PHENIX - CCU
CATTURA E RIUTILIZZO CO2
1.Descrizione della tecnologia
1.1Gas scrubber multistadio Phenix
Gli scrubber multistadio di tipo Phenix sono stati appositamente studiati e sviluppati per permettere il sequestro di biossido di carbonio (CO2) da un flusso di gas misti.
Al fine di adattarsi ad un'ampia gamma di gas in alimentazione gli scrubber permettono un design di tipo modulare il che ne consente estendibilità sia in serie che in parallelo garantendo, quindi, un’adattabilità a qualsiasi portata e/o a qualsiasi concentrazione di biossido di carbonio in ingresso.
In particolare, grazie alla possibilità di poter implementare più stadi in serie, è possibile rimettere i gas in atmosfera solo una volta raggiunta la concentrazione di CO2 ottimale richiesta partendo da qualsiasi concentrazione di CO2 in ingresso.
Ciascun modulo è dotato di almeno n.5 stadi di lavaggio, ciascuno dei quali composto da una fase in flusso ed una fase in contro flusso, che permettono di trattare fino a 7500 Nm3/h di portata di gas in ingresso con una caduta di pressione di 6,6 millibar.
All’aumentare della portata dei gas in ingresso è possibile aumentare la capacità assorbente implementando più scrubber in parallelo.
All’aumentare della concentrazione di CO2 dei gas in ingresso è possibile aumentare la capacità assorbente implementando più scrubber in serie.
Ciascun modulo è caratterizzato da un volume di reazione interno di oltre 6.000 litri nel quale il gas viene fatto reagire con una soluzione di lavaggio basica (non ammoniacale) ad alto potere assorbente nei confronti del biossido di carbonio grazie ad un’interfaccia superficiale aumentata mediante l'utilizzo di riempitivi appositamente selezionati.
Gli scrubber multistadio Phenix, realizzati completamente in acciaio inossidabile, permettono un'ampia adattabilità alla composizione in ingresso dei gas trattabili, viene richiesta quasi esclusivamente una tolleranza sulla temperatura, che deve essere mantenuta al di sotto dei 50°C, ed una componente di acidi condensabili limitata, al fine di evitare fenomeni di intossicazione della soluzione basica assorbente e conseguente necessità di smaltimento frequente della stessa.
I reattori sono stati pensati e progettati al fine di garantire la massima sicurezza dell'operatore, anche in caso di applicazione con fumi ad alta tossicità, poiché sono dotati di un sistema di controllo elettronico, tramite elettro serratura dei setti di ispezione, e di un PLC dedicato, che ne consente l'apertura solo in seguito ad un ciclo temporizzato di aerazione e dispersione dei fumi contenuti.
Al fine di garantire le migliori performance e la vita operativa dei sistemi di ventilazione, gli scrubber sono stati studiati per operare in depressione con flusso aspirato tramite una ventola che può essere modulata sia in controllo di pressione, nel caso di applicazioni in cui venga richiesta particolare attenzione sulle cadute di pressione generate, che in controllo di CO2 in uscita, tramite apposita sensoristica in continuo.
Gli scrubber Phenix vengono gestiti in modalità batch caricando un volume di circa 600 litri di soluzione assorbente che viene fatta ricircolare in controllo di pH fino al raggiungimento della saturazione pari a pH 8,5. Raggiunta la saturazione della soluzione di assorbimento la stessa viene prelevata e inviata ai serbatoi di accumulo delle soluzioni carbonatiche prodotte per essere conseguentemente rigenerata tramite il sistema CCU il cui funzionamento è spiegato in seguito.
1.2 Rigeneratore elettrochimico CCU
Le celle elettrochimiche CCU (Carbon Capture Unit) sono elettrolizzatori galvanici sviluppati appositamente con lo scopo di trattare soluzioni ad alto contenuto di carbonio al fine di ottenere:
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la rigenerazione della soluzione basica assorbente;
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la produzione di un flusso di CO2 ad alta purezza;
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la produzione di un flusso di idrogeno elettrochimico grado 5 (99,999% di purezza).
I suddetti risultati si ottengono mediante l’impiego esclusivo di energia elettrica, in forma di corrente continua a bassa tensione (3-5V), pari a circa 230 kWh per tonnellata di CO2 assorbita.
​La cella CCU è composta da due settori di trattamento distinti e separati da una membrana semipermeabile che vengono alimentati rispettivamente da:
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settore anodico: una soluzione carica di carbonati (CO3-), sottoposta ad un processo di neutralizzazione acido-base, alimentato dalla reazione elettrochimica all’elettrodo. La neutralizzazione provoca la decarbonizzazione mediante sviluppo di un flusso gassoso di CO2 e contestuale produzione di acqua;
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settore catodico: un flusso di soluzione a bassa conducibilità (generalmente acqua) che viene elettrolizzato generando un flusso di idrogeno gassoso, con conseguente arricchimento della soluzione di ioni OH-. Per principio di elettro-neutralità, all’incremento della concentrazione di ioni OH-, corrisponde un paritetico trasporto attraverso la membrana dei cationi Na+ e il contestuale aumento e rigenerazione della soluzione basica assorbente.
