PIANO DI ADEGUAMENTO E DISMISSIONE DELLA SEZIONE ELETTROLISI CON CELLE A MERCURIO DELL’IMPIANTO
CLORO-SODA HYDROCHEM DI PIEVE VERGONTE (VB)
Preparato per:
HydroChem Italia S.r.l.
Via Mario Massari 30/32 28886 Pieve Vergonte (VB)
dicembre 2014
Preparato da
AMEC Environment & Infrastructure GmbH Piazza Don Mapelli 1,
20099 Sesto San Giovanni (MI)
INDICE
1 INTRODUZIONE ... 1
1.1 Riferimenti bibliografici ... 1
2 INQUADRAMENTO E RIFERIMENTI PROGRAMMATICI E NORMATIVI DELL’INTERVENTO ... 2
2.1 Presentazione, cronistoria e stato di avanzamento del Progetto ... 2
2.2 Inquadramento territoriale-ambientale e dell’impianto ... 6
3 DESCRIZIONE DELL’IMPIANTO ATTUALE ... 9
3.1 Elettrolisi ... 10
3.2 Circuito salamoia ... 11
3.3 Circuiti di produzione idrogeno e soda ... 11
3.4 Linea di produzione cloro (essiccamento, compressione e liquefazione) ... 11
3.5 Stoccaggio e carico cloro liquido ... 12
3.6 Unità di produzione di sodio ipoclorito ... 12
3.7 Impianto di demercurizzazione arie di aspirazione da Sala Celle... 13
3.8 Impianto di demercurizzazione delle acque ... 14
4 INTERVENTI PER L’ADEGUAMENTO DELL’IMPIANTO ... 16
4.1 Programma sequenziale degli interventi di adeguamento ... 17
4.2 Descrizione e caratteristiche tecniche delle nuove installazioni ... 18
4.3 Impianto elettrolisi ... 19
4.3.1 Cenni storici sulla Tecnologia a Membrana ... 19
4.3.2 Sala celle elettrolitiche ... 20
4.3.3 Sala per assiemaggio e manutenzione elementi ... 23
4.3.4 Trasformatori e rettificatori ... 23
4.3.5 Circuito salamoia ... 23
4.3.6 Concentrazione Soda ... 25
4.4 Fase di avviamento... 25
5 IMPATTO AMBIENTALE DEL PROGETTO DI CONVERSIONE ... 26
6 ATTIVITÀ DI DISMISSIONE E DECONTAMINAZIONE DELLA SEZIONE ELETTROLISI A MERCURIO ... 27
6.1 Criteri di intervento ... 27
6.2 Misure e attività preliminari ... 30
6.3 Procedura di smantellamento della sezione elettrolisi a mercurio ... 31
6.3.1 Pacchi anodici ... 32
6.3.2 Disamalgamatore ... 32
6.3.3 Recupero e lavaggio grafite ... 33
6.3.4 Pompa del mercurio... 33
6.3.5 Fondi celle ... 33
6.3.6 Spondine e testate (T.E. e T.U.) ... 35
6.4 Tecniche di decontaminazione ... 35
6.4.1 Trattamento dei solidi contaminati ... 36
6.4.2 Trattamento degli effluenti liquidi contaminati ... 40
6.5 Esecuzione delle attività di decontaminazione di materiali ed apparecchiature ... 42
6.5.1 Materiali non contaminati da mercurio ... 42
6.5.2 Materiali a contatto col mercurio o con prodotti contaminati da mercurio ... 42
6.6 Decontaminazione dell’edificio Sala Celle ... 44
7 ATTIVITÀ DI INDAGINE, RIPRISTINO E RIQUALIFICAZIONE AMBIENTALE .... 46
8 GESTIONE DEL MERCURIO METALLICO ... 47
8.1 Riferimenti tecnico-normativi e quadro della situazione attuale ... 47
8.2 Stima dei quantitativi ed individuazione del destino del mercurio presente in impianto ... 48
8.3 Procedure e indicazioni operative ... 49
8.3.1 Modalità di svuotamento ... 50
8.3.2 Modalità di stoccaggio del mercurio presso l’impianto ... 51
8.3.3 Modalità di carico, trasporto e scarico ... 54
9 GESTIONE DEI MATERIALI DI RISULTA (RIFIUTI) ... 56
9.1 Individuazione delle tipologie di rifiuto prodotte ... 56
9.2 Stima dei materiali di risulta derivanti dalla dismissione delle celle ... 58
9.3 Caratterizzazione dei rifiuti ... 58
9.3.1 Campionamento e analisi dei materiali di risulta contenenti mercurio ... 60
9.3.2 Metodologie di campionamento per le apparecchiature metalliche ... 61
9.4 Caratteristiche e modalità di gestione delle aree di deposito rifiuti ... 61
9.5 Recupero e smaltimento dei rifiuti ... 63
9.5.1 Individuazione della destinazione finale ... 63
9.5.2 Operazioni previste di recupero e smaltimento ... 64
9.5.3 Invio a recupero/smaltimento dei rifiuti ... 65
10 GESTIONE DEGLI ASPETTI AMBIENTALI CONNESSI CON GLI INTERVENTI DI DISMISSIONE ... 67
10.1 Contenimento delle emissioni in atmosfera ... 67
10.2 Prevenzione della contaminazione del sottosuolo ... 69
10.3 Prevenzione della contaminazione delle acque superficiali mediante trattamento dei reflui contaminati da mercurio. ... 70
11 GESTIONE DEGLI ASPETTI DI SALUTE E SICUREZZA CONNESSI CON GLI INTERVENTI DI DISMISSIONE ... 73
11.1 Adempimenti generali da DLgs 81/2008 e smi ... 73
11.1.1 Rischio chimico da mercurio ... 76
11.2 Considerazioni e raccomandazioni per la dismissione delle apparecchiature contenenti mercurio ... 76
11.2.1 Linee Guida per il Piano di Sorveglianza Sanitaria ... 79 11.2.2 Indicazioni per il monitoraggio ambientale del mercurio ... 82 12 QUADRO ECONOMICO DI MASSIMA DEGLI INTERVENTI DI DISMISSIONE.... 83 13 PREVISIONE DELLE TEMPISTICHE DEGLI INTERVENTI ... 85
ELENCO DELLE TAVOLE
Tavola 1: Inquadramento generale dell’impianto Cloro-Soda
Tavola 2: Stato Attuale dell’impianto Cloro-Soda con celle a mercurio Tavola 3: Stato di Progetto dell’impianto Cloro-Soda con celle a membrana
Tavola 4: Planimetria operativa di massima per esecuzione interventi di decontaminazione e smantellamento
Tavola 5: Planimetria sistema di raccolta e drenaggio reflui potenzialmente contaminati da mercurio
ELENCO DEGLI ALLEGATI
Allegato A: Decreto MATTM Prot. DSA-2007-0020070 del 16/07/2007
1 INTRODUZIONE
Il presente Piano ha per per oggetto la dismissione della sezione elettrolisi con celle a mercurio dell’impianto per la produzione di Cloro e Soda sito nello stabilimento HydroChem Italia S.r.l. (già Tessenderlo Italia S.r.l.) di Pieve Vergonte (VB) ed il suo adeguamento mediante conversione tecnologica alla Migliore Tecnologia Disponibile - MTD (celle a membrana).
Tale Piano si riferisce alla prescrizione di cui all’art. 1 p. 12 del Decreto MATTM di Autorizzazione Integrata Ambientale (AIA) Prot. N. 221 del 12/12/2012 e al paragrafo 9.3 p.
2 del relativo Parere Istruttorio Conclusivo trasmesso con nota Prot. CIPPC-00-2012- 001398 del 12/11/2012, ove era appunto richiesto entro 24 mesi dal rilascio dell’AIA la presentazione all’Autorità Competente di un Piano di Adeguamento dell’impianto cloro- soda alle MTD (conversione con celle a membrana) o, in alternativa entro la stessa scadenza, di un Piano di Dismissione dell’impianto cloro-soda da attuare alla scadenza dell’AIA.
1.1 Riferimenti bibliografici
Euro Chlor Publication “Guideline for Decommissioning of Mercury Chlor-Alkali Plants”. Env Prot 3. 6th Edition. August 2012
Euro Chlor Publication “Guideline for the preparation for permanent storage of metallic mercury above ground or in underground mines”. Env Prot 19. 1st Edition.
