تطبيقات المؤكسدات الحرارية التجديدية في صناعة البتروكيماويات

يُعدّ المؤكسد الحراري التجديدي (RTO) حاليًا أحد التقنيات الأساسية لمعالجة غازات النفايات العضوية المتطايرة في صناعة البتروكيماويات. وبفضل مزاياه المتمثلة في الكفاءة العالية، وتوفير الطاقة، والقدرة الكبيرة على التكيف، فإنه يُستخدم على نطاق واسع في مختلف التطبيقات. معالجة غازات النفايات العضوية التطبيقات. استجابةً لتراكيب غازات النفايات المعقدة والمتغيرة ومعايير الانبعاثات المتزايدة الصرامة في صناعة البتروكيماويات، يمكن لتقنية المؤكسد الحراري التجديدي تحقيق انبعاثات منخفضة للغاية من المركبات العضوية المتطايرة وإزالة عميقة للملوثات المميزة من خلال التصميم الأمثل وتكامل العمليات.

تستخدم صناعة البتروكيماويات مشتقات البترول والغاز الطبيعي ومواد خام أخرى لإنتاج المواد الكيميائية العضوية والراتنجات الاصطناعية والألياف الاصطناعية والمطاط الاصطناعي وغيرها من المنتجات. وخلال عمليات إنتاج البتروكيماويات، غالبًا ما تُنتج كميات كبيرة من غازات العادم العضوية المتطايرة. وتشمل مصادر الانبعاثات المنظمة الناتجة عن إنتاج البتروكيماويات بشكل رئيسي: غازات العادم لوحدات إنتاج حمض التريفثاليك النقي، وغازات العادم لوحدات إنتاج الأكريلونيتريل، وغازات العادم لوحدات إنتاج المطاط، وغازات العادم لوحدات إنتاج أكسيد البروبيلين/السيليكون، وغازات مداخن أفران التسخين، وغازات مداخن محارق غازات العادم، وغازات الحرق، وغيرها.

لتحقيق متطلبات انبعاثات المركبات العضوية المتطايرة المنخفضة للغاية والامتثال لانبعاثات بعض الملوثات العضوية المميزة في صناعة البتروكيماويات، يمكن للتركيبات المُحسّنة التالية أن تفي بشكل فعال بمعايير الانبعاثات الصارمة:

1. التصميم الأمثل لمعدات المؤكسد الحراري التجديدي

لضمان كفاءة عالية في إزالة المركبات العضوية المتطايرة، يجب استيفاء مبدأ "ثلاثة تاءات وواحد ع".

يكمن مفتاح تحسين كفاءة إزالة المركبات العضوية المتطايرة في التوافق الأمثل بين زمن الإقامة، ودرجة حرارة غرفة الاحتراق، وشدة الاضطراب، ومحتوى الأكسجين، وهو ما يُعرف بمبدأ "الثلاثة Ts وواحد O". بالنسبة لأنظمة الأكسدة الحرارية المتجددة ذات الصمام الدوار، ينبغي أن يركز التحسين على زمن الإقامة، ودرجة حرارة غرفة الاحتراق، وشدة الاضطراب لتحسين كفاءة إزالة المركبات العضوية المتطايرة.

استنادًا إلى الخبرة والبيانات الفنية ذات الصلة، عندما يكون وقت الإقامة ≥1.2 ثانية، وتكون درجة حرارة غرفة الأكسدة أعلى بمقدار 300 درجة مئوية من أعلى درجة حرارة لنقطة اشتعال مكونات غاز النفايات، يمكن أن تتجاوز كفاءة تنقية غرفة الأكسدة 99.5٪.

لذا، عند تصميم حجم غرفة احتراق المؤكسد الحراري التجديدي، يجب أن يكون زمن الإقامة ≥ 1.2 ثانية، وأن تُضبط درجة حرارة غرفة الأكسدة على 300 درجة مئوية أعلى من أعلى درجة حرارة اشتعال بين المكونات القابلة للاحتراق. في الوقت نفسه، من خلال محاكاة ديناميكيات الموائع الحسابية وتحسين مجالات التدفق ودرجة الحرارة في المؤكسد الحراري التجديدي، يمكن الاستفادة الكاملة من قدرة معالجة الصمام الدوار، مما يُمكّن كفاءة تنقية المؤكسد الحراري التجديدي من تجاوز 99.5%.

