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Tesi etd-06182012-104847


Thesis type
Tesi di laurea specialistica
Author
DORIA, FRANCESCO
URN
etd-06182012-104847
Title
Simulazione e analisi di tecnologie avanzate di separazione dell'aria per processi IGCC-CCS
Struttura
INGEGNERIA
Corso di studi
INGEGNERIA CHIMICA
Commissione
relatore Dott. Pannocchia, Gabriele
Parole chiave
  • separazione
  • ossigeno
  • aria
  • CCS
  • produzione
  • membrane
  • membrane ceramiche
  • ASU
  • ITM
  • integrazione
  • IGCC
Data inizio appello
19/07/2012;
Consultabilità
parziale
Data di rilascio
19/07/2052
Riassunto analitico
L’ossigeno costituisce il 21% dell’aria. Oltre a essere indispensabile per la<br>vita degli organismi e per molte attività umane, è tra i composti chimici più<br>utilizzati nel mondo, con numerose applicazioni in quasi ogni settore industriale.<br>La separazione dell’ossigeno dall’aria è un grande business, che ogni<br>anno coinvolge 100 milioni di tonnellate di ossigeno. Tale mercato è ritenuto<br>in forte espansione, poiché tutte le tecnologie di produzione di energia pulita<br>richiedono ossigeno come agente ossidante.<br>La produzione di O2 per separazione dall’aria costituisce un fattore che<br>influisce pesantemente sui costi di gestione di un impianto. Le diverse tecniche<br>di produzione dell’ossigeno si differenziano fra loro essenzialmente per le<br>dimensioni dell’impianto, ossia per la quantità di ossigeno prodotta al giorno,<br>per la purezza dell’ossigeno ottenuto, per la possibilità di generarlo in<br>situ e per la facilità di mettere immediatamente in marcia la produzione.<br>In genere è consuetudine introdurre una bipartizione in metodi criogenici,<br>che sono quelli operanti a bassa temperatura, come la distillazione frazionata<br>dell’aria, e metodi non criogenici, che sono tutti gli altri, operanti a temperatura ambiente.<br>La ricerca è indirizzata verso la prospettiva di rendere meno penalizzante<br>dal punto di vista economico ed energetico la separazione dell’ossigeno dall’aria<br>senza però andare ad intaccare drasticamente la produzione stessa di<br>ossigeno ad elevato grado di purezza.<br>Recentemente, una nuova tecnologia di separazione dell’aria sta emergendo,<br>essa si basa su particolari membrane ceramiche che separano l’ossigeno<br>dall’aria ad elevate temperature, in contrasto con le temperature super fredde<br>richieste dalla separazione criogenica convenzionale, senza intaccare il grado<br>di purezza del prodotto e la sua produzione.<br>L’obiettivo principale della tesi è comprendere il comportamento ed gli<br>eventuali vantaggi che derivano dall’integrazione di un Air Separation Unit<br>operante con tecnologia Ion Trasport Membrane con un processo IGCC-CCS.<br>L’elaborato si concentra sulle membrane ceramiche dense per la separazione<br>di ossigeno. Vengono descritti i materiali che possono essere utilizzati<br>a tale scopo, indicandone la struttura e le caratteristiche di trasporto dell’ossigeno<br>e le leggi che lo regolano. E’ stato, quindi, sviluppato un modello di<br>simulazione di separazione dell’ossigeno dall’aria con membrane ceramiche,<br>con l’utilizzo di Honeywell UniSim®Design per lo studio dell’Air Separation<br>Unit. Si sono, poi, individuate le apparecchiature necessarie per la separazione<br>dell’ossigeno e illustrate le configurazioni dell’ASU non integrata e<br>dell’ASU integrata con il processo IGCC-CCS.<br>La tesi presenta una breve descrizione delle tecnologie tradizionali di produzione<br>dell’ossigeno, ed analizza la tecnica di separazione tramite membrane<br>ITM. Illustra la modellazione e la successiva validazione del sistema di<br>separazione dell’ossigeno grazie alle User Unit Operation costruite ad hoc.<br>Descrive e confronta i modelli di processo dell’ASU non integrata ed integrata<br>con la turbogas dell’impianto IGCC-CCS evidenziando i vantaggi derivanti<br>dall’integrazione.
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