La desolforazione basata sull’ammoniaca sta guadagnando terreno nel settore petrolchimico

1. Sfide della desolforazione negli impianti petrolchimici

I complessi petrolchimici operano in alcune delle condizioni più gravose per i fumi industriali nel settore industriale. A differenza delle centrali elettriche convenzionali, gli impianti petrolchimici sono costituiti da multiple sorgenti di emissione , tra cui riscaldatori, forni, caldaie, unità di recupero dello zolfo (SRU), unità di produzione di idrogeno e vari sistemi di gas di scarico. Ogni unità genera fumi con temperature diverse, concentrazioni di zolfo differenti, livelli di umidità variabili e profili di impurità specifici .

Le sfide tipiche affrontate dagli operatori petrolchimici includono:

• Concentrazioni variabili di SO₂ dovute alla qualità variabile delle materie prime

• Elevata umidità e componenti corrosivi nei fumi

• Spazio limitato per interventi di adeguamento (retrofit)

• Limiti di emissione rigorosi imposti da normative ambientali e da impegni ESG

• Alte aspettative riguardo alla stabilità operativa a lungo termine

Le tecnologie tradizionali di desolforazione, come la desolforazione umida con calcare-gesso o i sistemi a base di sodio, possono tecnicamente rispettare gli standard emissivi, ma spesso incontrano difficoltà legate a costi operativi elevati, fenomeni di incrostazione e gestione dei sottoprodotti di scarto quando applicate in complessi ambienti petrolchimici.

Di conseguenza, le aziende petrolchimiche stanno sempre più valutando la desolforazione dei fumi con ammoniaca (Ammonia FGD) come soluzione più adattabile e sostenibile dal punto di vista economico.

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2. Perché i fumi petrolchimici richiedono un approccio diverso alla desolforazione

I fumi petrolchimici differiscono fondamentalmente dai fumi prodotti da centrali termoelettriche a carbone sotto diversi aspetti:

1. Contenuto di zolfo più basso ma fortemente variabile

2. Requisiti più elevati di integrazione del processo

3. Maggiore sensibilità alla caduta di pressione e ai tempi di fermo del sistema

Molte unità petrolchimiche operano ininterrottamente e anche brevi fermate possono causare significative perdite di produzione. Pertanto, qualsiasi sistema di desolforazione deve offrire:

• Risposta rapida alle variazioni di carico

• Prestazioni stabili in condizioni operative variabili

• Minimo impatto sulle unità di processo esistenti

La desolforazione basata su ammoniaca soddisfa questi requisiti grazie a reazioni in fase liquida con elevata efficienza di trasferimento di massa , consentendo un’assorbimento rapido dello zolfo anche in presenza di condizioni variabili del gas.

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3. Come funziona la desolforazione basata su ammoniaca nelle applicazioni petrolchimiche

In un sistema di desolforazione basato sull'ammoniaca, l'SO₂ nei fumi reagisce con una soluzione di ammoniaca per formare solfito di ammonio e solfato di ammonio. Con un adeguato controllo dell'ossidazione, il prodotto finale è solfato di ammonio ad alta purezza , un fertilizzante azotato ampiamente utilizzato.

I principali vantaggi della reazione includono:

• Velocità di reazione chimica elevata

• Elevata efficienza di rimozione dello zolfo anche a basse concentrazioni di SO₂

• Prestazioni stabili su ampie fasce di temperatura

Per gli impianti petrolchimici, l'ammoniaca è spesso prontamente disponibili già disponibile come parte dei processi esistenti o dei sistemi logistici, rendendo l'integrazione relativamente semplice.

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4. Principali vantaggi della desolforazione con ammoniaca (FGD) per gli impianti petrolchimici

4.1 Elevata efficienza di desolforazione con emissioni ultra-basse

I moderni sistemi a base di ammoniaca possono raggiungere Efficienze di rimozione dell'SO₂ superiori al 98% , consentendo concentrazioni in uscita ben al di sotto dei limiti internazionali di emissione. Ciò rende la desolforazione con ammoniaca adatta non solo al rispetto della normativa attuale, ma anche a future restrizioni delle normative ambientali .

