GNL a chilometri zero Ancona, 16 Luglio Tecnologie della criogenia per la liquefazione di metano e biogas

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Carmelo Ferretti
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1 GNL a chilometri zero Ancona, 16 Luglio 2014 Tecnologie della criogenia per la liquefazione di metano e biogas

2 Premessa Il convegno introduce nel suo titolo alcune parole chiave che orientano chiaramente l argomento: GNL gas naturale liquefatto chilometri zero criogenia mini e micro liquefazione Produzione locale Accumulo locale Utilizzo locale Utilizzo di tecniche di produzione a bassissime temperature (inferiori a C) Taglia di impianti medio-piccole Applicazione nella gestione locale

Produzione locale Accumulo locale Utilizzo locale Utilizzo di tecniche di produzione a

3 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

4 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

.) 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

5 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.

un semplice ciclo frigorifero, cioè attraverso una semplice compressione, raffreddamento ed espansione di un gas; Per raggiungere temperature inferiore

6 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.

progressivo della temperatura fino ai valori tipicamente di -195 C; Il processo è consolidato specialmente nelle applicazioni di

7 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.

8 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.

macchine sempre più sofisticate e performanti.

9 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 C e argon a -186 C). Gli impianti sono tipicamente di una taglia di oltre Nm3/h di produzione con una potenza di oltre 3 MWh

componenti dell aria più altobollenti (ossigeno a - 183 C e argon a -186 C).

10 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

di alimentazione e di riciclo Gruppo turbine di

12 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)

di purificazione liquefazione dalla scala micro, fino alla scala industriale per

13 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.

altobollenti Anidride carbonica che se non eliminate, raggiunte le basse temperature di

14 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

cisterna da impianti di produzione di gas tecnici L azoto liquido, mediante un processo di evaporazione e scambio termico, è il veicolo con cui

15 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

un liquefattore di grande capacità con un processo a doppia turbina per avere la massima efficienza, giustificato dal fattore di scala INT-LNG/xx:

16 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/ (*) MP - LNG/ MP - LNG/ MP - LNG/ HP - LNG/ HP - LNG/ INT - LNG/ (*) 20.5 ton/giorno (680 Nm3/h) di LIN per produrre 10 ton/giorno (580 Nm3/h) di GNL

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

17 Lo schema del processo HP-LNG/xx Biometano gassoso GNL

18 La produzione SIAD MACCHINE IMPIANTI 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

di potenza elettrica Flessibilità di produzione con possibili e frequenti (se necessario) stop & go Minor rischio potendo gestire stoccaggi

19 Un applicazione 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

biogas Separazione del metano da anidride carbonica con processo a membrane Purificazione, liquefazione e stoccaggio di CO2

liquefazione CO2 Pretrattamento biogas Separazione CO2-CH4 Stoccaggio CO2

20 Un applicazione Compressione biometano Skid gasdotto Liquefatore biometano Stoccaggio GNL Polmone biometano Stoccaggio LIN Purificazione e liquefazione CO2 Pretrattamento biogas Separazione CO2-CH4 Stoccaggio CO2 Stazione di carico - LNG (cisterne) - LNG (veicoli) - CLNG - CO2 Stazione di scarico - LIN

21 Un applicazione

22 Un applicazione

23 Un applicazione

24 Un applicazione

25 GRAZIE Società del Gruppo SIAD e settori di attività Gas industriali SIAD Italia SIAD Austria SIAD Romania SIAD Czech SIAD Bulgaria SIAD Slovacchia SIAD Ucraina SIAD Ungheria SIAD Russia Remtechgas Ucraina ISTRABENZ PLINI PLINARNA MARIBOR DISUPLIN PORTO RE ISTRABENZ PLINI ISTRABENZ PLINI ISTRABENZ PLINI Slovenia Slovenia Croazia Croazia Serbia Bosnia-Erzegovina Engineering SIAD Macchine Impianti Italia SIAD Macchine Impianti Trading (Shanghai) Co., Cina SIAD Engineering (Hangzhou) Co., Cina SIAD Macchine Impianti Italargon Division Italia ESA Italia Pyronics International Belgio Tecno Project Industriale Italia Tecno Project Industrial Brasile Healthcare - Homecare Medigas Italia Magaldi Life Italia SIAD Healthcare Italia Beni industriali e servizi Arroweld Italia Tecnoservizi Ambientali Italia

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