Cos’è il SynGas?

Di Kris WalkerFeb 26 2013

‘Syngas’ o ‘gas di sintesi’ è una combinazione di idrogeno, monossido di carbonio, piccole quantità di anidride carbonica e altre tracce di gas. Normalmente derivato da materie prime, il Syngas contiene carbonio, come la biomassa, il gas naturale, il petrolio pesante e il carbone. Nella creazione di gas naturale sintetico e nella produzione di metanolo o ammoniaca.

Il syngas è prodotto come risultato della gassificazione di un combustibile contenente carbonio in un prodotto gassoso che ha valore di riscaldamento. Se il syngas contiene azoto, deve essere separato, poiché sia l’azoto che il monossido di carbonio hanno punti di ebollizione simili e sarà difficile recuperare il monossido di carbonio puro attraverso il trattamento criogenico.

Il syngas ha il 50% della densità energetica del gas naturale e quindi può essere bruciato e utilizzato come fonte di combustibile. La raffinazione del syngas prima dell’uso permette di eliminare la CO2 dal gas grezzo, permettendo così l’uso della CO2 nei processi di recupero migliorato del petrolio.

Produzione di syngas

La produzione di syngas comprende le seguenti fasi:

La fase di riscaldamento

La prima fase è la gassificazione, un processo termochimico in cui le materie prime ricche di carbonio come il petrol-coke, la biomassa o il carbone sono convertite in un composto gassoso costituito da monossido di carbonio e idrogeno in condizioni di alto calore, alta pressione e mancanza di ossigeno.

Le temperature molto alte della gassificazione, normalmente tra 800 e 1500°C (1472 e 2732°F) sono raggiunte con l’aiuto di una fonte di calore esterna o attraverso l’ossidazione parziale della materia prima che libera calore.

La fase di reazione

La materia prima reagisce con anidride carbonica, vapore acqueo e ossigeno durante la gassificazione. La reazione è innescata dalla decomposizione termica per i materiali ricchi di ossigeno.

Il flusso di processo per la produzione di Syngas dalla gassificazione della biomassa – Crediti immagine: www.iprt.iastate.edu

La fase di purificazione

Il gas ottenuto dalla gassificazione è grezzo e non abbastanza pulito per essere usato. Viene effettuato un processo di purificazione per eliminare impurità come cenere, catrame, composti dello zolfo, metano, vapore acqueo e anidride carbonica. La proporzione idrogeno-ossigeno è regolata dopo la purificazione a seconda delle applicazioni dei processi di sintesi.

La fase catalitica

Metalli come ferro, manganese, cobalto, rame e nuove molecole complesse si formano quando il syngas è in contatto con diversi catalizzatori. Gli scienziati stanno sperimentando diversi catalizzatori per trovare nuovi modi di creare combinazioni molecolari già esistenti. In questo modo, è possibile creare combustibili ecologici dal syngas.

Pulizia e condizionamento del syngas

Il syngas grezzo ottenuto dal processo di gassificazione deve essere pulito per eliminare i contaminanti come mercurio, cloruri, ammoniaca, zolfo, particolato fine e altre tracce di metalli pesanti per proteggere i processi a valle e per soddisfare le normative sulle emissioni ambientali.

Il syngas può essere condizionato per regolare il rapporto idrogeno-monossido di carbonio in base all’applicazione del processo a valle.

I processi tipici di pulizia e condizionamento del syngas includono quanto segue:

• Rimuovere il particolato sfuso usando ciclone e filtri
• Scrubbing a umido per eliminare cloruri, ammoniaca e particolato fine
• Eliminazione di tracce di metalli pesanti e mercurio utilizzando assorbenti solidi
• Spostamento del gas in acqua per regolare il rapporto idrogeno/monossido di carbonio
• Idrolisi catalitica per convertire il solfuro di carbonile in solfuro di idrogeno
• Rimozione dei gas acidi per estrarre i gas contenenti zolfo e il biossido di carbonio.

Fermentazione del syngas

La fermentazione del syngas è un processo microbico in cui il syngas è usato come fonte di carbonio e di energia, e poi convertito in prodotti chimici e combustibili con l’aiuto di microorganismi. Metano, acido butirrico, acido acetico, butanolo ed etanolo sono i principali prodotti della fermentazione del syngas.

Acetogeni come Clostridium carboxidivorans, Eurobacterium limosum, Butyribacterium methylotrophicum e Peptostreptococcus sono coinvolti nella produzione di prodotti chimici e combustibili.

Alcuni dei vantaggi chiave del processo di fermentazione del syngas includono i seguenti:

• Alta specificità di reazione
• Bassa temperatura e pressione
• Non richiede un rapporto specifico di CO a H2
• Tolerare i composti con alto contenuto di zolfo.

Tuttavia, la fermentazione del syngas ha alcune limitazioni come l’inibizione degli organismi, la bassa produttività volumetrica e la limitazione del trasferimento di massa gas-liquido.

Applicazioni

Il syngas può essere usato per produrre una vasta gamma di fertilizzanti, combustibili, solventi e materiali sintetici. Alcuni esempi sono i seguenti:

• Vapore per l’uso nei motori delle turbine per la generazione di elettricità
• Nitrogeno per l’uso come agenti pressurizzanti e fertilizzanti
• Idrogeno per la generazione di elettricità, uso nell’industria di raffinazione per estrarre più diesel e benzina dal petrolio greggio e per una grande varietà di reazioni di idrogenazione dove l’idrogeno è aggiunto agli idrocarburi insaturi
• Ammonia per l’uso come fertilizzanti e per la produzione di plastica come poliuretano e nylon.
• Metanolo per la produzione di plastiche, resine, prodotti farmaceutici, adesivi, vernici e anche come componente di carburanti.
• Monossido di carbonio per l’uso nelle materie prime dell’industria chimica e nei combustibili
• Zolfo per l’uso come zolfo elementare per l’industria chimica
• Minerali e solidi per l’uso come scorie per pavimentazioni stradali.

Produzione SynGas usando Steam Reformer – Run Time – 3.00mins

Speroni e ulteriori letture

• Cosa è Syngas – Biofuel.Org
• Syngas Cleanup and Conditioning – NETL
• SynGas using Steam Reformer

Scritto da

Kris Walker

Kris ha un BA(hons) in Media & Performance all’Università di Salford. Oltre a supervisionare i team editoriali e video, Kris può essere trovata negli angoli più remoti del mondo per catturare la storia dietro la scienza per conto dei nostri clienti. Al di fuori del lavoro, Kris sta finalmente vedendo un ritorno su 25 anni di male a sostenere il Manchester City.

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