4.2 Assenza di onere legato allo smaltimento di rifiuti solidi

A differenza dei sistemi a base di calcare, che generano grandi volumi di gesso da smaltire o vendere fuori sede, la desolforazione con ammoniaca produce solfato di ammonio commercializzabile . Questo trasforma la desolforazione da un centro di costo in un processo di recupero di risorse .

Per gli operatori del settore petrolchimico orientati ai principi dell'economia circolare, questo vantaggio è particolarmente attraente.

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4.3 Costi operativi inferiori durante il ciclo di vita del progetto

Sebbene i sistemi a base di ammoniaca possano richiedere una progettazione e un controllo accurati, il loro costo complessivo nel ciclo di vita è spesso inferiore rispetto alle alternative convenzionali grazie a:

• Ridotto consumo di reagenti

• Formazione minima di incrostazioni e intasamenti

• Frequenza di manutenzione inferiore

• Ricavi derivanti dalla vendita di sottoprodotti

Nei grandi complessi petrolchimici, questi risparmi diventano progressivamente più significativi nel corso di un funzionamento a lungo termine.

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4.4 Elevata adattabilità a condizioni complesse dei fumi di scarico

I fumi di scarico petrolchimici possono contenere:

• Idrocarburi in tracce

• Componenti acidi

• Particelle fini

I sistemi avanzati a base di ammoniaca integrano separazione e purificazione gas-liquido multistadio , garantendo un funzionamento stabile senza inquinamento secondario, come la formazione di aerosol o problemi di pennacchio visibile.

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5. Affrontare le preoccupazioni tradizionali relative alla desolforazione con ammoniaca

Storicamente, alcune aziende petrolchimiche hanno esitato ad adottare la desolforazione a base di ammoniaca a causa di preoccupazioni riguardo a:

• Fuga di ammoniaca

• Formazione di aerosol

• Rischi di corrosione

Tuttavia, le moderne soluzioni ingegneristiche hanno ampiamente risolto questi problemi.

Sistemi avanzati utilizzano:

• Controllo preciso dell’iniezione di ammoniaca

• Separatori di nebbia multistadio

• Ossidazione ottimizzata e gestione del pH

Di conseguenza, il trascinamento di ammoniaca può essere controllato a un livello di inferiore a 1 mg/Nm³ , mentre la formazione di aerosol è efficacemente soppressa.

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6. Integrazione con le infrastrutture petrolchimiche esistenti

Uno dei principali vantaggi dei sistemi FGD a base di ammoniaca è la loro compatibilità con i sistemi petrolchimici esistenti .

Può essere integrato con:

• Unità di recupero del calore di scarto

• Sistemi di trattamento dei gas di coda

• Impianti centralizzati di trattamento dei fumi

La caduta di pressione relativamente bassa degli assorbitori a base di ammoniaca garantisce un impatto minimo sulle unità di processo a monte, un fattore critico nella produzione petrolchimica continua.

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7. Benefici ambientali e ESG

Dal punto di vista ESG, la desolforazione a base di ammoniaca sostiene numerosi obiettivi di sostenibilità:

• Riduzione significativa delle emissioni di zolfo

• Conversione degli inquinanti in prodotti di valore

• Riduzione della generazione di rifiuti solidi

• Miglioramento dell’efficienza complessiva nell’utilizzo delle risorse

Questi benefici aiutano le aziende petrolchimiche a rafforzare la propria credibilità ambientale mantenendo al contempo la competitività operativa.

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8. Una soluzione a lungo termine per l'industria petrolchimica

Poiché gli impianti petrolchimici sono sottoposti a una crescente pressione per ridurre le emissioni senza sacrificare la produttività, la desolforazione basata sull'ammoniaca offre una soluzione equilibrata che coniuga prestazioni ambientali, sostenibilità economica e affidabilità operativa.

Grazie ai continui miglioramenti tecnologici, il sistema FGD ad ammoniaca non è più un'opzione sperimentale: si tratta di una tecnologia matura e collaudata adatta ad applicazioni petrolchimiche su larga scala in tutto il mondo.