October 2007
Euro Chlor Publication “Guideline for the interim storage of metallic mercury in shut down chlor-alkali plants”. Env Prot 20. 1st Edition. May 2011
Euro Chlor Publication “Code of practice: Control of worker exposure to mercury in the chlor-alkali industry”. Health 2. 5th Edition. November 2008
Euro Chlor Publication “Determination of Mercury in solids”. Analytical 3. 3rd Edition. September 2009
Euro Chlor Publication “Determination of Mercury in gases”. Analytical 6. 4th Edition. January 2014
Euro Chlor Publication “Determination of Mercury in liquids”. Analytical 7. 3rd Edition. May 2009
2 INQUADRAMENTO E RIFERIMENTI PROGRAMMATICI E NORMATIVI DELL’INTERVENTO
2.1 Presentazione, cronistoria e stato di avanzamento del Progetto
In data 15/07/2004 il Gestore (allora Tessenderlo Italia) ha sottoscritto un Accordo di Programma con il Ministero dell’Ambiente, la Regione Piemonte, la Provincia di Verbano Cusio Ossola, il Comune di Pieve Vergonte e ARPA Piemonte mirato a realizzare entro il 2015 le condizioni per il raggiungimento dell’obiettivo di qualità “buono” delle acque sotterranee e delle acque superficiali in linea con le previsioni della Direttiva 2000/60/CE.
Le finalità dell’Accordo prevedevano:
l’eliminazione di sostanze pericolose prioritarie dagli scarichi idrici, in particolare mercurio;
l’eliminazione del mercurio dai fanghi di depurazione della salamoia;
la riduzione del consumo di materie prime utilizzate nel ciclo produttivo dei cloroderivati aromatici;
la riduzione del quantitativo di rifiuti prodotto dal ciclo produttivo dei cloroderivati aromatici.
In linea con l’adesione e gli intenti programmatici del suddetto Accordo, in data 20/09/2005, Tessenderlo Italia ha presentato richiesta di esclusione dalla procedura di VIA per un Progetto di sostituzione nell’impianto Cloro-Soda dello stabilimento di Pieve Vergonte delle celle a mercurio con elettrolizzatori a membrana. Con Decreto prot. DSA-2007-0020070 del 16/07/2007 (riportato in Allegato A), il MATTM esprime parere favorevole alla esclusione dalla procedura di VIA, ponendo talune prescrizioni che sono stato oggetto di valutazione per la stesura del presente Piano e, laddove applicabili, saranno recepite nello sviluppo del nuovo Progetto di conversione di HydroChem Italia Srl, attuale Titolare e Gestore dell’impianto.
Tuttavia, in data 12/06/2007, in ragione delle incertezze legate al rinnovo delle concessioni idroelettriche ed all’attuazione del procedimento di bonifica ambientale del sito di Pieve Vergonte in carico a Syndial S.p.A., Tessenderlo Italia Srl comunicava la propria decisione a non procedere con la conversione tecnologica dell’impianto Cloro-Soda.
Oggi HydroChem Italia Srl ha avviato le procedure per la progettazione preliminare e la relativa valutazione di fattibilità tecnico-finanziaria di un intervento di conversione dalla tecnologia a celle di mercurio a quella facente uso di elettrolizzatori a membrane.
Come nel 2005, le motivazioni alla base della iniziativa sono di diversa natura, principalmente di carattere Ecologico, Igienico Ambientale e di Risparmio Energetico, oltre che in linea con i nuovi indirizzi di risviluppo industriale del sito.
Rispetto al Progetto del 2005, non sono previste sostanziali differenze; tuttavia, pur nell’ottica di utilizzare, per quanto possibile, le attuali apparecchiature e inserendo le nuove sezioni legate al cambio della tecnologia nel contesto attualmente utilizzato, oggi è prevista la realizzazione di una nuova Sala Celle – di dimensioni ridotte rispetto all’attuale – la cui ubicazione è prevista in adiacenza alle esistenti sezioni dell’impianto. Queste rimarranno attive anche nella configurazione impiantistica con gli elettrolizzatori a membrana (si rimanda alla planimetria relativa allo Stato di Progetto riportata in Tavola 3). Occorre sottolineare che l’ubicazione di massima riportata nella planimetria di Progetto deriva da valutazioni di sicurezza e tecniche di processo, in particolare in ragione della necessaria vicinanza dei nuovi elettrolizzatori a membrana alle esistenti linee cloro gas; in aggiunta, l’ubicazione prossima all’attuale Sala Celle a mercurio consentirà in fase esecutiva l’ottimizzazione degli interventi di adeguamento tra la nuova sezione elettrolisi, il circuito di produzione dell’idrogeno, il circuito salamoia che continuerà ad alimentare le celle L’attuale Sala Celle non sarà comunque oggetto di demolizione e, una volta decontaminata, sarà adibita ad attività connesse al nuovo impianto di elettrolisi a membrane.
Questa nuova soluzione progettuale avrà dei benifici in termini di salute e sicurezza degli operatori coinvolti sia durante la realizzazione degli interventi di adeguamento e dismissione che durante l’avviamento e la marcia dell’impianto con assetto convertito. Da una parte, infatti, durante la realizzazione degli interventi di adeguamento e dismissione, non sarà più necessario prevedere ripetute e successive fasi di esclusione progressiva delle celle a mercurio per fare spazio ai nuovi elettrolizzatori a membrana e, pertanto, non saranno più previste interferenze spaziali tra operazioni di dismissione (principalmente recupero del mercurio e smantellamento delle celle) e operazioni per il funzionamento dell’impianto. La dismissione di tutte le celle avverrà quindi in un’unica fase a seguito della fermata dell’intera attuale sezione elettrolisi a mercurio. Inoltre, data l’assenza di interferenze, anche le opere di adeguamento (nuove installazioni) risulteranno più semplici, rapide e sicure. Successivamente, durante la marcia dell’impianto con celle a membrana, la realizzazione di una nuova Sala Celle, consentirà agli addetti di operare in un ambiente totalmente esente da rischi residuali di esposizione al mercurio.
Come detto, le linee guida e le finalità del nuovo Progetto saranno le medesime del precedente Progetto già valutato favorevolmente dal MATTM.
Il progetto prevederà la realizzazione di un impianto per la produzione di 42.000 t/anno di cloro, congiuntamente a 47.250 t/anno di soda caustica e di 13,3 milioni di m3/anno circa di idrogeno, a partire da sale (NaCl) in soluzione acquosa (salamoia). Il processo produttivo
prevederà l’elettrolisi della soluzione salina e la produzione diretta di cloro ed idrogeno gassosi e di soda caustica (NaOH) in soluzione acquosa.
A completa messa in esercizio del nuovo impianto, quello esistente, che ha la stessa capacità produttiva di 42.000 t/ anno di cloro, sarà fermato.
Nel successivo periodo, se si verificheranno appropriate condizioni commerciali, sarà possibile incrementare la capacità produttiva di circa il 30% mediante l’aggiunta di una terza cella. In questo caso sarà cura della società predisporre l’opportuna documentazione.
Il cloro prodotto, sia nella situazione attuale che in quella futura, sarà utilizzato per altre produzioni di stabilimento, prevalentemente: clorotolueni, diclorotolueni, derivati aromatici fotoclorurati, acido cloridrico e ipoclorito di sodio, oltre che per la vendita sotto forma di Cloro liquido.
Il Progetto del nuovo impianto Cloro-Soda a membrane sarà parte di un programma di riqualificazione dell’area industriale di Pieve Vergonte che, muovendo dalle esigenze specifiche del sito, trova ampio riscontro nei nuovi indirizzi di politica di tutela dell’ambiente e di risparmio energetico. Il programma di riqualificazione verte sostanzialmente sui seguenti punti di ordine generale:
riconversione da chimica “pesante” a chimica “leggera”, continuando lo sviluppo di linee di produzione di intermedi per chimica fine e specialistica;
maggiore integrazione delle produzioni;
ulteriore mitigazione dell’impatto ambientale e ulteriore miglioramento in termini di sicurezza, non solo come conseguenza della riconversione delle produzioni, ma anche con interventi mirati agli impianti.
