Obiettivo 2: Stoccaggio, trasporto e trasformazione in derivati ed e-fuels
REFERENTE/I
Yuri De Pra – ENEA
yuri.depra@enea.it
Attività
L’obiettivo della presente linea di attività è la sperimentazione di tecnologie per la separazione di miscele gassose contenenti idrogeno e metano mediante l’impiego di membrane polimeriche. Tali sistemi sfruttano le proprietà selettive delle membrane, che consentono il trasporto differenziale dei diversi componenti della miscela attraverso il materiale membranoso, in funzione principalmente delle loro caratteristiche di permeabilità, delle dimensioni molecolari e della solubilità all’interno della matrice polimerica.
L’attività sperimentale ha previsto l’esecuzione di una serie di test presso un impianto prototipale per il deblending della miscela H₂/CH₄/CO₂, costituito da tre stadi di separazione mediante membrane polimeriche. L’impianto, installato e sperimentato presso il C.R. ENEA Casaccia, è progettato per operare con portate comprese tra 3 e 10 Nm³/h e a pressioni di esercizio nell’intervallo 10–12 barg. L’impianto è inoltre dotato di un sistema di ricircolo delle correnti separate, costituito da due pompe a membrana certificate ATEX e da un sistema di raffreddamento del gas mediante acqua glicolata. Tale configurazione consente di incrementare il recupero dell’idrogeno e, al contempo, di limitare la quantità di gas inviata in off-gas.
Per il monitoraggio delle prestazioni del processo, l’impianto è stato equipaggiato di un sistema di analisi in linea e in continuo della composizione del gas, caratterizzato dalla presenza di sette punti di campionamento, installato in zona ATEX e integrato con il sistema di controllo remoto del processo.
L’intera sezione impiantistica è infine equipaggiata con un sistema di controllo basato su PLC, che consente la gestione e il monitoraggio dei principali parametri operativi e delle diverse fasi del processo, garantendo un controllo integrato dell’impianto durante le attività sperimentali
I primi test sperimentali condotti su miscele di CH4/H2 al 50/50 % e al 80/20 % hanno consentito di validare le prestazioni del sistema di separazione evidenziando un fattore di recupero dell’H₂ superiore all’80% e una purezza dell’idrogeno prodotto superiore al 99,9%.
Risultati
• L’impianto è stato validato e sono state avviate le prime verifiche tecniche per una sua futura implementazione nell’Hydrogen Demo Valley
• L’analisi HAZOP ha evidenziato come principali rischi il rilascio di miscele H₂/CH₄, l’insufficiente ventilazione, le sovrapressioni, gli scarichi al vent e i pericoli associati alla CO₂, tra cui accumulo nelle zone basse e formazione di ghiaccio secco. Le analisi effettuate evidenziano che una ventilazione di 5. m³/h consente di mantenere mediamente la concentrazione di gas infiammabile al di sotto del 20% del LEL. Le analisi confermano l’importanza di un’adeguata ventilazione, della rilevazione tempestiva delle perdite e dell’isolamento automatico delle sorgenti.
Figura 1
Impianto prototipale di deblending
Figura 2
Dettaglio dell’area processo
Figura 3
Test con campionamento multipunto con percentuali
di CH4/H2 50/50 % e 80/20 %
Team di ricerca
Paolo Deiana
Yuri De Pra
Claudia Bassano
Giovanni Testa
Giuliano Guidarelli
Andrea Assettati
Luca Simonetti
In collaborazione con:
il Dipartimento di Ingegneria Chimica Materiali e Ambiente
Prof. Paolo Russo
Documenti
