AdP CNR-MSE 2012-2014 Progetto "Razionalizzazione e risparmio nell'uso dell'energia elettrica: risparmio dell'energia elettrica nei settori civile, industria e servizi": PAR 2012 WP1.2 "Efficientamento energetico del processo di metanazione"

Nel periodo di riferimento le unità IRC e IM hanno preliminarmente affrontato lo sviluppo di catalizzatori eterogenei strutturati per la reazione di idrogenazione di CO2 a base di Ni supportato con l'obiettivo di realizzare sistemi ad elevata attività e selettività già alle basse temperature, elevata resistenza termica e soprattutto resistenza meccanica idonea all'impiego in rettori industriali a letto fisso o fluidizzato. Lo studio delle proprietà chimico-fisiche-morfologiche è stato integrato con test di caratterizzazione funzionale in reazione condotti in un impianto da laboratorio esercibile a pressione atmosferica in condizioni di temperatura controllata secondo protocolli di analisi sviluppati ad hoc per la valutazione dei principali parametri operativi (temperatura, rapporto di alimentazione, velocità spaziale, velocità di flusso, grado di diluizione). In questo modo è stato possibile individuare formulazione chimica e metodologia preparativa più efficienti per la preparazione del catalizzatore in quantitativi sufficienti per la sperimentazione in condizioni rappresentative del processo industriale. In particolare il catalizzatore 10% Ni /Al2O3 preparato per wet impregnation + calcinazione in aria a 350°C + riduzione in H2 a temperature 850-900°C mostra una significativa attività di idrogenazione con temperature di soglia (light-off) tra 240-300°C, energia di attivazione apparente di ca. 80 kJ/mol, elevata selettività a CH4 (in linea con quella di equilibrio) indipendentemente dalla temperatura di reazione per velocità spaziali F/W <10 Sl/(gcat h). In parallelo è stato progettato e costruito un impianto bench-scale dotato di reattore catalitico a letto impaccato esercibile in condizioni pseudo adiabatiche a pressioni fino a 10 atm. A seguito di una caratterizzazione termo fluidodinamica del reattore in assenza di catalizzatore, si è passati alla sperimentazione impiegando cariche di catalizzatore a base di Ni supporto su sfere di gamma allumina sviluppato ad hoc. La sperimentazione è stata inizialmente condotta a pressione atmosferica al variare di temperatura di preriscaldamento, velocità spaziale e livello di diluizione al fine di validare i metodi sperimentali e protocolli di analisi, e per confrontare le prestazioni catalitiche con i dati ottenuti nel reattore isotermo, generalmente non influenzati dai fenomeni di trasporto di calore e materia preponderanti in un reattore pseudo adiabatico.