Produzione e purificazione dell'Idrogeno, Processi Chimici, prof De Filippis

STEAM REFORMING

H₂ è prodotto sfruttato dello SR degli idrocarburi

impiegato come materie prime nella produzione di

• AMMONIACA N₂ + 3H₂ → 2NH₃
• METANOLO CO + 2H₂ → CH₃OH

H₂ derive dalla purificazione del SYNGAS

la carica di idrocarb.

primmer viene desolforate

SYNGAS carica → PRE TRATTAMENTO → STEAM REFORMING → PURIFICAZIONE → (+H₂ + CO, CO₂)

Il syngas è usato anche per produrre CH₄ → SNG

SUBSTITUTE NATURAL GAS

vive della relazione inverse dello steam reforming

METANAZIONE

CO + 3H₂ → CH₄ + H₂O

Prodotto

• Steam reforming
• Ossidazione parziale
• Gassificazione

Se il processo è catalitico → desolforazione obligatoria

Se il processo non è catalitico

desolfiero come ultimo operazione

PRODUZIONE SYNGAS

GAS NATURALE

• DESOLFORAZIONE
• SR

IDROCARB. PESANTI

• OSSIDAZIONE PARZIALE
• RIMOZIONE FULIGGINI

RIMOZIONE SOLFURI

COMBUSTIBILI SOLIDI

• GASSIFICAZIONE
• RIMOZIONE PARTICOLATI
• RIMOZIONE SOLFURI

Light Idrocarburi

• PRE-RISCALDAMENTO
• SR
• HEAT RECOVERY
• CO-SHIFT
• PRESSURE SWING ADSORPTION

Heavy Idrocarburi

• PREPARAZIONE CARICA
• OSSIDAZIONE PARZIALE
• CO-SHIFT + RIMOZIONE CALORE
• RIMOZIONE CO2, H2S, COS
• PSA

Problemi del catalizzatore

tende a disattivarsi per

• deposizione di Coke

- da Carbonio Piatto del cracking termico

• spessore dovuto
• altro

(difficile, più poroso, facile disattivare)

-> più deposizioni e coke

Carbonio Incapsulante

• forma capsule intorno al Nickel

le tecniche possono portare una pellicola passivante sulle particelle

• Whisker
• si formano -> boom
• Tolette

pseudomorfosi -> potrebbe anche spogliare del Ni si è già staccato

SINTERIZZAZIONE

• a T troppo alta, NI si

mobilità verso una coagulazione di maggiori grandezza

• fasi metal disperse

AVVELENAMENTO

S si lega in modo forte

zolfo di Ni

più le pressione particelle di S e alte, più il forte avvelenante

Produzione H₂

Purificazione gas di sintesi

Purificazione H₂ dopo SR/POX/ATR

• Iscopio rimuovere CO reazione di Water Gas Shift (WGS)

• CO + H₂O → CO₂ + H₂

realizzata in due stadi:

1. 350°C/alte T

Catalizzatore: FERRO

per ridurre la cinetica e rimuovere il grosso della CO

2. 250°C/basse T

Catalizzatore: RAME

per favorire la termodinamica replica 0.1-0.07% CO

ciascuno stadio è comunque fatto da più letti catalitici

possibile anche effettuare 1 solo stadio di Shift

le CO residue:

• si eliminano con:
• Metanazione Catalitica

è la reazione inverse dello SR (oss)

Catalizzatore: NICHEL

• attivare consumo H₂ → CH₄ che poi "inerte" nel processo

se metano presente diventa un problema un processo WTI

• alternativa: membrane molecolari

→ va a abbassare le permeabilità del processo

• se le basse T/C e i gas contiene - processo Chimico

(WSG + metanazione)

Processo con assorbimento:

Pressure Swing Adsorption (PSA)

• L'adsorbente: Zeoliti Linde A - Usa i setacci molecolari

Produzione H₂ ultrapuro

Solo shift e intermedio

Processo basato su "elegante fisica" gas-adsorbente

• Dipendono da:
  • Gas
  • Adsorbente
  • Pressione parziale
  • Temperatura

Purezza 5.0 - 99.99%

Recupero H₂ = 90% - Perdo solo il 10% dell' H₂ prodotto

Le fasi sono discontinue

I gas vanno e saturano il letto

I letti si saturano di impurità