Tesi etd-05292018-102253 |
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Tipo di tesi
Tesi di laurea magistrale
Autore
ZACCARO, IVANO
URN
etd-05292018-102253
Titolo
SVILUPPO DI UN PROCESSO DI ABBATTIMENTO DI ACIDO CLORIDRICO IN VAPORE GEOTERMICO
Dipartimento
INGEGNERIA CIVILE E INDUSTRIALE
Corso di studi
INGEGNERIA CHIMICA
Relatori
relatore Prof. Nicolella, Cristiano
relatore Ing. Annunzi, Federica
controrelatore Prof.ssa Brunazzi, Elisabetta
relatore Ing. Annunzi, Federica
controrelatore Prof.ssa Brunazzi, Elisabetta
Parole chiave
- acido cloridrico
- calcare
- corrosione
- dry steam scrubbing
- geotermia
- vapore
Data inizio appello
25/06/2018
Consultabilità
Completa
Riassunto
SOMMARIO
La presente tesi si inserisce all'interno di un’attività di ricerca, intrapresa durante il tirocinio curricolare presso il Consorzio Polo Tecnologico Magona, riguardante lo sviluppo di un processo di abbattimento di acido cloridrico presente in vapori geotermici.
L’acido cloridrico presente nel vapore geotermico, in condizioni umide, è un agente fortemente corrosivo, perciò si prevede la sua rimozione a monte del processo di produzione di energia geotermoelettrica. Attualmente la rimozione dell’acido cloridrico viene fatto tramite un lavaggio con una soluzione di soda ma questo comporta, oltre al consumo di reagente, la riduzione della qualità del vapore ed elevati costi di esercizio.
La sperimentazione riguarda un processo innovativo che prevede l’abbattimento a secco di acido cloridrico su un letto di calcare. Dalla reazione si forma cloruro di calcio, un sale che, a differenza del calcare, è molto solubile in acqua e questo permette la rigenerazione del letto mediante un semplice lavaggio con essa. Poiché il processo di rimozione avviene a secco, il titolo del vapore rimane inalterato, perciò è possibile sfruttare al massimo la sua entalpia per la produzione di energia elettrica. Inoltre, anche i costi d’esercizio sono significativamente ridotti.
Dopo aver individuato dalla letteratura i processi già utilizzati negli impianti geotermoelettrici per la rimozione dell’acido cloridrico, è stato realizzato un apparato sperimentale per l’esecuzione di prove di laboratorio mirate a valutare le condizioni operative ottimali, e finalizzate alla definizione di parametri di progetto di un impianto pilota. In particolare sono state valutate: le caratteristiche morfologiche e la capacità assorbente del calcare, le perdite di carico attraverso il letto, la velocità di reazione e l’efficienza di abbattimento.
Inoltre, nella fase iniziale del lavoro è stato implementato un modello cinetico basato sulla teoria dello “Shrinking-core model”, in modo da interpretare i dati di letteratura.
ABSTRACT
This thesis is part of a reserch activity at Consorzio Polo Tecnologico Magona, concerning the development of an innovative process for the hydrochloric acid removal from geothermal vapors, with a dry system made by a calcite bed.
The hydrochloric acid present in geothermal steam, in wet conditions, is a strongly corrosive agent, therefore its removal is required upstream of the geothermoelectric energy production process. However, the traditional (wet) methods used to remove the acid cause a reduction in the quality of steam and its condensation into the line which is detrimental. By utilising a dry steam scrubbing system, this effect does not take place and it is possible to utilise all the initial steam enthalpy for the energy production.
Therefore, a laboratory scale apparatus was set up to test and evaluate the optimal operating condition, with the aim of defining the design parameters of a pilot plant. Specifically, the following parameters were evaluated: the morphological characteristics and the absorption capacity of the calcite, the pressure drops across the bed, the reaction rate, and the abatement efficiency. In addition, at the beginning of this work, a kinetic reaction model based on the “Shrinking-core model” was developed in order to understand the literature data.
La presente tesi si inserisce all'interno di un’attività di ricerca, intrapresa durante il tirocinio curricolare presso il Consorzio Polo Tecnologico Magona, riguardante lo sviluppo di un processo di abbattimento di acido cloridrico presente in vapori geotermici.
L’acido cloridrico presente nel vapore geotermico, in condizioni umide, è un agente fortemente corrosivo, perciò si prevede la sua rimozione a monte del processo di produzione di energia geotermoelettrica. Attualmente la rimozione dell’acido cloridrico viene fatto tramite un lavaggio con una soluzione di soda ma questo comporta, oltre al consumo di reagente, la riduzione della qualità del vapore ed elevati costi di esercizio.
La sperimentazione riguarda un processo innovativo che prevede l’abbattimento a secco di acido cloridrico su un letto di calcare. Dalla reazione si forma cloruro di calcio, un sale che, a differenza del calcare, è molto solubile in acqua e questo permette la rigenerazione del letto mediante un semplice lavaggio con essa. Poiché il processo di rimozione avviene a secco, il titolo del vapore rimane inalterato, perciò è possibile sfruttare al massimo la sua entalpia per la produzione di energia elettrica. Inoltre, anche i costi d’esercizio sono significativamente ridotti.
Dopo aver individuato dalla letteratura i processi già utilizzati negli impianti geotermoelettrici per la rimozione dell’acido cloridrico, è stato realizzato un apparato sperimentale per l’esecuzione di prove di laboratorio mirate a valutare le condizioni operative ottimali, e finalizzate alla definizione di parametri di progetto di un impianto pilota. In particolare sono state valutate: le caratteristiche morfologiche e la capacità assorbente del calcare, le perdite di carico attraverso il letto, la velocità di reazione e l’efficienza di abbattimento.
Inoltre, nella fase iniziale del lavoro è stato implementato un modello cinetico basato sulla teoria dello “Shrinking-core model”, in modo da interpretare i dati di letteratura.
ABSTRACT
This thesis is part of a reserch activity at Consorzio Polo Tecnologico Magona, concerning the development of an innovative process for the hydrochloric acid removal from geothermal vapors, with a dry system made by a calcite bed.
The hydrochloric acid present in geothermal steam, in wet conditions, is a strongly corrosive agent, therefore its removal is required upstream of the geothermoelectric energy production process. However, the traditional (wet) methods used to remove the acid cause a reduction in the quality of steam and its condensation into the line which is detrimental. By utilising a dry steam scrubbing system, this effect does not take place and it is possible to utilise all the initial steam enthalpy for the energy production.
Therefore, a laboratory scale apparatus was set up to test and evaluate the optimal operating condition, with the aim of defining the design parameters of a pilot plant. Specifically, the following parameters were evaluated: the morphological characteristics and the absorption capacity of the calcite, the pressure drops across the bed, the reaction rate, and the abatement efficiency. In addition, at the beginning of this work, a kinetic reaction model based on the “Shrinking-core model” was developed in order to understand the literature data.
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