Il Progetto consentirà di proseguire la riconversione del sito già delineata permettendo principalmente:
la cessazione di attività facenti uso di mercurio;
una riduzione dei consumi elettrici;
il miglioramento delle emissioni atmosferiche, e soprattutto l’eliminazione di quelle di mercurio;
il mantenimento della produzione di cloro, strategica per lo stabilimento, in quanto materia prima per le lavorazioni di Cloroaromatici, Fotoclorurati, Acido Cloridrico, Ipoclorito di Sodio;
l’immediata conversione della tecnologia attualmente adottata in quella riconosciuta come Migliore Tecnologia Disponibile.
Secondo quanto indicato nel sopraccitato Parere Istruttorio Conclusivo relativo all’AIA, il Piano di Adeguamento - che deve prevedere la conversione dell’impianto dall’attuale tecnologia a celle a mercurio alla tecnologia a membrana - così come il Piano di Dismissione devono comprendere i seguenti punti [si citano letteralmente]:
i. gli interventi di dismissione, incluso lo smantellamento dell’impianto di cloro-soda ad amalgama di mercurio e la gestione dei materiali generati dallo smantellamento, nonché gli interventi necessari al ripristino e alla riqualificazione ambientale delle aree liberate;
ii. gli impianti necessari per la salvaguardia ambientale (depuratore delle acque di lavaggio, piovane inquinate da mercurio, sistemi di abbattimento delle emissioni in atmosfera) devono essere mantenuti in esercizio anche durante la fermata, dismissione impianto, riconversione celle;
iii. un piano di indagini atte e caratterizzare la qualità dei suoli e delle acque sotterranee nell’area su cui insisteva l’impianto dismesso e definire gli eventuali interventi di bonifica, nel quadro delle indicazioni e degli obblighi dettati dalla Parte IV del D.Lgs 152/06 e smi con il necessario assenso della Direzione competente del MATTM in caso di interventi che interagiscano con suolo, sottosuolo, acque sotterranee;
iv. un Piano di monitoraggio ambientale per la fase di smantellamento e per la prima fase di avvio dell’impianto riconvertito, mirato primariamente alla misura del mercurio.
Ad oggi, lo stato di avanzamento del Progetto di conversione è in fase preliminare ed, inoltre, stanti le tempistiche previste, né la fermata dell’impianto con celle a mercurio né gli interventi di adeguamento avranno inizio prima della scadenza dell’AIA. Pertanto, si ritiene opportuno rimandare l’elaborazione e la presentazione di un Piano di monitoraggio ambientale di dettaglio per il mercurio di cui al suddetto punto iv) ad una fase successiva, così da poterlo calibrare sugli effettivi dettagli tecnico-operativi relativi agli interventi di dismissione ed opere di adeguamento e fornire un quadro ambientale aggiornato.
Nel seguito del presente documento sono comunque indicati i criteri e le misure che saranno messi in atto per la gestione degli aspetti ambientali e di salute e sicurezza dei lavoratori in relazione alla presenza di mercurio durante l’esecuzione degli interventi di dismissione.
Per quanto attiene al suddetto punto iii), come anche rappresentato nella planimetria dello Stato di Progetto (Tavola 3), fermo restando quanto specificato nella nota accompagnatoria del presente documento, si precisa che ad oggi, gli interventi di dismissione previsti sono finalizzati esclusivamente alla conversione tecnologica dell’impianto Cloro-Soda e riguardano unicamente le 30 celle a mercurio e le ulteriori apparecchiature dell’attuale Sala Celle e alcune apparecchiature del ciclo Salamoia; lo stesso edificio di Sala Celle è previsto venga decontaminato e adibito ad attività connesse al nuovo impianto di elettrolisi a membrane. Pertanto, a seguito degli interventi di dismissione oggetto del presente Piano, non saranno “liberate” aree sulle quali eseguire indagini di caratterizzazione ambientale. Inoltre si ricorda che il sito di Pieve Vergonte è un Sito di Interesse Nazionale per cui è stato approvato il Piano Operativo di Bonifica da parte del Ministero dell’Ambiente e della Tutela del Territorio e del Mare nel Gennaio 2014 e che l’unico soggetto obbligato ad eseguire le attività di bonifica del sito è Syndial Spa.
HydroChem Italia Srl è solamente detentrice del diritto di superficie all’interno dell’area industriale del sito.
Diversamente, i punti i) e ii) saranno oggetto delle trattazione nei successivi capitoli del presente documento.
2.2 Inquadramento territoriale-ambientale e dell’impianto
Lo stabilimento HydroChem Italia Srl è situato nella media Val d’Ossola nel territorio del Comune di Pieve Vergonte (VB). I comuni limitrofi sono: Piedimulera, Vogogna, Premosello ed Anzola.
Lo stabilimento confina: a Nord con la strada provinciale n. 65, a Sud con terreni non edificati, ad Est con la superstrada statale n. 33 del Sempione, a Nord-Est con la ferrovia Novara/Domodossola ed a Ovest con l'abitato di Pieve Vergonte.
A Nord-Est, oltre la strada statale, si trova il canale industriale HydroChem Italia Srl e successivamente il fiume Toce. Proseguendo nella stessa direzione, oltre alcuni insediamenti abitativi del comune di Vogogna, a circa 600 metri dai confini dello stabilimento si incontra la linea ferroviaria Milano-Domodossola.
Nella zona in un raggio di 5 km esistono altri 4 insediamenti industriali.
Per quanto riguarda i corridoi aerei, risulta da dichiarazione del Comando I Regione aerea che:
- il corridoio aereo corrispondente alla rotta normale dell'aerovia A41 interessa lo spazio sovrastante lo stabilimento;
- la minima quota di sorvolo della tratta di cui sopra è di 6000 metri;
- tale tratta è utilizzata nei week-end e nelle ore notturne;
- lo spazio aereo sovrastante lo stabilimento può essere attraversato da aeromobili militari e/o civili che volano a vista.
A circa 500 m a est dello stabilimento è anche presente il metanodotto Olanda – Italia.
Attualmente lo stabilimento riceve e spedisce le merci principalmente via gomma e via ferrovia.
La superficie dello stabilimento è complessivamente pari a 187.315 m2, di cui superficie coperta 38.560 m2 e superficie scoperta pavimentata 148.755 m2.
Lo Stabilimento di Pieve Vergonte produce sostanze chimiche per l’industria e derivati per l’impiego diretto.
Attualmente la produzione è articolata sulle seguenti linee:
1) produzione di cloro e soda (Impianto Cloro-Soda);
2) produzione di derivati clorurati aromatici (Impianto Cloroaromatici).
La produzione di Soda e Cloro, è ottenuta per elettrolisi del cloruro sodico, in soluzione, con celle elettrolitiche "De Nora" munite di anodi in titanio.
La Soda caustica - in soluzione acquosa al 50% circa - utilizzabile tal quale per i numerosi impieghi, è così venduta.
Il Cloro viene in parte utilizzato allo stato gassoso e direttamente inviato agli impianti utenti:
Ipoclorito, Cloroaromatici, Acido cloridrico di sintesi. In parte viene liquefatto per essere poi rievaporato ed utilizzato in tempi diversi negli stessi impianti; parte del Cloro liquido viene anche venduto.
Soda caustica in soluzione e cloro insieme, danno origine - in apposito impianto - all'Ipoclorito di sodio.
Nella reazione di formazione della soda caustica con la decomposizione dell'amalgama di sodio, si ottiene Idrogeno che viene utilizzato per la sintesi di acido cloridrico e per la reazione di dealogenazione nella sezione di idrogenazione di miscele di diclorotolueni presso l’impianto cloroaromatici, mentre l’eccedenza viene utilizzata come combustibile presso la Centrale Termica per la produzione di vapore per gli utilizzi interni.
L’impianto dei derivati clorurati aromatici è articolato nelle seguenti sezioni:
a) produzione mono e di cloro benzeni per clorurazione del benzene (attualmente fermi in attesa di decisioni commerciali);
b) produzione di monoclorotolueni per clorurazione del toluene;
c) produzione di diclorotolueni per clorurazione di monoclorotolueni;
d) produzione di derivati fotoclorurati di paraclorotoluene e diclorotolueni;
e) produzione di 2,6-DCT per dealogenazione selettiva;
f) produzione di acido cloridrico soluzione mediante assorbimento in acqua di acido cloridrico gas prodotto nelle reazioni di clorurazione
g) produzione di acido cloridrico mediante sintesi da idrogeno e cloro
Le produzioni b) e c) vengono attualmente realizzate nella stessa sezione di impianto con lavorazioni a campagne.
