Sistemi di pulizia del syngas

Sistemi syngas

Un impianto di pulizia/depurazione del Syngas consiste nella rimozione delle polveri, del catrame (TAR) e delle frazioni oleose condensabili.
Un esempio di applicazione è l’impianto pilota di pulizia Syngas da gassificatore down draft di seguito riportato:

Parametri progettuali
La composizione del un Syngas da pirolisi dowdraft sulla quale è in servizio il nostro sistema di scrubberaggio è la seguente:
Portata: 105 kg/h
Temperatura: ≈ 750°C
Pressione: 1,15 bar
Componenti: H2O 10kg/h
CO 56kg/h
CO2 33 kg/h
H2 4,5 kg/h
CH4 0,44 kg/h
N2 0,76 kg/h

Descrizione dell’impianto
Le polveri e le sostanze organiche volatili presenti nei fumi vengono rimossi mediante un sistema di depurazione costituito da tre stadi successivi:
I stadio: lavaggio ad alta energia mediante scrubber venturi;
II stadio: lavaggio mediante spray tower;
III stadio: lavaggio in torre;
Sulla base dei dati progettuali si ha una portata di circa 400 m3/h a 750 °C che si riduce a ≈ 125 m3/h a 50°C.
La resa di abbattimento di un qualsiasi sistema di depurazione è funzione della quantità di inquinante entrante.
Nel caso specifico siamo in grado di assicurare l’abbattimento delle particelle con diametro ≥ 1 µm.
La rimozione della frazione polverosa viene effettuata mediante il lavaggio del syngas con acqua in tre stadi diversi caratterizzati da un diverso livello e tipologia di scambio aria-acqua.
L’abbattimento termico da 750°C a 50°C avviene per mezzo dello scambio termico fra il syngas e l’acqua di lavaggio. La frazione evaporata verrà reintegrata in modo automatico mediante i controlli di livello posti nelle due vasche di ricircolo.

I Stadio: Venturi
Le molecole di inquinanti presenti nel flusso aereo sono di natura insolubile ed hanno una granulometria piuttosto fine.
L’efficienza del sistema depurativo ad umido è strettamente dipendente dalla qualità dell’acqua utilizzata nel lavaggio; essa è inversamente proporzionale alla concentrazione di inquinanti in acqua.
La via da seguire è pertanto quella di mantenere più pulito possibile il liquido di lavaggio dello stadio venturi, mediante un opportuno spurgo di un flusso di acqua; l’entità di tale portata verrà definita in sede di funzionamento stabile ed è strettamente correlata alla durata delle prove.
L’abbattimento degli inquinanti avverrà grazie allo scambio di energia cinetica fra le particelle di acqua immessa dagli ugelli e quelle di polvere veicolate dal flusso aspirato, opportunamente accelerato in una gola venturi.
Il sistema è particolarmente semplice da condurre perché non vi sono parti di servizio che si possono intasare.
La portata di acqua immessa nel Venturi sarà visualizzata con un flussimetro posto sulla linea di mandata della pompa; sarà regolata mediante valvola a membrana.
Il flusso dei fumi aspirati dall’impianto di produzione e l’acqua vengono intimamente miscelati attraverso il passaggio in una gola Venturi in cui si ha la dissipazione di energia cinetica dei fumi. Le particelle di acqua nebulizzate riescono ad intercettare gli inquinanti presenti nei fumi e trasferirli così in fase acquosa.
Sulla linea di adduzione dell’acqua e dell’aria saranno presenti rilevatori ed indicatori di pressione e temperatura.

II Stadio: spray tower
All’uscita del lavatore Venturi il flusso misto di aria, acqua e inquinante entra tangenzialmente in una torre, che porterà al proprio interno i ranghi di ugelli sovrapposti alimentati da una pompa dedicata.
Sulla sommità della torre si avrà un demister per l’abbattimento delle particelle acquose ancora veicolate.
L’acqua contenente gli inquinanti verrà raccolta in una vasca in acciaio AISI 304 posta alla base della torre.
Sulla linea di adduzione dell’acqua saranno presenti rilevatori ed indicatori di pressione e temperatura.

III Stadio: torre di lavaggio
Il flusso aereo in uscita dalla spray tower entra nella torre di lavaggio in cui si ha lo scambio di materia fra flusso aereo e liquido.
Una pompa centrifuga dedicata preleverà l’acqua dalla vasca sotto torre e la invierà al letto di scambio costituito da anelli di tipo rashing.
Sulla linea di adduzione dell’acqua saranno presenti rilevatori ed indicatori di pressione e temperatura.

Caratteristiche tecniche
Portata aspirata max teorico: 400 m3/h
Temperatura teorica in ingresso: 750 °C
Temperatura teorica in uscita: 50 °C
Prevalenza max: 1.15 mbar c.a. – 11.5 mm c.a.

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