פתרון מקיף לטיפול בתרכובות נדיפות נדיפות בתעשיית הקוקס
תרכובות אורגניות נדיפות (VOCs) הן מרכיבים חשובים ליצירת O3, וחלק ממרכיביהן מסרטנים חזקים. בשנים האחרונות, ריכוז ה-O3 באוויר הסביבתי העולמי מראה מגמה של עלייה משנה לשנה, ובעיית זיהום ה-O3 הפכה בולטת יותר ויותר, הקשורה קשר הדוק למספר רב של פליטות VOC. ייצור קוקינג הוא אחד ממקורות הזיהום החשובים ביותר במקורות זיהום רבים של VOCs. בתהליך ייצור הקוקינג, בעיית פליטת גזי פליטה של VOCs בולטת יותר, עם מקורות פליטה מרובים, מזהמים מרובים ורעילות גבוהה, פליטה לא מאורגנת ומאפיינים אחרים, זיהום חמור של הסביבה האטמוספירית. לאור הטיפול בגזי פליטה של VOCs מקוקינג, חברות רלוונטיות ניסו וחקרו, הנפוצים יותר הם תהליך "שטיפה תלת שלבית + ספיגה (הסרה) מצורף", שטיפה תלת שלבית + תהליך RTO, איטום חנקן + תהליך שחזור לחץ שלילי, בעירה בהחזרת גזי פליטה ותהליכי טיפול אחרים. עם פרסום "תקני בקרת פליטות של תרכובות אורגניות נדיפות עבור מפעלים תעשייתיים", "תקני פליטות מזהמים בתעשיית הכימיקלים של קוקס" ומדיניות אחרת, ניהול תרכובות אורגניות נדיפות בקוקס הוא דחוף מאוד. בהתאם למאפייני גזי הפליטה של תרכובות אורגניות נדיפות בתהליכים שונים, ביצוע טיפול מעמיק על מנת להשיג סטנדרטים בני קיימא ויציבים מהווה בעיה דחופה עבור מפעלים.
ניתוח המקורות העיקריים של תרכובות אורגניות נדיפות (VOCs) בתעשיית הקוק
תרכובות אורגניות נדיפות (VOCs) בתעשיית הקוק מגיעות בעיקר מתהליך שחזור ייצור כימי: מקור הזיהום העיקרי של מקטע התוף הקר הוא צינור הפליטה של זפת, אמוניה ומיכלי אחסון אחרים, המייצרים בעיקר בנזו[a]פירן, מימן ציאניד, פנולים, נפתול, פחמימנים כלליים (לא מתאן), אמוניה, מימן גופרתי ועוד. מקורות הזיהום העיקריים של מקטע הסרת הגופרית הם מתקני התחדשות הסרת הגופרית וצינורות הפליטה של כל מיכל אחסון, שהם בעיקר אמוניה ומימן גופרתי. מקורות הזיהום העיקריים של מקטע אמוניום גופרתי הם מתקני ייבוש אמוניום גופרתי, תמיסות אמוניום גופרתי, מיכלי אחסון אמוניה ועוד, המייצרים בעיקר חלקיקים ואמוניה. מקורות הזיהום העיקריים של מקטע שטיפת הבנזן הם יחידת תיקון בנזן גולמי, צינור הפליטה של כל מפריד נפט, עיבוד בנזן מזוקק ועיבוד זפת ועוד, המייצרים בעיקר בנזן וסדרות בנזן, פחמימנים ועוד. לתרכובות אורגניות נדיפות אלו יש גם תכונות רעילות ומזיקות, דליקות ונפיצות. בשל התהליך הארוך והמורכב של תעשיית הקוק, רכיבי VOCs מגוונים וקשים לאיסוף וניהול. בדרך כלל, מיכלי אחסון בעלי אטימות טובה ותכולת חמצן נמוכה מאמצים את תהליך איזון השבת הלחץ השלילי;
בשל תכולת החמצן הגבוהה שלו, גז הפיזור אינו יכול להיכנס למערכת שחזור הגז, ולכן הוא מטופל בעיקר בתהליך של איסוף פיזור והחזרה מרכזית לשריפת תנור קוק או שריפת חמצון אחרת. להובלה ארוכת טווח של גז פליטה של תרכובות נדיפות נדיפות (VOCs) יש בעיות כגון לחץ נמוך ונפתול בגז הפליטה מתגבש בקלות וחוסם את הצינור. בשלב זה, ראוי לבנות משרפה נפרדת.