L’impianto Cloroaromatici, è strutturato su più linee di produzione e produce derivati mono e bisostituiti del benzene e toluene mediante clorurazione dell’anello e/o della catena laterale in presenza di idonei catalizzatori.
La Tavola 1 mostra l’ubicazione dell’impianto Cloro-Soda, la cui conversione è oggetto del presente Piano, e delle relative sezioni impiantistiche ad esso collegate, all’interno dello stabilimento di Pieve Vergonte.
3 DESCRIZIONE DELL’IMPIANTO ATTUALE
La tecnologia del processo è basata sull’elettrolisi, in celle a catodo di mercurio, di una soluzione acquosa di cloruro di sodio denominata “salamoia”. Nella cella di elettrolisi si sviluppa direttamente cloro gassoso, mentre da un reattore, collegato alla cella, denominato “disamalgamatore”, si ottengono idrogeno gassoso ed una soluzione di idrato di sodio (o soda caustica).
I prodotti finiti derivanti dall’impianto Cloro-Soda sono cloro liquido, soda caustica in soluzione al 48-50%, idrogeno, sodio ipoclorito al 14,5-15,5% e al 18,5-19%.
L’impianto produttivo si compone delle seguenti sezioni/circuiti:
elettrolisi;
preparazione salamoia;
produzione idrogeno;
produzione soda caustica;
produzione cloro;
produzione sodio ipoclorito.
L’impianto è inoltre completato dalle seguenti sezioni:
abbattimento cloro di emergenza;
impianto di demercurizzazione delle acque;
impianto di demercurizzazione arie di aspirazione;
sezione di stoccaggio e carico cloro liquido;
sezione di stoccaggio e carico sodio ipoclorito;
sezione di stoccaggio e carico soda caustica;
magazzino del sale;
sezione di trasformazione e raddrizzamento della corrente elettrica
3.1 Elettrolisi
Il processo chimico principale prevede l’elettrolisi della salamoia in batterie di celle, ove scorre in continuo un flusso di mercurio.
Il polo positivo (catodo) è costituito dallo strato di mercurio che scorre nel fondo della cella.
Il polo negativo (anodo) è costituito da elementi in titanio. Per effetto del passaggio della corrente elettrica, nella soluzione si ha una migrazione di ioni Cl- verso l’anodo e di ioni Na+ verso il catodo.
Le reazioni che avvengono agli elettrodi sono:
al catodo: Na+ + Hg+ e- Na(Hg)
all'anodo: Cl- ½ Cl2 + e-
globalmente: Na+ + Cl- + Hg Na(Hg) + ½ Cl2
Per effetto del passaggio della corrente elettrica si ha in conclusione la produzione di amalgama di sodio al catodo e di cloro gassoso all’anodo.
Il mercurio, che costituisce fisicamente il catodo, trattiene il sodio formando un amalgama.
L’amalgama prodotta viene successivamente fatta reagire con acqua all’interno del disamalgamatore, ottenendo la formazione di soda caustica ed idrogeno.
La reazione di disamalgamazione è la seguente:
Na(Hg) + H2O NaOH + ½ H2 + Hg
Per effetto della decomposizione dell'amalgama si ottengono idrogeno gas, una soluzione di soda caustica al 48-50% e mercurio, che è riciclato nelle celle.
Per l’elettrolisi sono impiegate celle DeNora, in numero di 30, poste in serie dal punto di vista elettrico.
Attualmente è in esercizio un sistema di controllo centralizzato dei principali parametri di funzionamento delle celle. Inoltre, è stato installato un sistema automatico di regolazione della distanza anodo/catodo mediante motorizzazione dei telai anodici.
3.2 Circuito salamoia
Il Sale è alimentato nel saturatore dove ritorna la salamoia esausta in uscita dalle celle elettrolitiche che si concentra da 250-270 g/l a 300-310 g/l. La soluzione salina in uscita dal saturatore è depurata per eliminare gli ioni dannosi al processo elettrolitico mediante aggiunta di reagenti e succesiva sedimentazione dei fanghi in un decantatore Dorr.
La salamoia depurata e decantata è sottoposta a filtrazione per eliminare completamente le impurezze ancora presenti in sospensione; quindi, prima di essere alimentata alle celle, è acidificata con HCl in soluzione fino a pH 3÷4.
La salamoia concentrata è alimentata alle celle, mentre la salamoia povera in uscita dalle celle è inviata a un degasatore sotto vuoto per eliminare il cloro presente e quindi a uno strippaggio con aria prima di rientrare nel saturatore.
3.3 Circuiti di produzione idrogeno e soda
Il sodio, liberatosi al catodo di ciascuna cella elettrolitica, forma un’amalgama con il mercurio che fluisce per gravità al disamalgamatore (uno per cella) dove è decomposta attraverso acqua demineralizzata, con produzione di soda (NaOH) in soluzione al 48-50%
e idrogeno gas; contemporaneamente si libera il mercurio che ritorna alla cella mediante la pompa di circolazione.
La soluzione di NaOH ottenuta nei disamalgamatori è filtrata, demercurizzata mediante carboni attivi ed inviata allo stoccaggio.
L’idrogeno, debitamente raffreddato (mediante scambiatore di calore), è inviato ad un gasometro con una capacità di 150 m3 per essere poi compresso, demercurizzato e destinato agli utilizzi interni previsti.
3.4 Linea di produzione cloro (essiccamento, compressione e liquefazione)
Il cloro gas prodotto nelle celle è lavato per eliminare le impurità di trascinamento ed essiccato passando in due colonne ad acido solforico in serie. L’acido solforico esausto in uscita dalle colonne di essiccamento è strippato con aria per eliminare il cloro, mentre l’aria di strippaggio è inviata all’impianto di abbattimento.
Il cloro essiccato è compresso mediante tre compressori ad anello liquido di acido solforico ed è inviato in parte agli impianti utilizzatori e in parte alla liquefazione mediante raffreddamento e condensazione in scambiatori a freon. Il cloro così liquefatto passa alla relativa sezione di stoccaggio.
3.5 Stoccaggio e carico cloro liquido
Il cloro liquido è raccolto in tre serbatoi orizzontali di colaggio in pressione da 22,5 m3, i quali operano a -10°C e sono termicamente coibentati. Questi ricevono il cloro liquido dai liquefattori: in particolare, sono stati previsti tre apparecchi in parallelo, in quanto, mentre il primo è in fase di riempimento, il secondo è in fase di travaso ed il terzo costituisce la riserva per rendere disponibili i due serbatoi in esercizio per le verifiche, i controlli ed i collaudi di routine e a norma di legge. Per consentire il trasferimento del cloro liquido dai liquefattori, il primo serbatoio viene pressurizzato con azoto a 7,5 kg/cm2 e successivamente, a trasferimento effettuato, depressurizzato fino a 2,5 kg/cm2 sul circuito a “colonne ipoclorito”.
Lo stoccaggio è effettuato in tre serbatoi orizzontali in pressione da 40 m3, con spessore del fasciame da 20 mm, da cui il cloro liquido può essere ripreso ed evaporato per l’utilizzo nei reparti di Stabilimento oppure inviato alla vendita. È sempre disponibile un serbatoio di emergenza da 40 m3, mantenuto vuoto in grado di ricevere cloro liquido in caso di grave perdita.
Il trasferimento del cloro liquido alla ferrocisterna/tanktainer è effettuato mediante pressurizzazione con azoto del serbatoio di carico prescelto, dopo averlo isolato dagli altri.
A fine carico, lo stesso serbatoio è depressurizzato sul circuito di abbattimento sfiati.
L’evaporazione avviene utilizzando acqua calda in apposita apparecchiatura (evaporatore)
Il cloro liquido è caricato in ferrocisterne/tanktainer mediante sistema dedicato, costituito da:
sistema di pesatura delle ferrocisterne/tanktainer;
apparato di movimentazione del cloro liquido con braccio snodato; questo è dotato di valvola telecomandata di intercettazione ed è collegato con la valvola di intercettazione montata sulla cisterna e comandata a distanza.
