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n.11 settembre 2013
2012/18/UE sul controllo del pericolo di incidenti rilevanti con-
nessi con sostanze pericolose, operativa dal 1° giugno 2015).
Per queste caratteristiche, l’ammoniaca anidra non viene con-
siderata in questo articolo e la comparazione che segue verte
solo sull’uso di composti più ‘sicuri’, cioè le soluzioni acquose
di idrossido di ammonio e urea.
Sistemi SCR-DeNOx con reagente idrossido di ammonio
L’idrossido di ammonio commerciale è disponibile in differenti
concentrazioni, fra le quali quella più di interesse è la soluzio-
ne al 25%, poiché presenta un’intrigante caratteristica: la sua
tensione di vapore è tale che i vapori in equilibrio col liquido
rientrano nei limiti di infiammabilità [1]. La scheda di sicurezza
dell’idrossido di ammonio lo qualifica quindi come composto
stabile se correttamente conservato, non infiammabile e non
esplosivo.
Il dosaggio non presenta particolari criticità: il reagente, stoc-
cato in un apposito serbatoio, viene iniettato a monte del re-
attore e miscelato intimamente con la corrente gassosa. La
quantità di reagente può essere messa in diretta correlazione
con la concentrazione di ossidi di azoto nei fumi, attraverso
una misura in continuo delle emissioni. La temperatura tipica
di funzionamento, nel processo catalitico, è superiore a 300°C.
Per ridurre i consumi di reagente è utile rilevare la misura delle
emissioni a monte del reattore, cioè nei fumi da depurare anzi-
ché nei fumi puliti. In questo modo un picco di concentrazione
di NOx viene rilevato prima che si arrivi al reattore, e quindi
“smorzato” da un corrispondente incremento di reagente.
Sistemi SCR-DeNOx con reagente urea
I reattori che usano urea sono assolutamente identici a quelli
che usano idrossido d’ammonio. Il processo prevede sempre di
dosare ammoniaca. L’urea ‘contiene’ ammoniaca, con il pregio
di non essere tossica.
Anche l’urea è disponibile in varie concentrazioni (le soluzioni
più concentrate hanno qualche limitazione all’uso pratico, visto
che congelano a temperatura ambiente). Rispetto all’idrossi-
do di ammonio il sistema prevede un passaggio in più, e cioè
la necessità di trasformarla in ammoniaca prima dell’iniezione
nel reattore. Poiché la decomposizione della molecola di urea
avviene a temperature elevate, l’urea trova la sua principale
applicazione nei processi non catalitici (Sncr), dove il reagen-
Descrizione del processo SCR
Nel processo SCR, gli NOx reagiscono con l’ammoniaca
che fa da riducente, per formare azoto e acqua in forma
di vapore. La riduzione di NOx viene realizzata nel
catalizzatore. I prodotti di reazione sono azoto e vapore
acqueo, componenti naturali dell’aria.
La riduzione avviene ad un intervallo di temperatura tra 220
°C e 430 °C. Le principali reazioni chimiche sono:
4 NO + 4 NH
4
OH + O
2
ĺ
4 N
2
+ 6 H
2
O
2 NO
2
+ 4 NH
4
OH + O2
ĺ
3 N
2
+ 6 H
2
O
Più del 90% del NOx contenuto nei gas di scarico consiste
in NO. Il resto è composto da NO
2
e da porzioni minori di
altri livelli di ossidazione. Dato che il componente principale
degli ossidi di azoto è il NO, il rapporto stechiometrico
dell’equazione NH
4
OH/NO è praticamente unitario. Alcune
reazioni secondarie causano tuttavia una domanda
leggermente maggiore di ammoniaca.
La quantità di ammoniaca dipende dalla concentrazione
di NOx in ingresso e dalla portata dei fumi e può
essere regolata tramite la misurazione in continuo della
concentrazione di NOx nei fumi.
L’ammoniaca necessaria alla reazione viene iniettata
nel Àusso di gas a monte del reattore, dove evapora
immediatamente formando acqua e NH
3
. A valle del
punto di iniezione c’è un miscelatore statico, per garantire
un’uniforme distribuzione dell’ammoniaca nel catalizzatore.
La miscelazione e distribuzione del gas viene ottimizzata
al computer con modellazione CFD. Il letto di catalisi viene
pulito periodicamente, per esempio con sistemi ad aria
compressa.
È importante in fase di progettazione evitare lo slittamento
(‘slip’) dell’ammoniaca, cioè il passaggio nei fumi di
ammoniaca non reagita, che costituisce spreco di reagente
e comporta complicazioni alle emissioni.