פתרונות מקיפים לטיפול בתרכובות נדיפות נדיפות (VOCs) של טכנולוגיית שינג'ייואןבכל תהליך הקוק, ייצור כימי של פחמימנים נדיפים הוא הסדנה המייצרת את רוב התרכובות הנדיפות הנדיפות (VOCs), במיוחד באזור הקוק, ולכן ניהול התרכובות הנדיפות הנדיפות במפעלי קוק מרוכז בעיקר באזור הקוק. ישנם ציוד רב המעורב באזור הקוק, וגזי הפליטה של מיכלים שונים מחוברים ישירות לאטמוספרה, מה שגורם לריח קשה. אמוניה, זפת, נפתלין, פנול, ציאניד, מתאן ופחמימנים אחרים ייפלטו לאטמוספרה, במיוחד בנזן, מימן גופרתי וחומרים אחרים, אך גם בעלי רעילות חזקה, זיהום הסביבה ופגיעה חמורה בסביבה ובבריאות העובדים הסובבים. פתרון טיפול מקיף ב-VOCs של שינג'ייואן, בהתאם לתהליכים השונים של מפעל הקוקינג, טיהור גז ושחזור ייצור כימי, אחסון מוצרים, טיפול בשפכים בפנול ציאניד, מאפייני ה-VOCs ואתרי הפריקה שונים. תהליך הטיפול ב-VOCs הנפלטים על ידי מערכת הייצור הכימי מחולק לאיזון שחזור לחץ שלילי מלא, בעירה חוזרת של גזי פליטה, וטכנולוגיית שריפה של אגירת חום סיבובית RTO כדי לעמוד בתכולת חמצן שונה, ריכוזים שונים, מגוון תרחישי יישום של פתרונות טיפול מעמיקים ב-VOCs.
תהליך איזון מלא של לחץ שלילי (גז פליטה דל חמצן)הגז שנאסף בעל אטימות טובה, תכולת חמצן נמוכה וערך מוסף גבוה, כגון מקטע תוף קר, מקטע משחרר בנזן ומקטע מחסן נפט, מטופל על ידי מגדל שטיפת שמן בכל אזור, ולאחר מכן נאטם בחנקן ומוחזר למערכת הגז תחת לחץ שלילי מלא. תהליך זה דורש אפקט איטום טוב של המיכל, כך שהאוויר לא ייכנס בקלות לאזור הלחץ השלילי, וניתן יהיה לשלוט טוב יותר בתכולת החמצן של הגז.
עקרון פעולה: ראשית, מותקן על המיכל הסגור התקן איטום חנקן פתוח וסגור. כאשר המיכל נכנס ומוציא את החומר, שסתום איטום החנקן משמש לאספקת חנקן ולפריקת חנקן, וחלק מגז הזנב משתחרר יחד עם גז חנקן. חבר את שסתום שחרור המיכל הסגור למערכת הלחץ השלילי, התקן סט של התקן בקרת חמצן מיקרו-שלילי מול המאוורר, קבע לחץ מסוים, פשוט שאב את גז הפליטה הנפלט מהמיכלים הללו למערכת הלחץ השלילי, אך אל תכניס יותר מדי חמצן למערכת הלחץ השלילי כאשר לחץ המאוורר משתנה, ובכך גורם לסיכוני בטיחות.
טכנולוגיית איטום חנקן מיושמת בעיקר לאיטום מיכלים באזור המאגר. חנקן משמש להשלמת חלל הגז במיכל כאשר מפלס הנוזל במיכל יורד או הטמפרטורה יורדת. על ידי מילוי המיכל בחנקן מעל מפלס הנוזל, נמנעת גיזוז רציף של המדיום הנוזלי ובריחה של גיזוז המדיום מעוכבת. כאשר מפלס הזנת המיכל עולה או הטמפרטורה עולה, לחץ הגז במיכל עולה, שסתום פריקת החנקן נפתח והחנקן יוצא, כדי לשמור על איזון הלחץ במיכל. לאחר איטום מיכל האחסון בחנקן, ניתן להפחית ביעילות את פליטות הפליטה של המיכל. חלל הגז במיכל מורכב בעיקר מתערובת של גז דליק וחנקן, שלא תיצור תערובת גז נפיצה. זה יכול לשפר את בטיחות הייצור של הארגון, להפחית את המדיה הרעילה והמזיקה בחלל הפעילות, ולהגן ביעילות על הסביבה ולשמור על בריאותם הפיזית והנפשית של העובדים. יחד עם זאת, כמות גזי הפליטה המוכנסת למערכת הגז על ידי טיפול באיטום חנקן היא קטנה מאוד (הכמות המקסימלית היא פחות מ-1000 מ"ק), והיא לא תשפיע לרעה על צינור מערכת הגז.
