Technological assessment of hydrogen recovery with sulfuric acid thermal splitting (SATS) in diesel hydrodesulfurization: a case study on Rospo di Mare oil

This century's major issue is the relentless rise in crude oil demand, driven by the increasing global population and their growing needs. To address this issue, one proposed solution is to exploit high sulfur content refineries, such as Rospo di Mare. Therefore, the first step involves simulating the preheating section and the Atmospheric Distillation Column, focusing on diesel due to its critical role in the transportation sector. However, the combustion of fossil fuels leads to a continuous increase in polluting emissions. In response, severe worldwide standards have been established to eliminate hazardous substances and produce more environmentally friendly fuels. The key process being simulated is the hydrotreating of diesel fraction, which is designed to reduce pollutants, especially sulfur compounds, as they are among the most harmful to human health and the environment. To simplify the simulation, sulfur compounds present in diesel fraction are represented by benzothiophene (BT) and dibenzothiophene (DBT). This study proceeds with the regeneration of MDEA, which is the amine used to strip out H2S from the gaseous mixture. The most significant contribution of this work is the introduction of the Sulfuric Acid Thermal Splitting (SATS) reactor in a refinery. This innovation allows the production of hydrogen, which is a much more valuable product than water, typically produced with the Claus process. Simulating this final section reveals that the main advantage lies in reducing the overall hydrogen supply needed for the plant, leading to significant cost savings. However, the primary criticism is that the plant requires a series of coolers and compressors resulting in a substantial increase in the initial investment.

Uno dei temi principali di questo secolo è il costante aumento della domanda di petrolio, alimentato dalla crescita continua della popolazione mondiale e delle loro esigenze. Per affrontare questa sfida, una possibile soluzione consiste nell’utilizzo di raffinerie in grado di trattare greggio ad alto contenuto di zolfo, come nel caso di Rospo di Mare. Innanzitutto, la simulazione della sezione di preriscaldamento e della colonna di distillazione atmosferica prende in considerazione il diesel, in quanto svolge un ruolo cruciale nel settore dei trasporti. Tuttavia, la combustione dei carburanti fossili provoca inevitabilmente un inesorabile aumento delle emissioni inquinanti. Per questo motivo, sono state introdotte delle normative rigorose a livello mondiale mirate a ridurre l’impatto ambientale di sostanze pericolose e produrre carburanti più sostenibili. Il processo chiave simulato in tale contesto è il trattamento del diesel con idrogeno (hydrotreating), progettato per ridurre gli inquinanti, in particolare i composti solforati, tra i più dannosi per la salute dell’uomo e dell’ambiente. Per semplificare la simulazione, i composti solforati presenti nel diesel sono rappresentati da benzotiofene (BT) e dal dibenzotiofene (DBT). Lo studio procede con la rigenerazione della MDEA, un’ammina utilizzata per rimuovere H2S dalla miscela gassosa. Il contributo più rilevante di questo studio è l’introduzione del reattore SATS nella raffineria. Tale innovazione consente la produzione dell’idrogeno, un prodotto di maggior valore rispetto all’acqua, tipicamente prodotta dal processo Claus. La simulazione di questa sezione finale dimostra che il vantaggio principale è la riduzione di forniture esterne di idrogeno all’impianto, con conseguente risparmio sui costi. Tuttavia, la criticità più rilevante è rappresentata dalla serie di compressori e refrigeratori, che comportano un notevole aumento dell’investimento iniziale.