Attività sperimentali e modellistiche all'interno dello sviluppo di un impianto di produzione di idrogeno da biogas desolforato ad elevata efficienza. = Experimental and modeling activity on the development of high efficiency hydrogen production plant from desulfurized biogas

La seguente tesi si articola all’interno di un progetto europeo chiamato Bioroburplus, focalizzato sullo sviluppo di uno impianto per la conversione di biogas desolforato in grado di produrre una corrente di 50 Nm3/h di idrogeno al 99,9%, con una efficienza dell’80% su base HHV, tramite uno steam reforming autotermico. All’interno del progetto ho svolto attività sia di modellazione teorica che di prove sperimentali. Più dettagliatamente il lavoro svolto si può dividere in 3 parti. 1.??Design tramite software di un’unità di assorbimento di CO2 tramite l’utilizzo di soluzione di Mono-Etanol-Ammina (MEA), in modo tale da minimizzare i consumi termici. 2.??Costruzione sulla piattaforma Simulink di un modello dell’intero processo per prevedere il suo comportamento dinamico in alcune condizioni tipiche (start-up, shut-down, modulazione dell’alimentazione di biogas). 3.??Selezione del materiale adsorbente più appropriato per la purificazione di idrogeno tramite l’utilizzo di curve di breakthrough ricavate sperimentalmente a diverse pressioni e temperature. Sviluppo di un modello di assorbimento e desorbimento tramite l’utilizzo di modelli già proposti in letteratura. I risultati ottenuti all’interno delle tre parti sono: 1.??Considerando un’efficienza di separazione del 90%, sono stati ricavati altezza e portata di MEA ottimizzando il consumo di energia per la rigenerazione della soluzione. 2.??Il modello è stato implementato e un protocollo di start-up è stato simulato, ricavando un tempo di accensione maggiore di 6 ore. Nuove simulazioni verranno fatte quando il design delle apparecchiature e le necessità del catalizzatore verranno confermati. 3.??Da considerazione teoriche e tramite risultati sperimentali sono state individuate le zeoliti come materiali più promettenti, e in particolare la zeolite 5A. Il modello utilizzato è il modello IAS “Ideal Adsorbed Solution” che ha dato un riscontro sperimentale positivo. Varie strategie di rigenerazione sono state testate per ricercare la migliore sequenza di operazioni.