זרימת התהליך
(1) הגדר את יניקת הצינור שלפני התקן בקרת החמצן בלחץ שלילי מיקרו כ-100-200 פאסל, ואת יניקת פתח שחרור המיכל כ-0~-50 פאסל. בהתאם לאורך הצינור מהמיכל ועד להתקן בקרת החמצן בלחץ שלילי מיקרו שלפני המפוח, עם אורכי צינור שונים והתנגדות שונה, כוונן את יניקת פתח שחרור המיכל כערך שנקבע עם מידת הפתיחה של השסתום שעל המיכל; (2) התקן בקרת החמצן בלחץ שלילי מיקרו מחובר לצינור הזרימה של המפוח או לצינור הקדמי של המאוורר, ואת יניקת התקן בקרת החמצן בלחץ שלילי מיקרו מיקרו מכווננת ל-1000~-5000 פאסל דרך שסתום הוויסות; (3) המבנה הפנימי המיוחד של התקן בקרת חמצן בלחץ שלילי מיקרו מורכב מצינור יניקה, תא איטום מים להגבלת לחץ, איטום מים לגז, תא ואקום, מחסום, שסתום ויסות, צינור ריפלוקס, מד ואקום, צינור הצפה, צינור אספקת מים וכו'. תחת פעולת הלחץ השלילי, הגז בצינור הכניסה פורץ דרך איטום המים ונכנס לחלק הוואקום, ונשאב לתוך צינור הגז של המפוח, וגובה איטום המים משתנה עם שינוי היניקה. גז הפליטה הממוחזר יכול לפרוץ את איטום המים כדי לבצע את מערכת הוואקום, ולשמור על יניקת צינור גזי הפליטה המזיקים קבועה. אדי המים הנישאים על ידי הגז מתעבים במחבת כדי להיכנס לצינור הריפלוקס וחוזרים למערכת איטום המים. חלק מאדי המים מובאים לתוך הגז על ידי הגז, לכן יש צורך להשתמש בצינור תוספת מים כדי להבטיח את גובה איטום המים. התהליך כולו ללא פליטות, ללא דליפות, בטוח ואמין, וממשייך באמת טיפול אפס פליטות של גזי פליטה כימיים. צריכת היניקה של כל מיכל מוגדרת ל- -100~0 פאסל, וצריכת היניקה של כל מיכל מוגדרת בהתאם לאורך, לקליבר ולהתנגדות של הצינור. המיכל מותקן עם שסתום אספקת חנקן פתוח וסגור ושסתום פריקת חנקן, ומהירות המאוורר מותאמת באמצעות בקר המרת תדר. צריכת היניקה מותאמת באמצעות שסתום ויסות בכל נקודה כדי להבטיח שהגז לא ייפלט לאטמוספרה, ובמקביל, ניתן להבטיח שמירה על צריכת יניקה מספקת. התהליך בוחר ציוד בעל רמת אוטומציה גבוהה, והאות מחובר למערכת הבקרה המרכזית של חדר הבקרה המרכזי של הייצור הכימי, המופעלת על ידי אנשי חדר הבקרה המרכזי מבלי להוסיף מפעילים נוספים. על מנת למנוע חסימה בצינור, צינור ניקוי קיטור מותקן על צינור איסוף גזי הפליטה, וניקוי קיטור מתבצע באופן קבוע.
יתרונות התהליך: תהליך שחזור איזון הלחץ השלילי של VOCs שפותח על ידי Xinjieyuan Technology אינו דורש שטח אדמה, עלויות השקעה ותפעול נמוכות, טיפול יסודי, אפס פליטות, וזפת, אמוניה ובנזן הממוחזרים של VOC ניתנים להפיכה למוצרים אחרים לאחר מיחזור באמצעות תהליכים כמו מגדל שטיפת בנזן, מה שמשפר את קצב השחזור ומשפר מאוד את היתרונות הכלכליים של המפעל.