I serbatoi di colaggio e stoccaggio, i liquefattori, l’evaporatore e il sistema di carico ferrocisterne sono racchiusi in edifici a tenuta, dotati di bocchette di aspirazione, poste nella parte bassa delle pareti e collegate all’impianto di abbattimento. I locali e i condotti di aspirazione sono monitorati in continuo mediante appositi sensori di rilevazione del cloro.
3.6 Unità di produzione di sodio ipoclorito
Gli effluenti gassosi contenenti cloro provenienti sia dalle sezioni di produzione (Sala celle, depurazione salamoia, compressione e liquefazione cloro), sia dall’impianto di stoccaggio e
movimentazione del cloro liquido, sono convogliati all’unità di produzione ipoclorito, dove il cloro è assorbito in una soluzione di soda (NaOH) con produzione di ipoclorito di sodio (NaOCl).
La reazione di produzione dell’ipoclorito di sodio è la seguente:
Cl2 + 2 NaOH NaOCl + NaCl + H2O
La concentrazione e la produzione dell’ipoclorito di sodio può variare in funzione delle richieste del mercato (14,5÷15,5% o 18,5÷19%).
3.7 Impianto di demercurizzazione arie di aspirazione da Sala Celle
In generale, per quanto riguarda il mercurio presente nelle emissioni in atmosfera, si interviene con sistemi di abbattimento combinati carboni attivi (di tipologia specifica per l’abbattimento del mercurio) più raffreddamento, al fine di ottenere una migliore efficacia di trattamento.
In Sala celle, alcune parti delle apparecchiature (testate celle elettrolitiche, bacinelle pompe mercurio, ecc) e le zone dove è movimentato il mercurio sono tenute in aspirazione mediante due ventilatori (di cui uno in marcia e l’altro di riserva). L’aria aspirata è convogliata mediante vari collettori di raccolta al sistema di trattamento, mediante torri di demercurizzazione a carboni attivi.
A monte dei ventilatori, l’aria è raffreddata in un refrigerante (scambiatore) da 80°C a circa 15°C. In questo modo, si ottiene la condensazione della maggior parte dell’acqua presente nello stream gassoso. A valle dello scambiatore, tale condensato è separato ed inviato all’impianto di demercurizzazione acque (vedi paragrafo successivo). Per favorire la separazione del mercurio contenuto in questa corrente di acqua si è prevista un’apposita trappola per Hg.
A valle dei ventilatori la corrente d’aria in pressione è riscaldata a 50°C mediante uno scambiatore a vapore con il duplice scopo di rendere ottimale il successivo trattamento di demercurizzazione (l’efficienza dei carboni attivi, infatti, aumenta all’aumentare della temperatura dello stream) ed evitare ogni possibilità di condensazione dell’acqua residua all’interno dei pori del letto a carboni attivi.
Dopo essere stata riscaldata, l’aria passa in due adsorbitori (torri) a carboni attivi impregnati di zolfo, che ne completano il trattamento abbassando drasticamente il contenuto di mercurio. All’uscita dalla sezione di adsorbimento, l’aria va all’atmosfera attraverso l’apposito camino E9-exE1A.
Come riportato in dettaglio nel successivo Capitolo 10, il suddetto sistema di demercurizzazione delle emissioni gassose provenienti da Sala celle sarà mantenuto in funzione per tutta la durata degli interventi di dismissione.
3.8 Impianto di demercurizzazione delle acque
Il sistema di trattamento prevede una prima fase di neutralizzazione delle acque stoccate all’interno di tre serbatoi (S3812 e T3804 A e B), le quali sono trasferite ad una vasca VA4 dalla quale, dopo la correzione del pH e l’abbattimento del cloro eventualmente presente con soluzione di sodio solfito, sono inviate alla sezione di demercurizzazione. In sintesi, le acque reflue derivanti dall’impianto Cloro-Soda sono:
neutralizzate, ossia portate a un valore di pH compreso tra 5,5 e 7,5;
declorate, ossia trattate con soluzione riducente (sodio solfito) in modo da ridurre la presenza d cloro libero al di sotto dei limite previsto dall’AIA;
demercurizzate, ossia trattate in modo da ridurre la presenza di mercurio al di sotto del valore limite previsto dall’AIA.
Come detto, entrambi i trattamenti di neutralizzazione e declorazione sono effettuati nella vasca VA4, che alimenta la successiva sezione di demercurizzazione.
La vasca VA4 è dotata di un sistema di controllo e monitoraggio del pH e della concentrazione di cloro libero nell’acqua tramite un pHmetro ed un analizzatore Redox, i cui dati sono inviati in Sala quadri dell’impianto Cloro-Soda.
La concentrazione di cloro libero è mantenuta ai valori consentiti attraverso una pompa dosatrice a regolazione manuale, che invia in vasca VA4 la quantità di soluzione di sodio solfito necessaria.
Analogamente, la neutralizzazione del pH avviene mediante due pompe dosatrici che, in modo automatico, inviano in vasca VA4 le quantità di HCl o di NaOH necessarie a mantenere il pH nel range di valori previsto. Qualora il pH dovesse risultare superiore a 9,5 o inferiore a 2,5, viene automaticamente bloccata la pompa di rilancio e alimentazione alla sezione di demercurizzazione.
La quantità d’acqua che si vuole inviare alla sezione di demercurizzazione è controllata e regolata in modo automatico mediante un misuratore di portata ed una valvola pneumatica di regolazione i cui dati sono inviati alla Sala quadri.
Il trattamento di demercurizzazione è realizzato mediante due torri contenenti speciali resine chelanti in grado di abbattere la concentrazione di Hg a valori inferiori a 0,5 ppb. Le due torri possono funzionare alternativamente, in parallelo, oppure in serie.
Il tipo di resina impiegato, una volta esaurita la capacità di adsorbimento, consente una rigenerazione mediante successivi lavaggi e trattamenti rispettivamente con una soluzione di acido cloridrico e con una soluzione acquosa di solfuro di sodio, a fine di eliminare il mercurio adsorbito dalle resine e ripristinare dei “siti zolfo” all’interno delle resine, responsabili dell’adsorbimento del mercurio in ragione della formazione di legami zolfo. La sezione di demercurizzazione è così completata da pompe, tubazioni e serbatoi necessari per la rigenerazione delle resine.
A protezione delle resine è installato un filtro meccanico con un riempimento a sabbia (per trattere eventuale particolato) e a carbone attivo (per trattenere eventuali sostanze ossidanti nocive per le resine stesse).
L’impianto è in grado di trattare indifferentemente acque e soluzioni saline.
Come riportato in dettaglio nel successivo Capitolo 10, il suddetto sistema di demercurizzazione delle acque reflue sarà mantenuto in funzione per tutta la durata degli interventi di dismissione e in caso di necessità per un periodo successivo, fino a quando l’acqua in ingresso all’impianto di trattamento avrà un tenore di mercurio inferiore al limite previsto allo scarico dall’AIA.
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4 INTERVENTI PER L’ADEGUAMENTO DELL’IMPIANTO
Come già evidenziato in precedenza, gli interventi di adeguamento dell’impianto Cloro- Soda alle MTD riguarderanno sostanzialmente la sezione elettrolisi, mediante la conversione da celle a mercurio a celle a membrana, il relativo circuito di preparazione della salamoia e la sezione di concentrazione Soda Caustica.
A seguito degli interventi di adeguamento, la capacità produttiva dell’impianto con celle a membrana passerà da quella attuale ad una capacità maggiore per step successivi. In particolare al momento della conversione la capacità sarà quella attuale.
In particolare nella tabella sotto riportata vengono indicati i valori attuali di capacità (analoghi a quelli di avviamento dell’impianto con celle a membrana) e gli eventuali valori massimi previsti al termine di tutti gli step:
Sostanza Parametro Unità di Misura
Valore Attuale Valore finale
Cloro Produzione t/a 42.000 58.000
Soda Produzione t/a 47.250 65.250
Idrogeno Produzione m3/a 13.300.000 18.400.000
Per la realizzazione del Progetto gli interventi previsti consistono nell’installazione di nuove unità, modifiche e/o adattamenti delle sezioni esistenti, collegamenti tra le parti nuove e quelle preesistenti.
La conversione dell’impianto per la tecnologia “a membrane” comporterà:
Adeguamento del circuito della salamoia:
o Nuova filtrazione
o Polishing con resine a scambio ionico, compreso circuiti di rigenerazione o Inserimento di serbatoi tampone
o Verifica e adeguamento del settore di declorazione o Nuova unità di decloratazione.
