Apparecchio necessario per realizzare i processi di gassificazione. Si compone
essenzialmente di una camera di muratura refrattaria, dove si pone in continuo
il combustibile da gassificare, sostenuto da una griglia da cui si scaricano le
ceneri e le scorie ingasificabili e attraverso la quale passano l'aria o il
vapore per attraversare il letto di combustibile. La carica del combustibile del
g. viene effettuata mediante un dispositivo di sicurezza che evita sia
l'entrata dell'aria che l'uscita dei gas prodotti nel generatore. Il
g.
più semplice è del tipo Siemens e viene solitamente utilizzato per
il riscaldamento diretto dei forni ai quali viene addossato. Esso è
costituito da una camera rettangolare, di muratura refrattaria, munita di una
griglia a gradinata. Sotto la griglia si mantiene sovente dell'acqua, la quale
evapora per azione delle ceneri roventi che vi si raccolgono e per il calore
irradiato dalla griglia e fornisce così del vapore che si mescola
all'aria. Dato che sovente le ceneri presenti nei combustibili gasificati
possono fondere alla temperatura di regime della griglia (1.100-1.200 °C) e
possono così ostruirla, si sono escogitate griglie speciali che
impediscono l'agglomerarsi delle scorie semi fuse. Nei
g. tipo Kerpely la
griglia ha forma conica e ruota lungo un asse eccentrico lentamente (2-3 giri
all'ora). In tal modo il movimento della griglia provoca un continuo
sgretolamento delle ceneri e delle scorie che possono agglomerarsi. Invece per
combustibili ricchi di ceneri facilmente fusibili, occorre adottare dei
g. senza griglia in cui l'aria insufflata permette di raggiungere
temperature così elevate da fondere completamente ceneri e scorie. Esse
così colano fuse in una vasca inferiore dalla quale vengono estratte
periodicamente. Questo per ciò che riguarda i generatori a gas d'aria o a
gas misto. I generatori a gas d'acqua sono generalmente più complessi a
causa del loro funzionamento discontinuo per cui sono muniti di un sistema
più complesso di valvole che consente l'invio alternato di aria e di
vapor d'acqua. Nelle loro parti essenziali, invece, presentano le stesse
caratteristiche dei generatori per gas d'aria, per quanto, generalmente, siano
di dimensioni minori. Combustibili gassosi artificiali possono però
essere ottenuti, oltre che con i processi di gassificazione, mediante la
distillazione secca del litantrace e di altri carboni ricchi di sostanze
volatili. Il volume di gas ottenuto per distillazione secca del litantrace
è piuttosto rilevante: da 250 a 350 m
3 per tonnellata di
fossile. Il rendimento in gas combustibile varia al variare dello scopo a cui
tende il processo di distillazione, cioè secondo che si voglia ottenere
del coke metallurgico o del gas di città. Per ottenere del gas di
città si usano dei forni di distillazione a funzionamento continuo o
discontinuo, ma che si differenziano principalmente nella costruzione. I forni
infatti sono a storte o a camere: i forni a storte hanno una più bassa
capacità e sono costituiti di pochi pezzi refrattari. Generalmente le
storte sono disposte in batterie orizzontali in un forno e sono riscaldate a gas
misto; qualora l'impianto richieda maggiore potenzialità si usano delle
storte cosiddette passanti, aperte alle due estremità e munite di
dispositivi meccanici che, finita la distillazione, spingono fuori il coke che
si è formato. Le storte sono verticali o inclinate e il carico e lo
scarico possono essere effettuati per gravità. Gli impianti più
noti di questo tipo sono il Glover-West e il Woodal-Duckam. I forni a camere
sono usati principalmente nelle cokerie, ma qualora il loro uso sia destinato
alla produzione di gas di città sono di dimensioni minori e funzionano
sui 1.000 °C. Il fossile viene alimentato solitamente dall'alto e
scaricato, per gravità e mediante coclee, dal basso. Dispositivi
meccanici garantiscono l'uscita del gas di distillazione o l'entrata dell'aria.
