Application de l'oxyde de fer régénéré (RTO) dans le traitement à très faibles émissions pour l'industrie pétrochimique
L'industrie pétrochimique, qui utilise des fractions de pétrole et du gaz naturel comme matières premières pour produire des produits chimiques organiques, des résines synthétiques, des fibres synthétiques et du caoutchouc synthétique, génère souvent de grandes quantités de COV (composés organiques volatils) lors de sa production.
Les COV, précurseurs majeurs des PM2,5, sont l'une des principales causes de la formation de brume. Par conséquent, l'industrie pétrochimique est devenue un secteur clé pour la maîtrise des COV à l'échelle nationale.
Concernant le traitement des COV dans l'industrie pétrochimique, la Chine a publié une série de normes, telles que la GB31571-2015 « Norme d'émission des polluants pour l'industrie de la chimie du pétrole » et la GB 31572-2015 « Norme d'émission des polluants pour l'industrie des résines synthétiques ».". Ces normes exigent que l'efficacité d'élimination des COV soit ≥97% et spécifient des limites d'émission pour les polluants organiques caractéristiques dans les gaz résiduaires, tels que le benzène ≤4mg/m³ et l'acrylonitrile ≤0,5mg/m³.
En septembre 2020, la China Petroleum & Chemical Corporation a publié l'arrêté n° 1 du directeur général intitulé « Plan d'action spécial pour la prévention et le contrôle de la pollution à l'ozone ».", Les normes exigent que les limites d'émission de COV pour les méthodes d'incinération soient ≤ 20 mg/m³. Certaines normes locales imposent également des limites d'émission de COV ≤ 20 mg/m³ (par exemple, les entreprises pétrochimiques de Pékin doivent appliquer la norme DB11/447 « Norme d'émission des polluants atmosphériques pour le raffinage du pétrole et l'industrie pétrochimique »).", qui stipule que la concentration maximale admissible d'émissions de COV provenant de toutes les cheminées d'échappement de gaz de déchets organiques doit être ≤ 20 mg/m³ pour le traitement par incinération).
Par conséquent, l'industrie pétrochimique applique strictement la norme limite d'émission de COV de ≤20 mg/m³.
Pour satisfaire aux exigences d'émissions ultra-faibles de COV et de polluants organiques spécifiques dans l'industrie pétrochimique, les combinaisons optimisées suivantes permettent de respecter scrupuleusement les normes d'émission de l'industrie :
Conception optimisée d'un équipement RTO rotatif pour améliorer l'efficacité d'élimination des COV
Pour garantir une élimination très efficace des COV, le principe des « trois T et un O » doit être respecté :
- Temps de séjour
- température de la chambre de combustion
- Intensité de la turbulence
- teneur en oxygène
Pour les RTO rotatifs, l'optimisation se concentre sur trois aspects : temps de séjour, température de la chambre de combustion et intensité de la turbulence pour améliorer l'efficacité d'élimination des COV.
Sur la base de l'expérience et des données pertinentes, lorsque le temps de séjour est ≥ 0,75 s (comme indiqué dans la figure ci-dessous), avec une température de la chambre d'oxydation de 300 °C au-dessus du point d'inflammation, l'efficacité de purification peut dépasser 99 %.
Par conséquent, la conception garantit :
- Temps de séjour dans la chambre de combustion RTO ≥ 1,2 s
- La température de la chambre d'oxydation est fixée au point d'inflammation le plus élevé parmi les composants combustibles (+300 °C).
- Simulation et optimisation des champs d'écoulement et de température dans les chambres d'oxydation régénérative RTO rotatives afin de maximiser la capacité de traitement et d'atteindre une efficacité de purification ≥ 99,3 %.
Diagrammes d'optimisation de simulation logicielle :
un. optimisation du champ d'écoulement de la chambre de combustion pour une combustion par oxydation efficace
b. Optimisation du flux et de la température de la chambre de régénération pour un préchauffage complet des gaz résiduaires
Conception du flux de processus
1. Émissions des parcs de stockage et des zones de chargement
Caractéristiques : Très concentré, avec des fluctuations importantes de débit et de concentration. La dilution directe à l’air entraînerait d’importants volumes de gaz résiduaires.
Procédés de traitement recommandés :
- « Lavage au diesel à basse température + supplémentation en oxygène + RTO rotatif »
- Condensation à basse température + supplémentation en oxygène + RTO rotatif
Étude de cas : Une raffinerie de Sinopec a adopté le procédé « lavage diesel à basse température + supplémentation en oxygène + RTO rotatif », atteignant des émissions conformes avec NMHC ≤ 20 mg/m³.
Diagramme de flux de processus
Photo de mise en œuvre du projet :
2. Émissions de procédés à volume élevé
Les sources d'émissions organisées dans la production pétrochimique comprennent :
- gaz résiduaire de production PTA
- gaz résiduaire de production d'acrylonitrile
- gaz résiduaires de la production de caoutchouc
- gaz résiduaire de production PO/SM
- gaz de combustion du chauffage
- gaz de combustion d'un incinérateur de gaz résiduaires
- Gaz de torchère
Caractéristiques : Débits importants, concentrations élevées et présence de polluants caractéristiques.
En raison des concentrations élevées et des exigences strictes relatives aux polluants caractéristiques, un traitement en une seule étape est généralement insuffisant pour garantir la conformité. L'exigence de correction de l'oxygène pour les gaz résiduaires dilués pour des raisons de sécurité rend la conformité particulièrement difficile.
Solution : Pour les gaz résiduaires à forte concentration, adopter :
- « Recirculation des gaz de combustion + retour RTO »
- Procédés d'incinération en deux étapes « RTO + RTO »
Une usine PO/SM de PetroChina a mis en œuvre ce procédé pour atteindre un taux de NMHC ≤ 20 mg/m³ après correction de l'oxygène.
Diagramme de flux de processus
Une usine de résine synthétique de PetroChina a adopté ce procédé pour répondre aux exigences en matière de NMHC ≤ 20 mg/m³ et d'émissions de polluants caractéristiques.
Diagramme de flux de processus
3. Éviter la correction de la teneur en oxygène
En juillet 2023, le ministère de l'Écologie et de l'Environnement a publié des projets d'amendements à trois normes (GB 31570-2015, GB 31571-2015 et GB 31572-2015), améliorant les dispositions relatives à la correction de la teneur en oxygène.
Les modifications apportées ajoutent une seconde condition de fonctionnement : « Pour les gaz de procédé à forte teneur en oxygène (par exemple, les gaz collectés dans l’environnement dont la concentration se rapproche de celle de l’air ambiant et répond aux exigences de combustion en oxygène), aucun apport d’air supplémentaire n’est nécessaire. » Dans cette condition, la concentration mesurée sert de base à la conformité et aucune conversion de la teneur en oxygène n’est requise.
Par conséquent, pour éviter la correction de l'oxygène :
- Pour les gaz résiduaires sans oxygène ou à forte concentration nécessitant une dilution inférieure à 25 % LIE, utiliser les émissions des réservoirs d'eaux usées de l'usine ou les émissions fugitives de l'atelier.