فيما يلي صور لتحسين محاكاة البرمجيات:

أ. تحسين مجال تدفق غرفة الاحتراق لتحقيق احتراق أكسدة فعال

ب. تحسين مجال تدفق غرفة التجديد ودرجة الحرارة لتسخين غاز النفايات بشكل كافٍ

2. تصميم تدفق العمليات

>> 1. مجمع خزانات الغازات العادمة ومنطقة التحميل/التفريغ

خصائص الغازات العادمة من خزانات الوقود ومناطق التحميل والتفريغ: يتميز تركيز الغازات العادمة بارتفاعه النسبي، بينما يتذبذب كل من معدل تدفقها وتركيزها بشكل ملحوظ. وفي حال تخفيفها مباشرةً بالهواء، يصبح حجم الغازات العادمة الناتج كبيرًا جدًا بعد التخفيف.

لذلك، بالنسبة للغازات العادمة من مزارع الخزانات ومناطق التحميل/التفريغ، يتم اعتماد مسار العملية "غسل الديزل بدرجة حرارة منخفضة + إضافة الأكسجين وخلط الهواء + صمام RTO الدوار" أو "التكثيف بدرجة حرارة منخفضة + إضافة الأكسجين وخلط الهواء + صمام RTO الدوار" بشكل عام لتحقيق انبعاثات متوافقة.

اعتمد مشروع معالجة غازات العادم في مجمع خزانات ومنطقة تحميل/تفريغ تابع لشركة سينوبك للتكرير والبتروكيماويات، عملية "غسل الديزل بدرجة حرارة منخفضة + إضافة الأكسجين وخلط الهواء + الأكسدة الحرارية العكسية باستخدام الصمام الدوار". بعد المعالجة، حقق غاز العادم انبعاثات متوافقة مع المعايير، حيث بلغت نسبة الهيدروكربونات غير الميثانية ≤ 20 ملغم/م³.

>> 2. غازات نفايات العمليات ذات الحجم الكبير من الهواء

تتميز الغازات العادمة الناتجة عن وحدات معالجة البتروكيماويات بحجمها الكبير وتركيزها العالي ووجود ملوثات مميزة. ونظرًا لارتفاع تركيز هذه الغازات ووجود ملوثات محددة تخضع لرقابة صارمة، يصعب عمومًا تحقيق انبعاثات متوافقة مع المعايير من خلال عملية معالجة واحدة. ويزداد الأمر صعوبةً عند الحاجة إلى هواء تخفيف إضافي لأسباب تتعلق بالسلامة، وعند الحاجة إلى تعديل محتوى الأكسجين.

لذلك، بالنسبة لغازات النفايات عالية التركيز، يتم اعتماد عمليات الحرق الثانوية مثل "إعادة تدوير غاز المداخن + إعادة حرق RTO" أو "RTO + RTO" لتحقيق انبعاثات متوافقة من NMHC والملوثات المميزة.

① عملية "إعادة تدوير غاز المداخن + إعادة احتراق RTO"

اعتمد مشروع غاز النفايات لوحدة PO/SM التابعة لشركة بتروتشاينا للبتروكيماويات عملية "إعادة تدوير غاز المداخن + إعادة حرق RTO" لضمان انبعاثات متوافقة مع NMHC ≤20 ملغم/م³ بعد تصحيح محتوى الأكسجين.

٢- عملية "RTO + RTO"

اعتمد مشروع غازات النفايات في مصنع الراتنجات الاصطناعية التابع لشركة بتروتشاينا للبتروكيماويات عملية "RTO + RTO" لتحقيق انبعاثات متوافقة مع NMHC ≤20 ملغم/م³ وتلبية متطلبات الانبعاثات للملوثات المميزة.

3. الخاتمة

باختصار، لم يعد تطبيق تقنية الأكسدة الحرارية المتجددة في صناعة البتروكيماويات مقتصراً على خفض انبعاثات المركبات العضوية المتطايرة بالطرق التقليدية، بل يتطور نحو كفاءة أعلى، واستهلاك أقل للطاقة، وتحكم منسق في ملوثات متعددة. وبالنسبة لمصادر غازات النفايات المختلفة وخصائص مكوناتها، يُعدّ الاختيار الأمثل لمعايير تصميم تقنية الأكسدة الحرارية المتجددة ومجموعات العمليات مفتاحاً لتحقيق انبعاثات منخفضة للغاية.

لقد أثبتت التجربة العملية للمشروع أنه من خلال تحسين المحاكاة وتقنيات الحرق الثانوي، يمكن لتقنية RTO أن تلبي بشكل كامل متطلبات حماية البيئة المتزايدة الصرامة في صناعة البتروكيماويات، مع توفير توازن ممكن للمؤسسات بين الامتثال للانبعاثات والاقتصاد التشغيلي.