Aplicação de oxidante térmico regenerativo na indústria de resina de PVC em pasta

No campo atual do tratamento de COVs industriais (gases residuais), o RTO (Oxidante Térmico RegenerativoA tecnologia de oxidação térmica regenerativa (RTO), por ser madura e altamente eficiente, tem sido amplamente aplicada em diversos setores industriais. A RTO decompõe gases residuais orgânicos em CO₂ e H₂O por meio de oxidação em alta temperatura, apresentando alta eficiência de tratamento (≥99%), ampla adaptabilidade às condições de operação e alta eficiência de recuperação de energia térmica. Para os complexos gases residuais orgânicos gerados durante o processo de secagem da resina de PVC, a tecnologia de oxidação térmica regenerativa pode compensar eficazmente as deficiências dos processos tradicionais em termos de eficiência de tratamento e conformidade com as normas de emissão, tornando-se uma importante direção de desenvolvimento neste setor.

A resina de PVC em pasta, com suas excelentes propriedades de formação de pasta e dispersão, é utilizada principalmente na área de materiais flexíveis de PVC. É adequada para revestimento, imersão, pulverização, espumação e outras técnicas de processamento. É amplamente utilizada em couro artificial, materiais decorativos, pisos, papéis de parede, correias transportadoras industriais, pisos esportivos, revestimentos, brinquedos, luvas médicas descartáveis, itens de decoração de uso diário, instrumentos elétricos e ferramentas elétricas.

Durante o processo de produção de resina de PVC em pasta, a secagem e o aquecimento geram gases residuais. Os principais componentes desses gases incluem DOP, DOTP e óleo solvente D60/D70. Essa parcela de gases residuais deve ser tratada por equipamentos de proteção ambiental para atingir níveis de emissão compatíveis com as normas ambientais nacionais e locais. Nesse contexto, a introdução de um sistema regenerativo torna-se uma solução promissora. Sistema de Oxidação Térmica Pode melhorar efetivamente a eficiência geral do tratamento de gases residuais e garantir a conformidade estável com os padrões de emissão.

I. Esquema técnico geral para o tratamento de gases residuais na secagem de resina de pasta de PVC (combinado com processo de oxidação térmica regenerativa);

1. Processo existente de tratamento de gases residuais;

Diagrama de fluxo do tratamento de gases residuais existente

Atualmente, o gás residual da secagem da resina de PVC é tratado utilizando a tecnologia de recuperação eletrostática: o gás residual é primeiro resfriado e, em seguida, o DOP, o DOTP e outros plastificantes são capturados e convertidos em óleo líquido por meio de captura eletrostática para recuperação. Embora esse processo possa recuperar o DOP, o DOTP e outros plastificantes, ele apresenta as seguintes desvantagens:

1) O dispositivo de recuperação eletrostática apresenta baixa eficiência no tratamento de DOP e DOTP. O gás residual contém componentes de óleo solvente D60/D70, e a recuperação eletrostática não consegue capturar eficazmente esses óleos solventes de baixo ponto de ebulição e moléculas pequenas, resultando em emissões não conformes. Nesse caso, a adição de uma unidade RTO a jusante pode realizar a oxidação profunda dos COVs não capturados para garantir a conformidade.
2) O dispositivo de recuperação eletrostática não consegue remover odores de forma eficaz, enquanto o RTO pode reduzir significativamente o odor através da decomposição de compostos orgânicos em altas temperaturas.
3) O dispositivo de recuperação eletrostática requer limpeza periódica dos cilindros do campo elétrico. Durante o processo de limpeza, são geradas águas residuais, o que leva à poluição secundária e exige tratamento adicional. Em contrapartida, o sistema RTO não produz águas residuais durante a operação, evitando efetivamente a poluição secundária.

2. Rota técnica para o tratamento de gases residuais na secagem de resina de pasta de PVC

Em resposta aos problemas existentes no atual processo de tratamento de gases residuais, as seguintes rotas técnicas são adotadas: “recuperação eletrostática + tratamento profundo por RTO” ou “pré-tratamento + tratamento principal por RTO” para alcançar conformidade estável e baixo consumo de energia. O sistema RTO utiliza leitos regenerativos para recuperar calor, reduzindo significativamente o consumo de combustível e melhorando a eficiência geral do sistema.