Nuovo fabbricato elettrolizzatori
o Celle a membrana
o Trasformatori e raddrizzatori o Circuito dell’anolita e del catolita
Circuito del cloro e dell’idrogeno:
o Il progetto prevede che le celle a membrana abbiano una pressione operativa leggermente negativa (circa -50 mmH2O) lato anodico, e leggermente positiva (circa + 150 mmH2O) lato catodico. Questo consente una più semplice integrazione con lo schema attuale, non introducendo aggravi di rischio di emissione cloro nella zona a bassa pressione.
o In principio, nessuna modifica sostanziale ad eccezione delle guardie idrauliche a protezione degli elettrolizzatori
o Integrazione con il circuito esistente
Circuito soda caustica:
o Eventuale modifica / ampliamento stoccaggi o Concentrazione della soda caustica
Utilities
o Revisione dell’adeguatezza delle utilities disponibili in funzione del nuovo impianto, ed in particolare dell’acqua demineralizzata.
Si ricorda che gran parte delle sezioni esistenti verranno riutilizzate.
Di fatto, anche le attività di dismissione connesse con gli interventi di adeguamento saranno limitate solamente allo smantellamento delle apparecchiature di Sala Celle (escluso il fabbricato, il quale a valle della decontaminazione sarà lasciato in opera) e ad alcuni items del ciclo salamoia.
4.1 Programma sequenziale degli interventi di adeguamento
Una volta realizzato il nuovo fabbricato Sala Celle e le altre strutture di alloggiamento per le nuove apparechiature, il programma sequenziale degli interventi di adeguamento sarà indicativamente il seguente:
a) Installazione delle nuove sezioni all’esterno della sala elettrolisi ed in particolare:
- Concentrazione della Soda, - Filtri sul circuito salamoia,
- Polishing con resine a scambio ionico e relativi circuiti di rigenerazione - Declorazione chimica della salamoia,
- Decloratazione salamoia, - Eventuali serbatoi tampone;
b) Installazione degli elettrolizzatori a membrana ed installazione dei serbatoi e accessori nella nuova Sala Celle;
c) Installazione di trasformatori e raddrizzatori;
d) Installazione in generale di tutto quanto non interferisce con l’impianto a mercurio in funzione;
e) Fermata dell’impianto con celle a mercurio;
f) Installazione di tutti i collegamenti (tie-ins) tra circuito esistente e apparecchiature nuove e scollegamento dal circuito esistente delle parti di impianto non riutilizzate (es. sala celle a mercurio);
g) Avviamento degli elettrolizzatori a membrana e del resto dell’impianto;
h) Scollegamento elettrico delle celle a mercurio e smontaggio della parte elettrica incluso trasformatori e raddrizzatori;
i) Smontaggi e messa in sicurezza delle celle e relative apparecchiature da eliminare (incluse operazioni di svuotamento, recupero e messa a dimora del mercurio metallico).
4.2 Descrizione e caratteristiche tecniche delle nuove installazioni
Quanto di seguito riportato in relazione alle nuove installazioni è riferito ai dati preliminari del progetto in corso.
Per quanto riguarda il Progetto di adeguamento tecnologico di HydroChem Italia Srl oggetto del presente Piano, i dettagli impiantistici saranno definiti nell’ambito della ingegnerizzazione che seguirà la valutazione di fattibilità e la progettazione preliminare in corso di esecuzione.
Si ritiene, tuttavia, considerata la standardizzazione della tecnologia a membrane (oramai largamente impiegata e consolidata nei suoi aspetti/variabili di processo), che la tipologia e le caratteristiche delle nuove installazione non subiranno sostanziali variazioni rispetto al Progetto già presentato e valutato con esito favorevole dalle Autorità Competenti.
4.3 Impianto elettrolisi
L’impianto di elettrolisi realizza la decomposizione del cloruro di sodio per via elettrochimica, secondo le seguenti reazioni:
Reazione anodica: 2 Cl- Cl2 (cloro gassoso) + 2 e-
Reazioni catodiche: 2 H2O 2 OH- + 2 H+
2 H+ + 2 e- H2 (idrogeno gassoso)
2 OH- + 2 Na+ 2 NaOH (Soda caustica)
Reazione globale: 2 NaCl + 2 H2O Cl2 + H2 + 2 NaOH
La realizzazione industriale di questa reazione richiede una serie di operazioni che saranno effettuate in sezioni di impianto dedicate qui sotto descritte.
4.3.1 Cenni storici sulla Tecnologia a Membrana
Le messa a punto delle prime membrane per l’elettrolisi della soluzione di cloruro di sodio (salamoia) per la produzione di cloro e soda caustica risale ai primi anni ’70. In quel periodo infatti, la Du Pont produsse le sue prime membrane commercializzate poi con il nome Nafion. Poco dopo, queste furono affiancate sul mercato dalle Flemion prodotte dalla casa Giapponese Asahi Glass. Nel 1975, proprio in Giappone, viene messo in marcia il primo impianto al mondo con questa nuova tecnologia. Dal 1987 in poi i nuovi impianti costruiti sono quasi esclusivamente di questo tipo.
Le associazioni dei produttori di cloro europee e americane, agli inizi degli anni ’90, hanno stabilito che tutti i nuovi impianti che saranno costruiti non utilizzeranno tecnologia a mercurio a causa del suo impatto ambientale. Si prevede quindi che nei prossimi anni la tecnologia a membrana sostituirà completamente sia quella a mercurio che quella a diaframma in amianto. Questo trend è confermato dai grafici sottostanti. Si nota la netta riduzione della produzione con celle a mercurio e il continuo incremento con tecnologia a membrana.
Si conclude evidenziando che non si registrano incidenti dovuti all’applicazione della tecnologia a membrana.
Produzione di cloro per tipologia di tecnologia utilizzata su scala mondiale
Percentuale di diffusione delle tecnologie per la produzione di cloro su scala europea
4.3.2 Sala celle elettrolitiche
La cella di elettrolisi bipolare a membrana costituisce il cuore di tutto l’impianto. Nello schema sottostante si riporta una rappresentazione schematica di due stack disposti in serie. In alternativa si può utilizzare anche una configurazione in parallelo.
Schema di due stack di celle elettrolitiche disposte in serie
La soluzione di cloruro di sodio, opportunamente purificata, viene alimentata ai circuiti anodici delle celle elettrolitiche a membrana. Il compartimento catodico viene alimentato con acqua demineralizzata. Lo schema di una cella elementare è riportato nella figura sottostante. Sotto l’effetto della corrente elettrica si ha:
Ossidazione del cloruro a cloro gassoso, che si sviluppa nel compartimento anodico accompagnato dalla salamoia esausta
Migrazione del catione sodio Na+ (accompagnato da molecole di acqua) attraverso la membrana semipermeabile di divisione tra compartimento anodico e compartimento catodico
Riduzione del catione H+ (dell’acqua) a idrogeno, e formazione di NaOH come prodotto del sodio migrato (Na+) e dell’ossidrile OH- derivante dalla decomposizione dell’acqua. L’idrogeno sviluppato esce dal compartimento catodico assieme alla soda caustica.
Per assicurare un regolare funzionamento delle celle, una parte della salamoia esausta e della soda caustica vengono riciclate.
H2O Demin
Salamoia 25% H2O Demin Salamoia 25%NaOH 32% Salamioa 18%
H2
Cl2
+300V 0 V -300V
Fig. 2
H2O Demin
Salamoia 25% H2O Demin Salamoia 25%NaOH 32% Salamioa 18%
H2
Cl2
+300V 0 V -300V
Fig. 2
Schema di una cella elementare
Le celle operano ad una temperatura di 80-90°C, temperatura corrisponente al punto di minimo consumo di energia.
Dalle celle esce quindi:
Un flusso di cloro gassoso, destinato ai trattamenti e quindi alle utilizzazioni successive (liquefazione o produzione di altri prodotti).
Un flusso di soda caustica al 32%
Un flusso di idrogeno destinato alle utilizzazioni
Salamoia esausta che viene ricircolata al processo
La pressione dei due compartimenti è controllata attraverso opportune regolazioni automatiche sulla rete del cloro e dell’idrogeno.