תהליך בעירה חוזר של גזי פליטה מזיקים מסוג פריקה (גז פליטה עתיר חמצן)בתהליך זה, גזי פליטה של התרכובות הנדיפות הנדיפות (VOCs) בעלי תכולת חמצן גבוהה יותר וערך מוסף נמוך יותר במקטע הסרת הגופרית ובמקטע אמוניום גופרתי מוכנסים למערכת הלחץ השלילי של תנור הקוק כהפצת אוויר כדי להשתתף בבעירה של תנור הקוק, ורכיבי ה-VOC מתחמצנים ומתפרקים לחלוטין.
עקרון פעולה: הגז שנאסף, בעל תכולת חמצן גבוהה יותר וערך מוסף נמוך יותר, מוכנס לשריפה של תנור קוק, באמצעות מגדל שטיפת חומצה, מגדל שטיפת בסיס ומגדל שטיפת מים, על מנת להשיג את המטרה של חמצון ופירוק יסודיים של תרכובות נדיפות נדיפות. כיום, רוב מפעלי הקוק התקינו התקן להסרת גופרית ודניטציה של גזי פליטה של תנור קוק, כאשר חלק זה של גופרית דו-חמצנית ותחמוצת חנקן יוסרו בהתקן להסרת גופרית ודניטציה, מה שיכול להשיג למעשה אפס פליטות של תרכובות נדיפות נדיפות. על מנת להבטיח בטיחות, לפני הזנת גז הפליטה לתנור הקוק לשריפה, מותקן גלאי גזים דליקים, שיכול לנטר את השינוי ברכיבים דליקים ונפיצים בגז הפליטה בזמן אמת ולשלוח את האות למערכת הבקרה DCS. כאשר ריכוז הרכיבים מגיע לגבול שנקבע, ה-DCS מפעיל אזעקה ופותח אוטומטית את שסתום חלוקת האוויר; כאשר ריכוז הרכיבים מגיע לגבול העליון שנקבע, השסתום האוטומטי לתנור הקוק מנותק כדי להבטיח את בטיחות הייצור.
יתרונות התהליך(1) הפחתת עלות ההשקעה בבנייה על ידי שימוש בתנור קוק מקורי כמכשיר בעירה; (2) עלות תפעול נמוכה, ניתן למחזר VOCs בגזי פליטה לאחר הבעירה, להפחית את צריכת הגז, להפחית את לחץ הדניטריפיקציה של ה-SCR האחורי; (3) אבטחה גבוהה, רמת אוטומציה גבוהה, ניתן לממש ללא השגחה; (4) ניתן להסיר ישירות תחמוצת חנקן וגופרית דו-חמצנית הנוצרים לאחר שריפת גזי פליטה על ידי מכשיר להסרת גופרית ודניטרציה של גזי פליטה של תנור קוק, ללא החסרונות של שיטת הבעירה המסורתית.
תהליך בעירה עצמאית ורגנרטיבית סיבובית (RTO)
שיטת הבעירה היא תהליך יסודי יותר לטיהור גזי פסולת אורגניים (VOCs) כיום, המוכר במלואו על ידי תעשיות שונות. מחמצן תרמי רגנרטיבי (RTO), הידוע גם כמשרפה רגנרטיבית. הטכנולוגיה שייכת לסוג של שיטת בעירה, אגירת חום וחמצון תרמי, המשלבת את טכנולוגיית טיהור ה-VOCs.
עקרון פעולה: שימוש בצנרת ובמאווררי זרימה מושרים לאיסוף גזי פליטה נמלטים בקרבת מקום, וגז הפליטה של כל תהליך מסווג לשטיפה וטיפול מקדים. NH3 בגז הפליטה נשטף על ידי נוזל הספיגה במגדל הכבישה ומגיב עם H2SO4 בנוזל הספיגה, ונוזל הספיגה במגדל הכבישה משוחרר למיכל נוזל האם של מדור אמוניום גופרתי. במגדל השטיפה הבסיסית, תמיסת NaOH משמשת לספיגת H2S, HCN וגזים חומציים אחרים בגז הפליטה, ונוזל הספיגה במגדל השטיפה הבסיסית משוחרר למיכל ההבהרה הממוכן. לאחר שטיפת גזי הפליטה של מדור שאיבת המלח, חלקיקי המלח בגז הפליטה נשטפים; גז הפליטה נאסף לצינור הראשי של גזי הפליטה לאחר השטיפה, ולאחר מכן נשלח למפריד גז-נוזל על ידי מאוורר ממסר להפרדת גז-נוזל. לאחר סדרה של זיהוי ריכוז מקוון ובקרת לחץ/זרימה בתהליך, מאוורר הזרימה המושרה הראשי נשלח למבער עצמאי לאגירת חום סיבובית (RTO) לטיפול בטיהור גזי פליטה, ולבסוף משיג פריקה בלתי מזיקה.