Il gas prodotto dalla distillazione del litantrace dopo condensazione del
catrame e del vapor d'acqua, ha una composizione media di questo tenore:
idrogeno 40-55%; metano 30-40%; etilene, etano e idrocarburi volatili 3-6%;
ossido di carbonio 8-10%; azoto 4-6%; ossigeno 0,3-1%; ammoniaca 0,5-1,2%;
idrogeno solforato 0,5-1%. Se però nelle ultime ore della distillazione
viene insufflato vapor d'acqua (distillazione ad umido), la percentuale di
idrogeno può arrivare al 60% e quella di ossido di carbonio al 15-20%. Il
volume di gas prodotto per tonnellata di fossile sale da 300-350 m
3 a
400-450 m
3, tuttavia il potere calorifico superiore, che
precedentemente era di 5.300-5.500 kcal/Nm
3, scende a 4.000-4.300
kcal/Nm
3. La purificazione dei gas uscenti dal forno o dalle storte
avviene per stadi. Prima si condensano per raffreddamento i catrami e il vapor
d'acqua nei cosiddetti bariletti a tenuta e nei condensatori, poi si abbattono
le nebbie di catrame mediante separatori Pelanze, infine si separa l'ammoniaca
assorbendola in acqua o trasformandola in solfato ammonico. Per eliminare i
derivati solforati e le tracce di cianogeno presenti (CN-CN), si opera una
depurazione a secco mediante l'ossido ferrico (Fe
2O
3)
ottenuto dalle ceneri di pirite e mescolato a segatura di legno. La reazione
principale che si compie sulla massa depurante è la
seguente:
Fe
2O
3 + 3 H
2S → 2
FeS + S + 3 H
2O
La massa di sesquiossido di ferro
può essere rigenerata, quando la percentuale di solfuro di ferro sia
molto alta, esponendola, bagnata con acqua, all'azione dell'aria. Si ha la
seguente reazione:
4 FeS + 3 O
2 → 2
Fe
2O
3 + 4 S
Per ottenere quindi una
contemporanea rigenerazione delle masse depuranti senza procedere all'estrazione
delle masse stesse, si può aggiungere al gas, prima dell'ingresso nelle
camere di depurazione, dell'aria in misura dell'1-2% e anche del vapore d'acqua
perché il calore svolto dalle reazioni porterebbe all'essicazione delle
masse depuranti con perdita delle loro attività. Oltre a questi processi
a secco, si sono messi a punto anche dei processi ad umido per la separazione
dei prodotti solforati, ma tali procedimenti trovano un largo uso solamente
nelle grandi cokerie. Il gas, depurato e misurato in contatori, viene inviato ai
gasometri da dove poi passa all'erogazione. La funzione dei gasometri non si
limita a compensare gli squilibri dell'erogazione, ma provvede anche al
mescolamento dei gas, la cui composizione varia notevolmente durante la
distillazione. Il potere calorifico dei gas di distillazione è variabile,
come già detto, fra 5.000 e 5.500 kcal/Nm
3, ma qualora sia
usato come gas di città, viene diluito con gas misto o gas d'acqua in
modo da abbassare il potere calorifico a 4.000-4.500 kcal/Nm
3.
Infatti negli apparecchi domestici il rendimento termico è sovente
migliore quanto più bassa è la temperatura delle fiamme.
Recentemente, specialmente per uso industriale, hanno assunto grande importanza
i
gas combustibili naturali e in particolar modo il metano. Questi gas,
oltre ad avere un elevatissimo potere calorifico (10-21.000
kcal/Nm
3), sono reperibili in grandi giacimenti di diversa origine.
Depositi di gas naturali si trovano nei giacimenti petroliferi, di cui
costituiscono lo strato superiore. Il gas che è più o meno
compresso, è costituito generalmente da metano e idrocarburi superiori
fino a C
4H
10. Oltre a questi gas di origine petrolifera,
si hanno, specialmente in Italia, dei depositi di gas che vengono estratti
mediante trivellazione, in cui predomina (90-95%) il metano, per cui vengono
detti giacimenti metaniferi. Gli idrocarburi superiori, qualora siano contenuti
in quantità piuttosto rilevanti, vengono sovente separati e venduti
liquidi, come succedanei del gas di città con nomi svariati come
Liquigas, Pibigas, Butangas, Agipgas. Negli USA e in Canada esistono enormi
disponibilità di questi gas naturali; in Italia si sono avute
manifestazioni metanifere che hanno assunto recentemente una grande importanza
grazie alle ricerche e alle perforazioni compiute da aziende come l'AGIP e la
Montecatini.