Applications des oxydants thermiques régénératifs dans l'industrie pétrochimique
L'oxydateur thermique régénératif (RTO) est actuellement l'une des technologies clés pour le traitement des gaz résiduaires contenant des COV dans l'industrie pétrochimique. Grâce à ses avantages en termes de haute efficacité, d'économie d'énergie et de grande adaptabilité, il est largement utilisé dans divers domaines. Traitement des gaz issus des déchets organiques Applications. Face à la complexité et à la variabilité de la composition des gaz résiduaires et aux normes d'émission de plus en plus strictes de l'industrie pétrochimique, la technologie d'oxydation thermique régénérative permet d'atteindre des émissions de COV extrêmement faibles et une élimination poussée des polluants caractéristiques grâce à une conception optimisée et une intégration des procédés.
L'industrie pétrochimique utilise des fractions de pétrole, du gaz naturel et d'autres matières premières pour produire des produits chimiques organiques, des résines synthétiques, des fibres synthétiques, du caoutchouc synthétique et d'autres produits. Les procédés de production pétrochimique génèrent souvent d'importantes quantités de COV (composés organiques volatils). Les principales sources d'émissions liées à la production pétrochimique comprennent : les gaz résiduaires des unités de production de PTA, d'acrylonitrile, de caoutchouc et de PO/SM (polypropylène glycol/méthacrylate de méthyle), les gaz de combustion des fours de chauffage, les gaz de combustion des incinérateurs de gaz résiduaires et les gaz de torchère.
Pour répondre aux exigences en matière d'émissions de COV ultra-faibles et de conformité aux normes d'émissions de certains polluants organiques caractéristiques dans l'industrie pétrochimique, les combinaisons optimisées suivantes peuvent satisfaire efficacement aux normes d'émission strictes :
1. Conception optimisée d'un équipement d'oxydation thermique régénérative
Pour garantir une efficacité élevée d'élimination des COV, le principe des « trois T et un O » doit être respecté.
L'amélioration de l'efficacité d'élimination des COV repose sur l'ajustement précis du temps de séjour, de la température de la chambre de combustion, de l'intensité de la turbulence et de la teneur en oxygène, selon le principe des « Trois T et un O ». Pour les systèmes RTO à vanne rotative, l'optimisation doit porter sur le temps de séjour, la température de la chambre de combustion et l'intensité de la turbulence afin d'améliorer l'efficacité d'élimination des COV.
D'après l'expérience et les données techniques associées, lorsque le temps de séjour est ≥ 1,2 seconde et que la température de la chambre d'oxydation est supérieure de 300 °C à la température du point d'inflammation le plus élevé des composants des gaz résiduaires, l'efficacité de purification de la chambre d'oxydation peut dépasser 99,5 %.
Par conséquent, lors de la conception du volume de la chambre de combustion de l'oxydant thermique régénératif, le temps de séjour doit être supérieur ou égal à 1,2 seconde et la température de la chambre d'oxydation doit être fixée à 300 °C au-dessus de la température d'inflammation la plus élevée parmi les composants combustibles. Parallèlement, grâce à la simulation CFD et à l'optimisation des champs d'écoulement et de température de l'oxydant thermique régénératif, la capacité de traitement de la vanne rotative peut être pleinement exploitée, permettant ainsi d'atteindre une efficacité de purification supérieure à 99,5 %.
Voici des images d'optimisation de simulation logicielle :
a. Optimisation du champ d'écoulement dans la chambre de combustion pour une combustion par oxydation efficace
b. Optimisation du champ d'écoulement et de la température de la chambre de régénération pour un préchauffage suffisant des gaz résiduaires
2. Conception du flux de processus
>> 1. Parc de stockage et zone de chargement/déchargement des gaz résiduaires
Caractéristiques des gaz résiduaires provenant des parcs de stockage et des zones de chargement/déchargement : la concentration de ces gaz est relativement élevée, tandis que leur débit et leur concentration fluctuent considérablement. En cas de dilution directe avec de l’air, le volume de gaz résiduaires obtenu devient excessivement important.
Par conséquent, pour les gaz résiduaires provenant des parcs de stockage et des zones de chargement/déchargement, le procédé « lavage au diesel à basse température + supplémentation en oxygène et mélange d'air + vanne rotative RTO » ou « condensation à basse température + supplémentation en oxygène et mélange d'air + vanne rotative RTO » est généralement adopté pour atteindre les émissions conformes.
Un projet de traitement des gaz d'échappement d'un parc de stockage et d'une zone de chargement/déchargement d'une entreprise de raffinage et de chimie de Sinopec a adopté le procédé « lavage du diesel à basse température + supplémentation en oxygène et mélange à l'air + vanne rotative RTO ». Après traitement, les émissions de NMHC sont conformes aux normes, avec une valeur ≤ 20 mg/m³.
>> 2. Gaz résiduaires de procédé à grand volume d'air
Les gaz résiduaires des unités de procédés pétrochimiques se caractérisent par un volume important, une forte concentration et la présence de polluants spécifiques. En raison de cette concentration relativement élevée et de la présence de certains polluants spécifiques strictement contrôlés, il est généralement difficile d'obtenir des émissions conformes aux normes par un seul traitement. En particulier, lorsque l'ajout d'air de dilution est nécessaire pour des raisons de sécurité et qu'une correction de la teneur en oxygène est requise, l'obtention de la conformité devient encore plus complexe.
Par conséquent, pour les gaz résiduaires à forte concentration, des procédés d'incinération secondaire tels que « recirculation des gaz de combustion + rebrûlage RTO » ou « RTO + RTO » sont adoptés pour atteindre des émissions conformes de NMHC et de polluants caractéristiques.
① Procédé de « recirculation des gaz de combustion + combustion supplémentaire du RTO »
Un projet de traitement des gaz résiduaires d'une unité PO/SM d'une entreprise pétrochimique de PetroChina a adopté le procédé de « recirculation des gaz de combustion + rebrûlage RTO » pour garantir des émissions conformes avec NMHC ≤ 20 mg/m³ après correction de la teneur en oxygène.
② Processus « RTO + RTO »
Un projet de traitement des gaz résiduaires d'une usine de résine synthétique d'une entreprise pétrochimique de PetroChina a adopté le procédé « RTO + RTO » pour atteindre des émissions conformes avec NMHC ≤ 20 mg/m³ et répondre aux exigences d'émission pour les polluants caractéristiques.
3. Conclusion
En résumé, l'application de l'oxydation thermique en rotation (OTR) dans l'industrie pétrochimique ne se limite plus à la réduction conventionnelle des COV, mais évolue vers une efficacité accrue, une consommation d'énergie moindre et un contrôle coordonné de plusieurs polluants. Pour différentes sources de gaz résiduaires et caractéristiques des composants, le choix judicieux des paramètres de conception et des combinaisons de procédés de l'OTR est essentiel pour atteindre des émissions ultra-faibles.
L'expérience pratique acquise sur le terrain a démontré que, grâce à une optimisation de simulation affinée et aux technologies d'incinération secondaire, RTO peut pleinement satisfaire aux exigences de protection de l'environnement de plus en plus strictes de l'industrie pétrochimique, tout en offrant aux entreprises un équilibre réalisable entre la conformité aux normes d'émission et l'économie opérationnelle.