Due guardie idrauliche assicurano comunque che le celle in nessun caso possano essere sottoposte a pressioni superiori a quelle di progetto.
La sala celle è costruita su due livelli più lo spazio necessario al carroponte previsto per le operazioni di manutenzione. La ventilazione della sala è di tipo naturale. Sul soffitto del locale sono previste le aperture per il ricambio dell’aria. Esse sono posizionate in modo da
garantire l’assenza di zone di ristagno per l’idrogeno proveniente da un’eventuale fuga accidentale.
4.3.3 Sala per assiemaggio e manutenzione elementi
Per le preparazione e la manutenzione degli elementi bipolari è necessario un apposito locale dove sono stoccate le membrane, gli elementi metallici dei bipolari, le guarnizioni, i telai portaelementi, il sistema di prova dello stato delle membrane e tutto quanto necessario per l’effettuazione dei lavori previsti. All’interno del locale dovranno essere inoltre disponibili vasche per l’alloggiamento e il trattamento delle membrane con la disponibilità di utilities e soda per le varie operazioni.
4.3.4 Trasformatori e rettificatori
Saranno presenti nuovi trasformatori e rettificatori con caratteristiche specifiche determinate durante le fasi di ingegneria di dettaglio.
4.3.5 Circuito salamoia
Il circuito salamoia prevede una serie di operazioni per il reintegro nel ciclo del cloruro di sodio consumato e per la gestione delle impurezze presenti nella materia prima e dei sottoprodotti di reazione. Le operazioni unitarie principali sono riportate in seguito.
4.3.5.1 Declorazione
La salamoia esausta in uscita dalle celle è satura di cloro. La prima operazione è la rimozione del cloro in tre fasi:
Stripping con aria, con recupero del cloro. Il cloro recuperato è utilizzato nella produzione di ipoclorito di sodio.
Stripping sotto vuoto, con recupero del cloro. Il cloro recuperato è riciclato nel flusso principale
Distruzione su carbone attivo od altri sistemi di declorazione chimica
Nota: su una frazione della salamoia in uscita dalle celle viene effettuata la decomposizione degli eventuali clorati formatisi come sottoprodotto delle reazioni in cella elettrolitica. La salamoia decloratata viene inviata nel flusso principale verso la declorazione.
La salamoia declorata acida viene neutralizzata con soda caustica, raffreddata ed inviata alla saturazione con sale, per reintegrare il cloruro di sodio (e l’acqua) consumato nella fase di elettrolisi.
4.3.5.2 Stoccaggio sale e Saturazione
Il sale viene stoccato in area dedicata, e periodicamente alimentato al saturatore. La salamoia esausta proveniente dalla declorazione viene reimmessa nel saturatore stesso, e si satura in cloruro di sodio attraversando lo strato di sale, uscendo quindi verso la depurazione chimica.
4.3.5.3 Depurazione chimica
Le impurezze contenute nel sale vengono rese insolubili con il trattamento a soda e carbonato e separate per decantazione e disidratazione dei fanghi.
Con un trattamento simile si rimuovono i solfati presenti nel sale come solfato di calcio.
Dalla depurazione chimica esce quindi:
un flusso di salamoia satura e depurata, accumulata in un serbatoio tampone e pompata alle fasi successive.
un flusso discontinuo di solido, contenente idrati metallici, carbonato di calcio, idrato di magnesio e solfato di calcio.
4.3.5.4 Filtrazione primaria
La salamoia depurata chimicamente viene filtrata su letti granulari ed inviata alle fasi successive dopo riscaldamento.
Il filtri granulari vengono rigenerati con salamoia; la salamoia di rigenerazione viene riciclata alla decantazione della fase precedente.
4.3.5.5 Superdepurazione
Per il funzionamento delle celle di elettrolisi è richiesta una salamoia particolarmente pura.
In particolare il contenuto di calcio e magnesio deve essere inferiori a 20 ppb (microgrammi/kg). Questa purezza, non raggiungibile con la depurazione chimica, viene ottenuta per trattamento su specifiche resine chelanti.
Le resine saturate, vengono periodicamente rigenerate con soluzione diluita di acido cloridrico, e condizionate con soda caustica.
I liquidi di rigenerazione, condizionamento ed avvinamento vengono riciclati alla dissoluzione del sale.
La salamoia superdepurata viene filtrata per rimuovere tracce di resine, ed inviata a serbatoi tampone e quindi alimentata alle celle di elettrolisi.
4.3.6 Concentrazione Soda
La soda che si ottiene dagli elettrolizzatori a membrana ha una concentrazione del 32% p/p mentre per le vendite il titolo commerciale è del 50% p/p e quindi si renderà necessario procedere alla concentrazione.
La sezione sarà costituita da tre evaporatori (triplice effetto) alimentati con vapore che consentono di concentrare la soda al 50% p/p con un consumo di vapore all’incirca di 550 kg/ton di Soda espressa al 100%.
La sezione sarà inoltre corredata di refrigeranti, pompe e serbatoi di servizio.
4.4 Fase di avviamento
Sulla base delle caratteristiche del nuovo processo produttivo, non è possibile mantenere in marcia contemporaneamente i due tipi di celle. Questo perché alimentare alle nuove celle una salamoia contente tracce di mercurio causerebbe seri danni alle membrane.
Pertanto, a seguito della fermata delle esistenti celle a mercurio e dell’installazione dei nuovi elettrolizzatori a membrana, seguirà la fase di preparazione all’avviamento e di collaudo, la cui durata dipenderà dalla risoluzione dei problemi tecnici derivanti dalla necessità di purificare dal mercurio e da altre impurezze l’ intero ciclo salamoia.
Durante questa fase non si avrà alcuna produzione di Cloro e di Soda.
Naturalmente in questa fase verranno completati i collegamenti con la parte di impianto esistente, i collegamenti elettrici, quelli strumentali, i test di funzionamento, le prove in bianco, i test di sicurezza e blocco, e quant’altro necessario per l’avviamento.
Al termine di questa fase, le celle a membrana potranno entrare in marcia.
Si prevede di continuare a demercurizzare gli scarichi ancora per un periodo successivo alla realizzazione degli interventi di adeguamento e dismissione oggetto del presente Piano, ossia fino a quando l’acqua in ingresso all’impianto di trattamento avrà un tenore di mercurio inferiore al limite previsto allo scarico dall’AIA.
5 IMPATTO AMBIENTALE DEL PROGETTO DI CONVERSIONE
Il Progetto di adeguamento mediante conversione da celle a mercurio a celle a membrana comporta le seguenti modifiche di fabbisogno di risorse:
Energia Elettrica: Si può valutare il risparmio di energia elettrica dovuto alla conversione a membrane in circa 680 kWh / t NaOH100%.
Acqua: non si prevedono sostanziali cambiamenti di consumo tra le due tecnologie;
Mercurio: con il nuovo impianto tale consumo verrà completamente eliminato;
Gas combustibile: In un impianto a membrana si ha un incremento di consumi di vapore. In linea teorica, si stima che si avrà un incremento di consumo di metano pari a 40 Sm3/ t NaOH 100%.
Per quanto riguarda le emissioni in atmosfera risulta evidente che con l’adozione della nuova tecnologia a membrane si eliminerà gradualmente l’inquinante mercurio dai punti di emissione dell’impianto ed in particolare nell’aria di ventilazione della Sala Celle, nelle emissioni diffuse e negli scarichi di processo.
Nulla cambierà rispetto alla situazione attuale per le emissioni di Cloro e di Acido Cloridrico.
Per quanto riguarda le emissioni idriche si sottolinea che gli scarichi avvengono nel torrente Marmazza e quindi nel fiume Toce a valle dall’area interessata dal SIC e ZPS.
Indipendentemente dall’ubicazione del punto di emissione, con l’adozione della nuova tecnologia a membrane si eliminerà gradualmente l’inquinante mercurio dagli scarichi di reparto e di stabilimento. L’obiettivo finale sarà quello di eliminare completamente il mercurio, si giudica ragionevole ritenere che questo obiettivo possa essere raggiunto in pochi anni.
I rifiuti prodotti da un impianto a membrane sono di gran lunga meno pericolosi di quelli prodotti da un impianto a mercurio proprio per il fatto di non contenere più questo metallo.
