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GNL a chilometri zero Ancona, 16 Luglio 2014
Tecnologie della criogenia
per la liquefazione di metano e biogas
Premessa
Il convegno introduce nel suo titolo alcune parole
chiave che orientano chiaramente l’argomento:
• gas naturale liquefatto GNL
• Produzione locale
• Accumulo locale
• Utilizzo locale
chilometri
zero
• Utilizzo di tecniche di produzione a bassissime temperature (inferiori a -150°C)
criogenia
• Taglia di impianti medio-piccole
• Applicazione nella gestione locale
mini e micro liquefazione
Premessa
In sintesi ci stiamo riferendo a:
Produzione locale e limitata di metano
Liquefazione con tecnologia criogenica
Accumulo di metano in forma liquefatta
Utilizzo in applicazione locale
La filiera
FONTE DI METANO
• Biogas prodotto dalla digestione anaerobica di sostanze organiche (fanghi da impianti di depurazione, reflui zootecnici, rifiuti alimentari e frazione organica dei rifiuti solidi urbani, ..)
PRODUZIONE DI BIOMETANO
• Purificazione del biogas per recupero della sua frazione di metano e per rimuovere tutte le impurezze
PRODUZIONE DI GNL
• Pretrattamento e liquefazione mediante raffreddamento a bassa temperatura del biometano
UTILIZZO LOCALE
• microreti di distribuzione
• combustibile per veicoli favorita da:
• 1) diffusione capillare del metano di rete in Italia;
• 2) N° di auto italiane circolanti superiore rispetto alla media europea;
• 3) N° di distributori metano in Italia superiore alla media europea
Liquefazione – il processo
Il metano puro a temperatura e pressione ambiente
si presenta come gas incolore ed inodore;
Mediante raffreddamento a pressione atmosferica il
metano gassoso passa alla fase liquida alla
temperatura di -162°C;
Queste temperature NON posso essere raggiunte
mediante l’utilizzo di un semplice ciclo frigorifero,
cioè attraverso una semplice compressione,
raffreddamento ed espansione di un gas;
Per raggiungere temperature inferiore ai -70°C con
una livello di efficienza adeguato bisogna ricorre a
ciclo criogenici dove la temperatura può arrivare fino
a pochi gradi dallo zero assoluto.
Liquefazione – il processo
Un ciclo criogenico rispetto ad un ciclo
frigorifero opera a pressioni più elevate
e ripete in un circuito semi aperto il ciclo
di compressione-raffreddamento ed
espansione un numero maggiore di
volte consentendo quindi l’abbassarsi
progressivo della temperatura fino ai
valori tipicamente di -195°C;
Il processo è consolidato specialmente
nelle applicazioni di liquefazione
dell’aria per la sua distillazione e quindi
separazione allo stato puro dei suoi
componenti principali: ossigeno, azoto
ed argon.
Liquefazione – la tecnologia criogenica
SIAD opera da 85 anni nel
settore dei gas tecnici, sia nella
progettazione e realizzazione
impianti che nella produzione e
commercializzazione dei gas
tecnici.
SIAD possiede tecnologie
proprietarie per la produzione di
gas tecnici allo stato gassoso e
liquefatto.
Le tecnologie proprietarie SIAD
includono anche i processi di
liquefazione.
Liquefazione – la tecnologia criogenica
Ai fini di avere la massima
efficienza, i processi di
liquefazione si sono nel
tempo evoluti con macchine
sempre più sofisticate e
performanti.
Tipicamente, per ragioni di
sicurezza ed affidabilità, il
processo di liquefazione
viene condotto con il solo
azoto.
Liquefazione – la tecnologia criogenica
L’azoto liquido (che liquefa
alla pressione atmosferica
alla temperatura di -195°C)
viene poi utilizzato a sua
volta per la liquefazione degli
altri componenti dell’aria più
altobollenti (ossigeno a -
183°C e argon a -186°C).
Gli impianti sono
tipicamente di una taglia di
oltre 3.000 Nm3/h di
produzione con una potenza
di oltre 3 MWh
Liquefazione – la tecnologia SIAD
Tipicamente gli impianti di liquefazione sono
composti da:
Compressore di alimentazione e di riciclo
Gruppo turbine di compressione ed espansione
Cold box con scambiatore multipassaggio
La tecnologia criogenica per il GNL
SIAD ha sviluppato una gamma completa di
processi per la produzione di gas naturale
liquefatto partendo da biogas che prevede:
pretrattamento di purificazione
liquefazione dalla scala micro, fino alla scala
industriale per applicazioni locali (sono esclusi
i grossi impianti di liquefazione di LNG per il
trasporto via nave)
La tecnologia criogenica per il GNL
PRETRATTAMENTO
A monte del processo di liquefazione è previsto un
processo di pretrattamento per la rimozione di:
Umidità,
H2S
HC altobollenti
Anidride carbonica
che se non eliminate, raggiunte le basse
temperature di liquefazione del metano, potrebbero
solidificare comportando dei blocchi nel processo di
liquefazione.
