Oxydateur thermique régénératif pour le contrôle des COV dans la granulation des plastiques
I. Aperçu
Grâce à leur légèreté, leur grande résistance, leur facilité de transformation et leur faible coût, les plastiques sont largement utilisés dans les secteurs de l'emballage, de l'électronique, de l'automobile et des biens de consommation courante. Avec l'essor du recyclage des plastiques, une grande quantité de Composés organiques volatils Des COV et des gaz odorants sont générés lors du traitement des déchets plastiques en granulés, provoquant une pollution environnementale.
Les COV générés lors des procédés de granulation, de fusion, de moulage par injection et de séchage des plastiques comprennent principalement le benzène, le toluène, l'éthylbenzène, le styrène, l'acétone, le butanol et l'acétate d'éthyle, qui sont des composés hydrocarbonés. Afin de contrôler efficacement ces émissions, Oxydateur thermique régénératif (RTO) est devenu l'équipement de traitement privilégié. Oxydateur thermique régénératif peut oxyder et décomposer les COV à haute température tout en récupérant la chaleur grâce à des supports de récupération de chaleur en céramique, permettant ainsi un traitement efficace et économe en énergie des gaz résiduaires.
Actuellement, l'industrie du plastique utilise deux principaux procédés de production : le recyclage des déchets plastiques et la production de nouveaux plastiques et produits. Les processus sont globalement similaires, le recyclage des déchets plastiques reposant principalement sur le moulage par extrusion. Le schéma du processus de production est présenté figure 1.
Figure 1 Schéma du processus de production du recyclage des déchets plastiques
Après recyclage, les déchets plastiques sont traités à l'aide d'équipements de granulation spécialisés. Le processus comprend le tri et le classement, le broyage, le lavage, le chauffage, la plastification, le moulage par extrusion et la granulation, afin de produire des granulés de plastique recyclé. Ces granulés peuvent ensuite être transformés en divers produits plastiques par moulage par injection. Les déchets plastiques proviennent généralement de deux sources :
- Chutes provenant d'usines de résine ou d'usines de transformation du plastique ;
- Produits en plastique mélangé post-consommation.
Lors de la production de plastique, de faibles quantités de gaz résiduaires organiques, principalement des COV (composés organiques volatils), sont générées, notamment par les procédés de chauffage, de fusion et de moulage par injection. Parmi les plastiques courants, on trouve le polystyrène (PS), le polypropylène (PP), le polyéthylène basse densité (PEBD), le polyéthylène haute densité (PEHD), le polycarbonate (PC), le polychlorure de vinyle (PVC), le polyamide (PA) et le polyuréthane (PU). Chimiquement, les plastiques ont une teneur en carbone intermédiaire entre celle du charbon et celle du pétrole, et une teneur en hydrogène supérieure à celle de ces deux éléments. De ce fait, leurs composés hydrocarbonés sont susceptibles de générer des COV à haute température, ce qui en fait une source importante de COV industriels. Les émissions de COV issues de la fusion, du moulage par injection et du séchage du plastique comprennent principalement le benzène, le toluène, l'éthylbenzène, le styrène, l'ortho-xylène, le méta- et le para-xylène, l'acétone, le butanol, l'isopropanol, l'acétate d'éthyle, l'acétate de butyle et le n-undécane.
Afin de garantir le respect des normes environnementales et une production sûre lors du granulage du plastique, l'intégration de RTO (Oxydateur thermique régénératif) L'intégration de cette technologie au système de traitement des gaz résiduaires est essentielle. Le RTO traite efficacement les COV et atténue les odeurs générées lors de la production, contribuant ainsi à une fabrication plus respectueuse de l'environnement.
II. Voie de traitement technologique
Lors de la fusion, du moulage par injection et du séchage des matières plastiques, les gaz résiduaires organiques sont généralement collectés par des canalisations fermées et préfiltrés au charbon actif avant rejet. Cependant, les odeurs produites pendant la production sont souvent mal captées, ce qui rend nécessaire le traitement de cette fraction des gaz résiduaires. Le schéma global du procédé de traitement est présenté sur la figure 2.
Figure 2 Schéma du procédé de traitement des gaz résiduaires
Description du processus :
Étant donné que les gaz résiduaires peuvent contenir de l'huile et des substances collantes, celles-ci peuvent adhérer aux couches inférieures du média de récupération de chaleur de l'oxydateur thermique régénératif (RTO) pendant son fonctionnement. Afin de ne pas perturber le fonctionnement normal du RTO, une conduite de gaz de purification à haute température est prévue pour un chauffage et une désorption périodiques. Lors du mélange, les gaz résiduaires pénètrent dans la chambre de mélange et se combinent au gaz à haute température (environ 800 °C) provenant du RTO, éliminant ainsi efficacement les substances collantes des couches inférieures du média de récupération de chaleur. Pour prévenir les risques d'incendie liés à l'accumulation prolongée d'huile et de matières collantes dans les canalisations, un clapet coupe-feu est installé à l'entrée du ventilateur.