Si ritiene comunque la produzione di rifiuti contaminati da mercurio (CER 06.04.04*) proseguirà almeno per tre anni (anche se naturalmente in quantità e con concentrazioni significativamente ridotte) ancora dopo la fermata delle vecchie celle a mercurio.
6 ATTIVITÀ DI DISMISSIONE E DECONTAMINAZIONE DELLA SEZIONE ELETTROLISI A MERCURIO
6.1 Criteri di intervento
I criteri fondamentali di intervento saranno i seguenti:
sicurezza e protezione dei lavoratori dai rischi di esposizione al mercurio;
contenimento delle emissioni di mercurio nell’ambiente;
minimizzazione delle operazioni di movimentazione dei materiali contaminati da mercurio;
ottimizzazione delle tempistiche.
Le attività di dismissione e decontaminazione previste sono per tipologia del tutto analoghe a quelle normalmente svolte presso l’impianto ai fini della manutenzione per l’esercizio. La sola differenza consta nei quantitativi di materiali da trattare, notevolmente maggiori, e nel lasso di tempo relativamente breve nel quale tali attività dovranno essere completate.
Pertanto, dal punto di vista tecnico-operativo, saranno implementate delle procedure già esistenti e consolidate alla luce delle esigenze (temporali) e dell’entità (in termini di volumi di apparecchiature da dismettere e quantità di materiali di risulta da trattare) del Cantiere.
In particolare, per l’esecuzione delle attività di dismissione delle celle elettrolitiche e di decontaminazione dei materiali di risulta (in particolare materiali metallici) dal mercurio e di decontaminazione dell’edificio Sala Celle, saranno selezionate società specializzate del settore ed altamente qualificate, possibilmente con referenze relative a precedenti interventi analoghi nel campo dell’industria dei cloro-alcali.
In ogni caso le attività di dismissione delle celle elettroliche saranno supervisionate da personale Hydrochem esperto nell’esercizio e manutenzione dell’impianto e verrà garantita un’adeguata e specifica formazione a tutti gli addetti coinvolti.
Hydrochem continuerà inoltre a gestire l’impianto di demercurizzazione delle acque reflue e l’impianto di demercurizzazione delle arie aspirate da Sala celle. Infatti, come meglio descritto nel successivo Capitolo 10, durante le attività di dismissione rimarranno in funzione tutti i presidi ambientali atti al contenimento delle emissioni di mercurio.
Saranno inoltre proseguite da Hydrochem ed adottate dalle ditte terze coinvolte tutte le misure di protezione dall’esposizione al mercurio (vedi Capitolo 11) ai fini della tutela della salute e sicurezza dei lavoratori.
Le operazioni di smontaggio per il recupero dei materiali e lo smaltimento dei rifiuti prodotti verranno effettuate gradualmente secondo un programma stabilito in funzione delle
disponibilità di personale e di attrezzature.
Nei limiti del possibile il criterio che sarà adottato nella esecuzione degli interventi sarà quello di procedere allo smontaggio ed alla demolizione di quelle parti dell’impianto che generano materiali a cui sarà possibile dare una destinazione definitiva (riutilizzo, vendita, smaltimento) in tempi brevi evitando la creazione di stoccaggi provvisori per tempi indeterminati.
I materiali provenienti dallo smontaggio sono per la maggior parte gli stessi che vengono trattati durante le normali operazioni con l’impianto in marcia con la differenza che le quantità da trattare sono maggiori. Le fasi di pulizia e decontaminazione, come già detto, saranno seguite da personale esperto.
Le apparecchiature e le tubazioni che hanno contenuto mercurio metallico devono essere smontate e maneggiate con particolari cautele; le attività di svuotamento e recupero del mercurio mediante svuotamento delle celle, infatti, non possono a priori essere considerate sufficienti all’eliminazione di tutto il mercurio presente, che potrebbe avere zone di accumulo localizzato, non accessibili durante le attività di svuotamento (come, ad esempio, in corrispondenza di flange con presenza di guarnizioni non livellate, sotto ebanite, eventualmente rotta, di TE e TU, sotto le spondine a contatto con il fondo cella, ecc.).
Inoltre, come già accennato in precedenza, il mercurio, a contatto con le strutture metalliche, tende ad essere adsorbito dalle stesse, amalgamandosi; in tale caso, il processo di bonifica dal mercurio dei materiali richiede necessariamente dei trattamenti specifici e ripetuti. A monte della decontaminazione, sussiste il rischio che certi materiali contaminati, in particolare l’acciaio, proprio in ragione del meccanismo/reazione di contaminazione, possano emettere mercurio in forma liquida (fenomeno dello “sweating”) e – pertanto – si provvederà alla loro collocazione in apposite ed adeguate zone di stoccaggio, impermeabilizzate e ubicate su aree drenate, così da inviare a trattamento di demercurizzazione tutti i reflui generati.
Il trattamento di decontaminazione dei vari materiali sarà adattato alle loro caratteristiche e grado di inquinamento.
Le apparecchiature e le tubazioni contaminate da mercurio saranno smontate tramite sbullonamento e taglio a freddo e non con taglio a caldo. Sarà obbligatorio posizionare un contenitore sotto le flange da scollegare per evitare eventuali spanti di mercurio. Eventuali spanti accidentali di mercurio verranno immediatamente rimossi con apposita apparecchiatura aspirante o mediante lavaggi con acqua collettata verso cunicoli e trappole.
Prima di essere rimosso ogni troncone di linea sezionato sarà sigillato per il trasferimento nella rispettiva area di trattamento.
La Tavola 4 rappresenta la planimetria operativa degli interventi di dismissione, nella quale
sono individuate le ubicazioni ad oggi previste per le diverse aree di lavoro e di stoccaggio.
Prima dell’inizio dei lavori, nell’ambito del Piano di Sicurezza e Coordinamento (PSC) ai sensi del D.Lgs 81/2008 e smi (vedi Capitolo 11), sarà stabilito nel dettaglio ed in via definitiva il layout di Cantiere, comprensivo della viabilità.
Ad oggi, considerata la necessità di eseguire le attività di decontaminazione e precondizionamento e stoccaggio dei materiali contaminati da mercurio in aree che garantiscano un’elavata protezione e prevenzione sia in termini di sicurezza che ambientali, è previsto di utilizzare quale area di lavoro principale il locale denominato “Sotto Sala Celle”, ossia ubicato al piano zero dell’attuale edificio Sala Celle, avente dimensioni in pianta pari a circa 30 m x 40 m. Tale locale, infatti, risulta essere già adeguatamente pavimentato ed è possibile la sua connessione con il sistema di aspirazione e trattamento delle arie contaminate da Hg (vedi par. 3.7) e con il sistema di raccolta e drenaggio dei reflui contaminati da Hg (vedi Tavola 5) che sono recapitati all’impianto di demercurizzazione delle acque (vedi par. 3.8), garantendo pertanto il contenimento e la raccolta di eventuali spanti e la demercurizzazione degli effluenti liquidi e gassosi a monte dell’emissione.
L’utilizzo del “Sotto Sala Celle” quale principale area di lavorazione consentità inoltre di minimizzare la movimentazione dei materiali contaminati da mercurio e di ottimizzare le operazioni di smantellamento delle apparecchiature di Sala Celle impiegando mezzi e attrezzature (es. carroponti, montacarichi) già in uso ed aventi questa stessa funzione anche durante l’esercizio dell’impianto.
In particolare, le attività che si prevede di effettuare nel “Sotto Sala Celle” sono:
disassemblaggio e taglio (precondizionamento) delle apparecchiature smontate dall’impianto con contaminazione da mercurio residua a valle delle operazioni di lavaggio in opera;
disebanitatura (distacco dell’ebanite) delle apparecchiature protette con ebanite/gomma;
trattamenti fisico-meccanici di decontaminazione su parti smontate e delle tubazioni con contaminazione da mercurio residua a valle delle operazioni di lavaggio in opera quali lavaggi con pompe alta pressione;
decapaggi chimici di componenti metallici contaminazione da mercurio residua a valle delle operazioni di lavaggi in opera;
stoccaggio dei materiali contaminati da mercurio in attesa di trattamento ovvero di conferimento esterno a smaltimento.
Fatta salva la suddetta previsione, in aggiunta, per ragioni tecnico-operative e di tempistica, non si esclude il ricorso all’esecuzione di attività di decontaminazione e