Qualità del Biometano

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1 Qualità del Biometano Monitoraggio COV nei sistemi di abbattimento a carboni attivi per Biogas/Biometano e monitoraggio dei mascheranti e/o interferenti degli odorizzanti

2 IL BIOMETANO La norma UNI/TR 11537:2016, sull immissione di biometano nelle reti di trasporto e distribuzione di gas naturale, prevede l analisi del gas biometano ai fini dimostrativi delle caratteristiche chimiche ed energetiche del gas secondo quanto indicato nell art. 6 della norma vigente. Il biometano può essere usato come gas aggiuntivo o sostitutivo solo se conforme alle giuste prescrizioni legali contestualizzate per la rete considerata. Micro GC Fusion è la soluzione ideale per monitorare i COV nei sistemi di abbattimento a carboni atttivi per gli impianti di Biogas/Biometano ed il monitoraggio dei mascheranti e/o interferenti degli odorizzanti del Biometano. Micro GC Fusion offre un significativo aumento della produttività grazie alla rampa termica veloce e all architettura modulare. Può essere associato al sistema modulare di campionamento MPF (Multi Point Flammable), che è stato progettato per trasportare i gas infiammabili o pericolosi fino all analizzatore, mantenendo inalterate le caratteristiche del gas. Il campionamento è la parte più delicata della fase di analisi, dove è più facile commettere errori: il campione deve essere riproducibile e rappresentativo. Per questo motivo è necessario un sistema dotato di caratteristiche idonee al contatto del gas campione. Il sistema è riscaldato in assenza di terminazioni elettriche e può essere installato in zona EX II. È inoltre possibile gestire la comunicazione dei dati tramite Modbus (TCP/IP) e/o software cloud dedicato - Pollution Guardian.

3 CARATTERISTICHE MINIME DEL BIOMETANO PER L IMMISSIONE IN RETE Nella tabella sottostante si presentano i parametri oggetto di analisi secondo normativa. Ai sensi della legislazione vigente, il biometano da immettere deve: 1) Essere un gas della seconda famiglia di tipo H, secondo la classificazione in base all indice di Wobbe; 2) Rispettare le caratteristiche energetiche e di qualità, insieme con la tipologia di campionamento specificatamente adeguata, indicate nel prospetto seguente (evidenziati in tabella i parametri analizzati dal Micro GC Fusion): Caratteristica Simbolo Valore Unità di Misura Campionamento Indice di Wobbe WI 47,31 x 52,33 MJ/Sm 3 Continuo Potere Calorifico Superiore PCS 34,95 x 45,28 MJ/Sm 3 Continuo Potere Calorifico Inferiore PCI - MJ/Sm 3 Continuo Densità Relativa 0,5548 x 0,8 - Continuo Punto di rugiada dell acqua -5 C a 7000 kpa Ossigeno O 2 0,6 %mol Continuo Anidride Carbonica CO 2 3 %mol Continuo Solfuro di idrogeno H 2 S 6,6 mg/sm 3 Continuo Punto di rugiada idrocarburi* Zolfo da mercaptani - 15,5 mg/sm 3 Discontinuo Zolfo totale mg/sm 3 Discontinuo Contenuto di silicio totale Si 1 mg/sm 3 Discontinuo Ossido di carbonio CO 0,1 %mol Continuo Ammoniaca NH 3 10 mg/sm3 Discontinuo Ammine - 10 mg/sm3 Discontinuo Idrogeno H 2 0,5 % vol Continuo Fluoro F 3 mg/sm3 Discontinuo Cloro Cl 1 mg/sm3 Discontinuo Olio da compressore Discontinuo Polveri Discontinuo Odorizzante TBM 10 mg/sm 3 Continuo Odorizzante THT 35 mg/sm 3 Continuo Interferenti odorizzante COV 5 ppmv Continuo Solfuro di Carbonile COS 6 mg/sm 3 Continuo MPF1 OFFGAS - CO 2 7 GC1 8 Digestore Anaerobico 1 Filtri H 2 S Carboni Attivi 3 RCB1 M 5 Impianto di upgrading 11 GC2 RCB2 MPF2 TORCIA Valvola motorizzata M 9 CABINA REMI Impianto di ricezionee odorizzazione 10 TLC Produttore 2 Filtri VOC Carboni Attivi Pollution Guardian Cloud Service 4 Modbus TCP/IP 6 TLC gestore rete gas Rete gas 1. Analisi H 2S biogas dopo primo filtro H 2S 2. Analisi VOC biogas entrate carboni attivi 3. Analisi VOC biogas dopo primo a carboni attivi 4. Analisi VOC biogas uscente carboni attivi 5. Analisi qualità CO 2 - CH 4 in atmosfera 6. Analisi qualità del Biometano (Pot. Cal, Wobbe, densità, CO 2, H 2S, COS,O 2, H 2, ecc...) 7. Analisi Qualità del Biometano (Pot. Cal, Wobbe, densità, CO 2, H 2S, COS,O 2, H 2, ecc...) 8. Odorizzante THT o TBM (se richiesto) 9. Gas standard di calibrazione VM1 E VM2: Valvole e Multipunto RCB1 e RCB2 Remote control BOX - Cloud - PLC

