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Sperimentazione su dispositivi prototipali per caratterizzare aspetti particolari di funzionamento di reattori a gocciolamento di metanazione biologica ex situ della CO2

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Sperimentazione su dispositivi prototipali per caratterizzare aspetti particolari di funzionamento di reattori a gocciolamento di metanazione biologica ex situ della CO2

Viene descritto un apparato di laboratorio realizzato per la stima del parametro “liquid holdup” e sono discussi i risultati delle prove sperimentali eseguite simulando alcune condizioni operative di un reattore a gocciolamento per la metanazione biologica.

L’attività ha avuto come obiettivo la progettazione, realizzazione e sperimentazione di un impianto di prova utilizzato per simulare alcune condizioni di funzionamento di reattori a gocciolamento (trickle bed reactor – TBR) per metanazione biologica ed in particolare per la stima del parametro liquid holdup.
L’apparato sperimentale è costituito da una colonna a letto impaccato (packed bed) di elementi commerciali (substrato biologico Hel-X), attraversato, dall’alto verso il basso, da un flusso di liquido atomizzato con un ugello a cono pieno e da un flusso d’aria in controcorrente.
Nel rapporto dopo aver descritto l’apparato sperimentale, sono discussi i risultati di una campagna sperimentale volta ad indagare l’influenza delle diverse condizioni di esercizio dei reattori a gocciolamento sul parametro liquid holdup, definito come il rapporto fra il volume della fase liquida e il volume del letto, facendo riferimento anche a quanto riportato in letteratura. In particolare, sono state considerate la portata di liquido, il tempo di irrorazione del letto, la portata di aria e sono stati utilizzati ugelli a cono pieno con diversi angoli di apertura.
Il parametro liquid holdup, misurato sperimentalmente per gli elementi Hel-X, si è attestato in un campo compreso tra l’8% ed il 10,61% in funzione delle condizioni operative.
È stato inoltre osservato che: i) l’andamento nel tempo del parametro liquid holdup risulta praticamente stabile dopo pochi minuti (static holdup) e risulta crescente col volume di acqua irrorato complessivamente sul letto; ii) Il valore massimo di 10,61% è stato riscontrato nella prova con una portata di acqua di 57 l/h per 6 minuti in assenza di flusso di gas impiegando l’ugello H (angolo apertura 120°); iii) il flusso d’aria controcorrente riduce la quantità di liquido depositata sugli elementi di riempimento in linea con quanto riscontrato in letteratura.
In futuro, si prevede di continuare ad utilizzare l’impianto sperimentale per testare nuovi elementi di riempimento nell’ottica di migliorare l’efficienza del processo e di utilizzare tali risultati per la messa a punto di modelli matematici di simulazione dei reattori a gocciolamento per la metanazione biologica.

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