יתרונות התהליך
(1) מערכת טיפול בגזי פליטה ומערכת ייצור תנור קוק אינן משפיעות זו על זו, הן עצמאיות זו מזו ועלות תפעול נמוכה, אין צורך בצריכת גז תנור קוק; (2) שיעור טיהור של VOCs ≥97% (עד 99.5%), השפעה קטנה על לחץ הרוח בצנרת (±25Pa, פעולה יציבה), שיעור התאוששות חום מקיף ≥95%; (3) אין השפעה על גוף תנור הקוק, כדי למנוע את ההשפעה ארוכת הטווח של גזי פליטה חוזרים על תנור הקוק; (4) יעילות טיהור גזי פליטה גבוהה יותר מאשר בעירה חוזרת כדי לעמוד בדרישות פליטה גבוהות יותר בעתיד; (5) מערכת RTO מסוג שסתום סיבובי כוללת 30 אמצעי בטיחות, מהשורש כדי למנוע סכנות בטיחות; (6) רמה גבוהה של אוטומציה, המערכת כולה יכולה לממש פעולה אוטומטית, ללא השגחה.
מקרה טיפול בתרכובות נדיפות נדיפות (VOCs) בפרויקט טיפול בגזי פסולת בסדנת ייצור פחם
שיטת הטיפול המקורית של גזי פליטה מעמדות הסרת גופרית, מיצוי אמוניום גופרתי ומלחים בסדנאות ייצור כימיות היא לאסוף אותם באופן אחיד ולאחר מכן להיכנס למגדל שטיפת חומצה ושטיפה בסיסית לשטיפה, ולאחר מכן לשלוח אותם לתנור קוק לערבוב ובעירה. לאור מצב הגנת הסביבה החמור יותר ויותר, תהליך הטיפול המקורי אינו מסוגל לענות על הצרכים של טיפול מעמיק בתרכובות נדיפות נדיפות.
לאחר מספר הדגמות ומחקרים, חברתנו מאמצת את מסלול התהליך המשולב של שטיפה רב-שלבית + הפרדת גז-נוזל + טכנולוגיית בעירה עצמאית (RTO) לאגירת חום סיבובית, על בסיס ניצול מלא של הישן. גזי הפליטה של כל תהליך נשטפים ומטופלים מראש על ידי סיווג. NH3 בגז הפליטה נשטף על ידי נוזל הספיגה במגדל הכבישה ומגיב עם H2SO4 בנוזל הספיגה. נוזל הספיגה במגדל הכבישה מוזרם למיכל נוזל האם של מקטע האמוניום גופרתי. במגדל השטיפה הבסיסית, תמיסת NaOH משמשת לספיגת H2S, HCN וגזים חומציים אחרים בגז הפליטה, ונוזל הספיגה במגדל השטיפה הבסיסית מוזרם למיכל ההבהרה הממוכן. לאחר שטיפת גזי הפליטה של מקטע שאיבת המלח, חלקיקי המלח בגז הפליטה נשטפים; גז הפליטה נאסף לצינור הראשי של גזי הפליטה לאחר השטיפה, ולאחר מכן נשלח למפריד גז-נוזל על ידי מאוורר הממסר להפרדת גז-נוזל. לאחר סדרה של תהליכי גילוי ריכוז מקוונים ובקרת לחץ/זרימה בתהליך, מאוורר הרוח הראשי נשלח למבער אגירת חום סיבובית עצמאית (RTO) לטיפול בטיהור גזי פליטה. VOCs≤20 מ"ג/Nm3 (פחמימנים כלליים שאינם מתאן) לאחר הטרנספורמציה; NOx≤35 מ"ג/Nm3; SO2≤15 מ"ג/Nm3; חומר חלקיקי ≤10 מ"ג/Nm3; NH3≤5 מ"ג/Nm3; H2S≤0.5 מ"ג/Nm3; HCN≤0.5 מ"ג/Nm3, עומדים במלואם בדרישות הרלוונטיות של תקן בקרת פליטות חומרים אורגניים נדיפים למפעלים תעשייתיים, תקן פליטות מזהמים לתעשיית הכימיקלים של קוקס ופליטות מזהמים נמוכות במיוחד, ויש להם יתרונות של יעילות הסרה גבוהה, עלות בנייה ותפעול נמוכה, בטיחות ואמינות.
