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Model-Based Design of a Control System for the Upgrade of Biogas with Zeolite Sorbent Reactors

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Model-Based Design of a Control System for the Upgrade of Biogas with Zeolite Sorbent Reactors

Si formula e si identifica un modello dinamico fisico per un reattore a letto fisso per l’upgrading del biogas a biometano mediante rimozione della CO2 per assorbimento da parte di pellet di zeolite. Si progetta poi una struttura di controllo ciclica per il coordinamento di tre reattori batch.

Per rimuovere l’anidride carbonica dal biogas in modo da produrre biometano, si considera un reattore tubolare a letto fisso riempito con un sorbente solido costituito da pellet di zeolite. Per generare biometano in modo continuo, si fanno funzionare tre reattori batch in cicli coordinati. Il sistema di controllo ha una struttura a due livelli: un algoritmo di coordinamento di alto livello determina il passaggio da una fase all’altra del processo per ciascun reattore e calcola i riferimenti per i controllori di basso livello di ciascun reattore; i controllori di basso livello regolano le variabili di processo, come la portata di gas in ingresso, la pressione del gas in ingresso o in uscita e la temperatura del sorbente, secondo i riferimenti.

In questo lavoro, per prima cosa si modella il processo batch mediante equazioni di conservazione della massa, dell’energia e della quantità di moto. Si tiene conto anche dell’assorbimento concorrente di metano. I parametri del modello vengono identificati mediante una procedura a due passi, usando misure sperimentali provenienti da due impianti: uno in scala di laboratorio (che si trova a Piacenza) e uno in scala pilota (situato a Camposampiero). Con il modello identiticato si progetta un sistema di controllo per il coordinamento di tre reattori batch.

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