Distillazione criogenica del gas naturale : risparmio energetico e trattamenti del prodotto residuo

Questa tesi si propone di confrontare dal punto di vista dei costi di esercizio un processo innovativo di purificazione per via criogenica del gas naturale dai gas acidi (CO2 ed H2S) sviluppato presso il Politecnico di Milano con un’alternativa più tradizionale, rappresentata dal processo di assorbimento chimico in soluzioni acquose di alcanolammine. Le principali voci che determinano i costi operativi dei due processi sono nel primo caso l’energia elettrica necessaria al funzionamento dei compressori del ciclo frigorifero, mentre nel secondo caso il vapore necessario alla rigenerazione del solvente. Per quanto riguarda il processo criogenico sono state calcolate, tramite il simulatore Aspen HYSYS®, le potenze termiche al condensatore necessarie al funzionamento dell’impianto nella sua configurazione modificata con la tecnica feed splitting. Noto un valore medio del COP per le diverse configurazioni del ciclo frigorifero in cascata a base di propano ed etilene, è possibile determinare le potenze elettriche necessarie. Per il processo di lavaggio con ammine, scelta come solvente una soluzione di metildietanolammina (MDEA), sono state calcolate le potenze termiche con tre diverse metodologie, confrontando i risultati ottenuti. La prima si basa su un approccio semplificato impiegato da Tecnimont in fase di stima preliminare, la seconda sul pacchetto DBR Amine di Aspen HYSYS® e la terza sul modello Electrolyte-NRTL a parametri regrediti implementato in Aspen Plus®. Sulla base di questi risultati si è in grado di stabilire, a seconda del rapporto tra i costi di vapore ed energia elettrica e del rapporto tra costi di fuel ed energia elettrica, il contenuto in gas acidi nel gas naturale alimentato corrispondente al breakeven point. Infine, sono state analizzate differenti soluzioni per il trattamento dei residui di fondo della colonna criogenica di alta pressione, costituiti dai gas acidi e da tutti i composti meno volatili del metano presenti nel gas alimentato.