saras di Sarroch, che utilizza un processo Texaco di gassificazione, il syngas prodotto all’uscita della sezione di lavaggio attraversa una sezione di recupero termico, in cui si produce vapore da esportare alla raffineria, e viene quindi inviato alla rimozione zolfo.

La rimozione dello zolfo avviene in un impianto di assorbimento selettivo utilizzando un solvente “fisico” (poliglicoleteri) che consente di ottenere un gas di sintesi più ricco in anidride carbonica. L’anidride carbonica prodotta, pur non bruciando in turbina, contribuisce alla produzione di energia elettrica grazie alla sua massa evolvente e favorisce il controllo delle emissioni di ossidi di azoto influenzando la temperatura di fiamma. Indirettamente permette inoltre un dimensionamento inferiore degli impianti di recupero zolfo conseguente al minore volume di gas in circolo nei suddetti impianti.

Lo zolfo rimosso (prevalentemente sotto forma di idrogeno solforato e solfuro di carbonile) viene quindi inviato all’impianto di recupero zolfo, dove viene recuperato come zolfo liquido con specifiche chimico‑fisiche idonee alla vendita.

Il gas di coda residuo del sopraddetto trattamento viene idrogenato e riciclato alla sezione rimozione, consentendo un abbattimento complessivo dello zolfo superiore al 99,5 per cento.

Il syngas così pulito viene inviato in parte all’impianto di estrazione a membrane e purificazione, dove vengono prodotti 40.000 Nm3/h di idrogeno esportato alla raffineria, ed in parte bruciato in tre turbine a gas per la produzione di energia elettrica.

Il controllo delle emissioni degli ossidi di azoto prodotti nelle turbine viene effettuato tramite saturazione del syngas con acqua.

Il potere calorifico del syngas a valle della saturazione è di circa 1.900 Kcal/Kg.

Gli effluenti caldi dalle turbine a gas alimentano quindi delle caldaie a recupero dove viene prodotto vapore ad alta pressione (in parte utilizzato per la gassificazione) e media pressione, utilizzato sia per produrre ulteriore energia elettrica sia per esportazione verso la raffineria.

Con un consumo di circa 3.500 t/g di residuo e 4.200 t/g di ossigeno al 95% di purezza, l’impianto ha una capacità di cessione alla rete Enel di circa 550 Mw, esportando 40.000 Nm3/h di idrogeno ad alta purezza e 180 t/h di vapore fra media e bassa pressione alla raffineria.

Tra le caratteristiche salienti è da mettere in evidenza l’alta efficienza globale ottenuta per mezzo di recuperi termici spinti che raggiunge valori superiori al 50% da confrontare con i valori raggiungibili con centrali a ciclo combinato tradizionali sia a gas naturale (48%) che ad olio combustibile (45%) con conseguente risparmio energetico e minor consumo di combustibile primario.

Ulteriori benefici energetici ed economici vanno ricercati nella maggiore flessibilità nell’approvvigionamento di greggi, minor dipendenza da combustibili tradizionali per la produzione di energia elettrica con conseguenti benefici ambientali.