1) De acordo com a concentração real de gases residuais da secagem da resina de pasta de PVC e considerando os benefícios reais da recuperação eletrostática, pode-se determinar se o equipamento de recuperação eletrostática é necessário.
2) Instale um corta-chamas na entrada do RTO para evitar o retrocesso da chama.
3) O gás residual entra no RTO e é oxidado e decomposto a uma alta temperatura de cerca de 800 °C, convertendo DOP, DOTP e óleos solventes em dióxido de carbono e água. Ao mesmo tempo, o calor liberado sustenta a operação do RTO. As emissões são estáveis ​​e atendem aos padrões exigidos, e os odores são removidos com eficácia.
4) Considerando que o DOP e o DOTP podem existir na forma de finas gotículas de óleo em suspensão nos gases residuais, a operação prolongada do RTO pode fazer com que essas gotículas se adiram à camada inferior dos leitos cerâmicos regenerativos. Uma câmara de mistura é instalada na entrada do RTO, e ar em alta temperatura proveniente da câmara de combustão é utilizado periodicamente para pré-aquecer os gases residuais. O gás pré-aquecido passa pelos leitos regenerativos inferiores, removendo o óleo aderido e transportando-o para a câmara de oxidação para decomposição, resolvendo eficazmente o problema da adesão do óleo.
5) Como o gás residual contém névoa de óleo, existe o risco de obstrução do meio regenerativo no RTO, o que pode levar a um fluxo de exaustão deficiente e à redução da eficiência de armazenamento de calor. As seguintes medidas foram adotadas: utilização de meio regenerativo cerâmico de poros grandes na parte inferior do RTO, otimização da disposição do meio regenerativo e projeto adequado de portas de acesso para manutenção.

3. Fatores de seleção para equipamentos de tratamento;

1. Seleção de equipamentos de recuperação eletrostática;

Com base na concentração real de gases residuais da secagem da resina de PVC e nos benefícios econômicos da recuperação eletrostática, é possível determinar se o equipamento de recuperação eletrostática é necessário.

a) Se a concentração de gases residuais for alta e, após a recuperação eletrostática, a concentração ainda atender à condição de operação autossustentável do RTO (ou seja, sem consumo de gás natural), ou se o benefício econômico da recuperação eletrostática exceder o consumo de gás natural do RTO, recomenda-se manter (ou adicionar) o equipamento de recuperação eletrostática;

b) Se a concentração de gases residuais for baixa, os gases residuais podem ser tratados diretamente pela RTO para atingir as emissões em conformidade com os padrões.

1. Seleção de equipamentos de tratamento a jusante;

As principais tecnologias de tratamento a jusante são a oxidação catalítica reversa (RCO) e a oxidação catalítica reversa (RTO). Como a composição da resina de pasta de PVC não é um único solvente e inclui componentes complexos, como agentes de secagem rápida, agentes niveladores, redutores de viscosidade e antiespumantes, o envenenamento e a desativação do catalisador são prováveis. Além disso, o custo de investimento da RCO em grande volume de ar é elevado, e a vida útil do catalisador geralmente é de apenas 8.000 a 100.000 horas, o que encarece os custos de substituição. Portanto, a RTO foi escolhida como método de tratamento a jusante.

4. Metas de Controle de Emissões:

Concentração de COVs pós-tratamento: ≤30 mg/m³, atendendo aos padrões ambientais locais;
Eficiência na remoção de odores: 99%;

II. Análise do Consumo de Energia

1. Operação autossustentável do calor do RTO rotativo

O funcionamento autossustentável de um RTO significa que todo o calor necessário para a sua operação é fornecido pelo calor liberado pela decomposição dos gases residuais, sem o consumo de gás natural.

Mesa de aquecimento autossustentável rotativa RTO

2. Análise do Consumo de Energia

O poder calorífico total do DOP, DOTP e D80 nos gases residuais da secagem da resina de PVC é semelhante ao do querosene. Com base em um poder calorífico de 10.000 kcal/m³, quando a concentração dos gases residuais atinge 1.200 mg/m³, o RTO pode operar de forma autossustentável, sem consumir gás natural.

Massa de solvente necessária para o auto-operação do RTO

A partir da análise acima, quando a concentração de gases residuais atinge 1200 mg/m³, o RTO pode operar em modo autossustentável; quando a concentração é inferior a 1200 mg/m³, é necessária uma pequena quantidade de gás natural. A eficiência de recuperação do dispositivo de recuperação eletrostática pode ser ajustada de acordo com a concentração real de gases residuais para alcançar uma operação otimizada em termos de economia de energia.

Por exemplo, se a concentração de gases residuais gerados pelo processo de secagem da resina de PVC for de 2000 mg/m³, a eficiência de recuperação do dispositivo de recuperação eletrostática pode ser ajustada para que a concentração de saída seja de 1200 mg/m³. Nesse caso, o RTO pode operar sem consumo de gás natural, enquanto a etapa inicial pode recuperar solventes, gerando benefícios econômicos e alcançando o desempenho ideal do sistema.

III. Benefícios Sociais

A utilização de um sistema RTO rotativo para tratar os gases residuais gerados durante a produção de resina de pasta de PVC pode alcançar os seguintes resultados:

1. Emissão total de hidrocarbonetos não metânicos ≤30 mg/m³, atendendo aos padrões nacionais e locais;
2. O odor nos gases residuais pode ser completamente removido.
3. Para processos sem recuperação eletrostática e utilizando apenas RTO, não são geradas águas residuais ou resíduos sólidos durante o tratamento, evitando a poluição secundária.