4 POLLUTION GUARDIAN SISTEMA DI GESTIONE DEGLI ANALIZZATORI IN CLOUD Pollution Guardian è la soluzione Cloud che consente l'accesso alle misure analitiche da remoto. Guardian permette di: - Archiviare e visualizzare i dati da remoto e in tempo reale - Visualizzare graficamente i trend storici - Impostare allarmi e avvisi via SMS, o notifiche push sulla APP (ios e Android) - Controllare ed impostare da remoto lo strumento Analizzatori Pollution Analytical Equipment SCADA CLIENTE Analizzatori di terze parti Pollution Guardian permette l'accesso remoto in tele-assistenza da parte di personale qualificato in caso di necessità

5 MONITORAGGIO DEI COV NEI SISTEMI DI ABBATTIMENTO A CARBONI ATTIVI PER BIOGAS E BIOMETANO CON MICRO GC FUSION OVERVIEW I COV (Composti Organici Volatili) sono delle sostanze presenti in tutti i biogas provenienti da fermentazione anaerobica di materiale organico. L abbattimento dei COV nel biogas con un sistema a carboni attivi è uno dei processi più usati, la cui efficienza andrebbe costantemente monitorata con adeguata strumentazione. Un micro gascromatografo può essere un ottima soluzione: pratica, semplice ed economica. SOLUZIONE ANALITICA Utilizziamo il Micro GC FUSION allestito con un singolo modulo dotato di colonna Rxi-1-ms, abbinato ad una soluzione per il campionamento riscaldato (MPF Multi Point Flammable). Di seguito lo schema semplificato della soluzione proposta: Raw Biogas VOC Scrubber 1 Span Gas Vent Peristaltic pump Ex Zone Quality Measurement Zone Safe Zone Multiposition Valve Selector VOC Scrubber 2 RISULTATI I COV che sono stati individuati e che rispettano i punti indicati precedentemente sono: Limonene P-Cymene 2-Butanone (MEK) α-pinene Di fianco è possibile vedere un cromatogramma ottenuto su un biogas grezzo che contiene diverse centinaia di ppm delle sostanze sopraelencate. I COV individuati sono usati come traccianti per misurare l efficienza del sistema di abbattimento e impedire che questo tipo di sostanze possano andare a bloccare il sistema di upgrading. Allo stesso tempo, è possibile sostituire il consumabile del sistema di abbattimento solo quanto realmente arrivato a saturazione. La maggior parte dei sistemi di upgrading accettano una quantità di COV non superiore ai 5 ppm, di conseguenza il sistema di analisi deve poter quantificare pochi ppm. Di seguito sono riportati i cromatogrammi del flusso uscente dal sistema di abbattimento. Come da previsione le sostanze che cominciano ad uscire dal sistema di abbattimento che sta per saturarsi, sono quelle che hanno concentrazione maggiore all ingresso (Limonene e p-cymene nella maggior parte dei casi). Questo fenomeno rende caldamente consigliata l opzione di analisi entrante uscente (punti In e Out nello Schema 1) rispetto all analisi del Micro Gc Filter Upgrading Biomethane Atex membrane pump Heated lines low flow (~15 ml/min) Cold lines low flow (~15 ml/min) Heated lines high flow (~800 ml/min) Cold lines high flow (~800 ml/min) Ethernet Modbus TCP/IP Schema 1: Analisi gas entrante-uscente LEGEND Client PLC or SCADA System μv Il campione di gas, contenente i VOC da analizzare con Micro GC Fusion, deve essere trasportato tramite un sistema di campionamento riscaldato, altrimenti si rischia di non avere un campione rappresentativo e riproducibile del gas da analizzare. MPF (Multi Point Flammable) mantiene quindi inalterate le caratteristiche del gas durante il trasporto fino all analizzatore. Durante l attività sperimentale è stata riscontrata la presenza di centinaia di COV diversi in tutti i biogas analizzati, oltretutto si è visto che possono variare in qualità e in quantità nel corso del tempo, a seconda delle stagioni e della dieta del digestore. Vista l impossibilità di analizzare tutte le centinaia di sostanze presenti, è stato necessario individuare alcuni composti target che rispettassero i seguenti parametri: 1. Essere sempre presenti nel biogas grezzo in tutte le fasi dell anno 2. Essere presenti in quantità considerevoli 3. Essere chimicamente stabili e non essere soggetti di facile decomposizione 4. Essere potenziali interferenti/mascheranti dell odorizzazione 5. Essere facilmente analizzabili con il Micro GC FUSION 10k 8k 6k 4k 2k 0k -2k H 2 O MEK α-pinene p-cymene Limonene Cromatogramma 1: COV target nel biogas/biometano Retention time (s) solo uscente. È importante che il sistema di analisi risponda repentinamente ad un eventuale aumento delle concentrazioni delle sostanze target per permettere di eseguire le controazioni necessarie alla salvaguardia dell impianto. μv p-cymene 2 ppm Cromatogramma 2: p-cymene 2 ppm in uscita dal sistema di abbattimento Retention time (s) CONCLUSIONI Attraverso l utilizzo di Micro GC FUSION e del sistema modulare MPF, è stato possibile analizzare e misurare la concentrazione dei COV identificati come traccianti all entrata e all uscita del sistema di abbattimento a carboni attivi. La strumentazione utilizzata ha soddisfatto i requisiti di ripetibilità e affidabilità nel tempo grazie alla robustezza di questa tecnologia ormai consolidata. Si conclude che il sistema proposto risponde in maniera precisa e rapida ad una problematica concreta di ottimizzazione del processo di upgrading evitando guasti al sistema e risparmiando sulla carica del carbone attivo. Contemporaneamente garantisce i requisiti di sicurezza sull odorizzabilità del biometano per l immissione in rete.

6 POLLUTION S.r.l. Via Guizzardi, Budrio (Bologna) Tel Fax BI-IT0299-1