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INTEGRATED MODEL GUIDED PROCESS OPTIMIZATION OF STEAM CRACKING FURNACES

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Scardinare la tecnologia di cracking con vapore con fornaci ecocompatibili

La tecnologia innovativa orientata alla riduzione di emissioni ed energia nelle fornaci adoperate per il cracking con vapore offre all’industria chimica una soluzione di fondamentale importanza.

Tecnologie industriali

Il cracking con vapore rappresenta il processo a più alto consumo energetico dell’industria chimica e, a livello mondiale, utilizza circa l’8 % dell’energia primaria complessiva di questo settore. Il miglioramento dell’efficienza energetica costituisce un immediato rimborso poiché i costi energetici sono responsabili di circa il 70 % dei costi di produzione netti nei tipici impianti di produzione di olefine che impiegano etano o nafta. Il progetto IMPROOF, finanziato dall’UE, ha migliorato almeno del 20 % l’efficienza energetica della sezione di radiazione della fornace di cracking con vapore. Ciò comporta l’ulteriore vantaggio di una diminuzione di circa il 25 % delle emissioni di gas a effetto serra e degli ossidi di azoto (NOx) per tonnellata di etilene prodotto.

Tecnologia innovativa finalizzata alla riduzione di emissioni ed energia

Il progetto IMPROOF si è avvalso di materiali avanzati per le bobine, abbinati a fornace e reattore tridimensionali nuovi e a basso costo, che hanno generato risparmi sul combustibile del 30 %, nonché il 30 % in meno di emissioni di anidride carbonica (CO2). Questo migliore controllo del processo ha fornito un trasferimento del calore più omogeneo, prolungando così il tempo di funzionamento. Inoltre, l’adozione di rivestimenti a elevata emissività sulla superficie esterna delle bobine radianti ha ulteriormente migliorato il consumo energetico. «Uno dei modi più determinanti per moderare l’apporto di energia nelle fornaci di cracking con vapore per tonnellata di etilene prodotto consiste nella riduzione della formazione di coke sulla parete del reattore tubolare lungo montato nelle fornaci», spiega Kevin Van Geem, borsista del progetto. Il progetto ha dimostrato il vantaggio di combinare le proprie soluzioni tecnologiche innovative con il previsto triplicarsi del tempo di funzionamento. Pertanto, la pulizia della fornace e il tempo di fermo risultano necessari una volta ogni tre mesi anziché ogni mese. Se da un lato la crisi dettata dalla COVID-19 ha inciso sull’avanzamento del progetto rendendo difficile l’acquisizione dei dati e il confronto uno a uno, dall’altro non ha impedito al consorzio del progetto di lavorare alacremente. Tra le attività figurano il collaudo dell’impianto pilota, la simulazione avanzata del processo, la valutazione dei vantaggi tecnici, economici, ambientali e operativi del progetto, la divulgazione e la commercializzazione dei risultati del progetto nonché la produzione dei dati sperimentali sulla combustione di biogas e surrogati di bio-olio.

Il riconoscimento dell’industria di produzione delle olefine e delle parti interessate pertinenti

«Il progetto IMPROOF è operativo da oltre quattro anni e il suo impatto è enorme. Un numero sempre maggiore di aziende si sta accorgendo di come può ridurre le emissioni di CO2», aggiunge Van Geem. Il potere della modellizzazione 3D avanzata può contribuire a rafforzare la produzione, attenuare le emissioni di CO2 e NOx e migliorare i rapporti tra costi e benefici. Persino l’industria petrolchimica sta prendendo in esame di combinare soluzioni tecnologiche innovative, quali i rivestimenti a elevata emissività dei refrattari con reattori rivestiti. Ciò si rivela inoltre importante per i processi endotermici, tra cui il reforming con vapore, la produzione del vetro, l’elettrificazione e tanti altri. La metodologia seguita dal progetto IMPROOF sta destando notevole attenzione grazie alla sua capacità di impiego per l’elettrificazione del processo di cracking con vapore. Se è possibile utilizzare l’energia verde, le emissioni di CO2 potrebbero ridursi del 30 % e si potrebbe raggiungere un’impressionante diminuzione delle emissioni del 90 % qualora si riuscisse a catturare l’anidride carbonica concentrata. I risultati ottenuti sono stati ampiamente diffusi in occasione di workshop e conferenze, presso parti interessate, tra cui l’associazione Plastics Europe, le università e le aziende, e durante riunioni bilaterali con interlocutori del mondo accademico e industriale. «Ciò ha stimolato l’interesse non solo nel progetto, ma anche nella tecnologia. Il progetto ha grande visibilità nel settore di produzione delle olefine, il che è testimoniato dalle numerose richieste di presentazioni presso aziende che non sono partner del progetto», conclude Van Geem.

Parole chiave

IMPROOF, energia, emissioni, cracking con vapore, fornace, anidride carbonica (CO2), etilene, olefina, ossidi di azoto (NOx), industria chimica

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