Les gaz résiduaires sont aspirés par des conduits vers le ventilateur principal de l'oxydateur thermique régénératif (RTO) rotatif, puis introduits dans la chambre de distribution rotative. Après une distribution uniforme, les gaz sont préchauffés dans cinq chambres de récupération de chaleur. Les gaz résiduaires préchauffés pénètrent ensuite dans la chambre d'oxydation thermique, où ils sont soumis à une forte turbulence. Sous l'effet d'un combustible auxiliaire ou lorsque la concentration en gaz résiduaires est suffisante, les COV qu'ils contiennent sont totalement oxydés et décomposés, maintenant une température d'oxydation supérieure à 800 °C. Les gaz propres ainsi obtenus, à haute température, sont dirigés vers les cinq autres chambres de récupération de chaleur pour y libérer de la chaleur, laquelle est stockée dans le média céramique de récupération de chaleur, puis évacuée par la cheminée (différence de température ≤ 25 °C). Une partie de ces gaz propres est extraite par un ventilateur de purge vers une autre chambre de récupération de chaleur pour y être purgée, les composés organiques n'ayant pas réagi étant renvoyés dans la chambre d'oxydation pour y être décomposés. Dans ce cas, la concentration de COV à elle seule ne peut pas maintenir la température de la chambre d'oxydation à 800 °C, le gaz naturel est donc utilisé comme combustible supplémentaire pour maintenir la température de la chambre d'oxydation RTO.
Étant donné que les gaz résiduaires peuvent contenir des brouillards d'huile, les fluides de récupération de chaleur du RTO risquent de se boucher, ce qui peut entraîner une obstruction de l'échappement et réduire l'efficacité de la récupération de chaleur du RTO. Les mesures suivantes sont adoptées pour prévenir ce colmatage :
- Média de récupération de chaleur en céramique à grands pores au fond du RTO ;
- Agencement optimisé et disposition des ports d'inspection du fluide de récupération de chaleur du RTO.
III. Facteurs de sélection de l'équipement
1. Sélection du processus frontal
Lors de la production de plastique, des COV et des odeurs sont générés. La concentration moyenne d'odeurs dans les gaz résiduaires de production de plastique est d'environ 5 000 (sans dimension). Pour les gaz résiduaires générés lors de la fusion, la collecte initiale s'effectue généralement par des canalisations fermées et par adsorption sur charbon actif, ce qui permet de conserver les canalisations existantes. Cependant, la collecte des odeurs émises pendant la production est nécessaire. Dans ce système, des hottes à gaz sont installées aux points de génération d'odeurs sur chaque ligne de granulation afin de capter les gaz résiduaires de production de plastique, aspirés sous pression négative par des ventilateurs. Les gaz résiduaires collectés sont soit intégrés au conduit de collecte des COV d'origine, soit directement envoyés à la chambre de mélange. Par exemple, une usine de granulation de plastique comportant neuf lignes de granulation présente un débit d'émission non contrôlé de 2 500 m³/h par ligne, soit un total de 22 500 m³/h dans le conduit principal.
2. Sélection des équipements de traitement en aval
Les méthodes de purification disponibles dans l'industrie du pelletage plastique comprennent les méthodes électrostatiques, d'adsorption et d'absorption. Cependant, ces approches présentent une faible efficacité, une élimination incomplète des odeurs et peuvent générer une pollution secondaire, rendant difficile le respect des normes d'émission. Les gaz résiduaires contiennent des COV complexes, avec de grands volumes d'air et de faibles concentrations, mais leurs principaux composants sont des hydrocarbures combustibles qui peuvent s'oxyder complètement lorsqu'ils sont exposés à l'air à des températures supérieures à 790 °C pendant plus de 0,5 s. Les principales technologies de traitement thermique actuelles comprennent l'oxydation par réduction (RCO) et l'oxydation par réduction (RTO). En raison de la faible concentration générale en COV, de la composition complexe et du risque d'empoisonnement ou de défaillance du catalyseur dans le cas de la RCO, ainsi que du coût d'investissement élevé pour les installations de grande capacité et de la durée de vie limitée du catalyseur (8 000 à 100 000 heures), les méthodes de traitement en aval privilégient les solutions économes en énergie. RTO rotatif.
IV. Normes d'émission
Tableau 3 : Norme d'émission des polluants odorants (GB14554-1993)
| Non. | Élément de contrôle | Hauteur de la pile (m) | Valeur standard (sans dimension) |
|---|---|---|---|
| 9 | Concentration d'odeur | 15 25 35 40 50 ≥60 | 2000 6000 15000 20000 40000 60000 |
Tableau 4 : Norme d'émission intégrée des polluants atmosphériques (GB16297-1996)
| Non. | Polluant | Concentration maximale admissible (mg/m³) | Taux d'émission maximal autorisé (kg/h) | Limite de surveillance de la concentration des émissions non organisées |
|---|---|---|---|---|
| 15 | Benzène | 17 15 20 30 40 Interdit | 0,6 1,0 3,3 6,0 | 0,5 |
| 16 | Toluène | 60 15 20 30 40 Interdit | 3,6 6,1 21 36 | 0,3 |
| 17 | Xylène | 90 15 20 30 40 Interdit | 1,2 2,0 6,9 12 | 1.5 |
| 33 | Hydrocarbures non méthaniques | 150 (en utilisant de l'essence à solvant ou d'autres hydrocarbures mélangés) | 6,3 10 35 61 12 20 63 120 18 30 100 170 | 5.0 |
V. Avantages sociaux
Utilisation rotative équipement RTO Le traitement des COV issus de la granulation du plastique peut permettre d'obtenir les résultats suivants :
- Les hydrocarbures non méthaniques et autres indicateurs sont conformes aux normes nationales d'émission ;
- Les odeurs contenues dans les gaz résiduaires peuvent être efficacement éliminées ;
- Un fonctionnement écoénergétique et stable, ainsi qu'une production respectueuse de l'environnement, sont garantis.