La tecnologia criogenica per il GNL
LIQUEFAZIONE
Si è sviluppata una gamma di vari impianti di
liquefazione in funzione della capacità richiesta di
produzione di GNL
LIN-LNG/xx: impianti di ridotta capacità
il processo prevede l’utilizzo di azoto liquido importato sul
sito di produzione in cisterna da impianti di produzione di
gas tecnici
L’azoto liquido, mediante un processo di evaporazione e
scambio termico, è il veicolo con cui vengono fornite le
frigorie al metano gassoso per essere liquefatto
La tecnica non è molto diversa da quella consolidata ed
utilizzata per liquefare l’ossigeno
La tecnologia criogenica per il GNL
MP-LNG/xx: impianti di media capacità
impianti di produzione del metano liquefatto che
utilizzano un liquefattore di piccola taglia con un
solo gruppo turbina/espansore
HP-LNG/xx: impianti di elevate performance
impianti di produzione che utilizzano un
liquefattore di grande capacità con un processo a
doppia turbina per avere la massima efficienza,
giustificato dal fattore di scala
INT-LNG/xx: impianto integrato
Impianti di elevata capacità ed integrato ad un
impianto per la produzione di gas tecnici per
avere la massima efficienza del ciclo e sinergia
Gli impianti di SIAD MACCHINE IMPIANTI
Nel seguito in sintesi i modelli di liquefattore GNL prevista dalla
gamma SIAD MACCHINE IMPIANTI
MODELLO
IMPIANTO
LIQUEFAZIONE
PRODUZIONE
GNL
PRESSIONE
ALIMENTAZIONE
BIOMETANO
PRESSIONE
GNL
PRODOTTO
SOTTO RAFFRED.
ALLO STOCCAGGIO
(5 bar)
POTENZA
ELETTRICA
DI LIQUEFAZIONE
ton/giorno bar bar °C kW
LIN - LNG/10 10 6 5 -2 (*)
MP - LNG/10 10 6 5 -2 470
MP - LNG/35 35 6 5 -2 1.550
MP - LNG/60 60 6 5 -2 2.600
HP - LNG/60 60 6 5 -6 2.200
HP - LNG/110 110 6 5 -6 3.700
INT - LNG/75 75 6 5 -6 3.700
(*) 20.5 ton/giorno (680 Nm3/h) di LIN per produrre 10 ton/giorno (580 Nm3/h) di GNL
Lo schema del processo HP-LNG/xx
Biometano
gassoso GNL
Nel caso identificato dal convegno, per i motivi predetti
di logica locale e quindi di capacità modeste, si applica
il modello LIN-LNG/xx:
Liquefattore assistito da azoto liquido
Vantaggi in considerazione della capacità richiesta:
Nessun impegno di potenza elettrica
Flessibilità di produzione con possibili e frequenti
(se necessario) stop & go
Minor rischio potendo gestire stoccaggi di GNL di
modeste dimensioni
Massima affidabilità avendo solo apparecchiature
statiche ed avendo «scorta di frigorie» nello
stoccaggio di azoto
La produzione SIAD MACCHINE IMPIANTI
SIAD sta sviluppando un integrato che prevede
partendo da biogas la produzione di biometano
gassoso e liquido per:
Invio in gasdotto
Utilizzo come combustibile per autotrazione
L’impianto prevede le seguenti sezioni:
Pretrattamento biogas
Separazione del metano da anidride carbonica con processo
a membrane
Purificazione, liquefazione e stoccaggio di CO2 per il mercato
esterno
Compressione ed invio metano in gasdotto
Compressione metano per autotrazione
Liquefazione e stoccaggio GNL
Un’applicazione
Un’applicazione
Pretrattamento
biogas
Separazione
CO2-CH4
Purificazione e
liquefazione CO2
Stoccaggio
CO2
Polmone
biometano
Compressione
biometano
Skid gasdotto Liquefatore
biometano
Stoccaggio
GNL
Stoccaggio
LIN
Stazione di carico
- LNG (cisterne)
- LNG (veicoli)
- CLNG
- CO2
Stazione di scarico
- LIN
Un’applicazione
Un’applicazione
Un’applicazione
Un’applicazione
Tecnoservizi Ambientali Italia
Gas industriali
Engineering
Healthcare - Homecare
Beni industriali e servizi
SIAD Italia
ISTRABENZ PLINI PLINARNA MARIBOR DISUPLIN PORTO RE ISTRABENZ PLINI ISTRABENZ PLINI ISTRABENZ PLINI
SIAD Macchine Impianti Italia SIAD Macchine Impianti Trading (Shanghai) Co., Cina
SIAD Macchine Impianti Italargon Division Italia
ESA Italia Pyronics International Belgio
Tecno Project Industriale Italia Tecno Project Industrial Brasile
Medigas Italia Magaldi Life Italia SIAD Healthcare Italia
Slovenia Slovenia Croazia Croazia Serbia Bosnia-Erzegovina
SIAD Austria SIAD Czech SIAD Slovacchia SIAD Ungheria
Remtechgas Ucraina
SIAD Romania SIAD Bulgaria SIAD Ucraina SIAD Russia
SIAD Engineering (Hangzhou) Co., Cina
Società del Gruppo SIAD e settori di attività
Arroweld Italia
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GRAZIE