Aplicação do RTO no tratamento de baixíssima emissão para a indústria petroquímica

A indústria petroquímica, que utiliza frações de petróleo e gás natural como matérias-primas para produzir produtos químicos orgânicos, resinas sintéticas, fibras sintéticas e borracha sintética, frequentemente gera grandes quantidades de gases residuais compostos orgânicos voláteis (VOCs) durante a produção.

Como um dos principais precursores de PM2,5, os COVs (Compostos Orgânicos Voláteis) são uma das principais causas da formação de neblina. Portanto, a indústria petroquímica tornou-se um setor fundamental para o controle nacional de COVs.

Com relação ao tratamento de COVs na indústria petroquímica, a China emitiu uma série de normas, como a GB31571-2015 "Norma de Emissão de Poluentes para a Indústria de Química do Petróleo" e a GB 31572-2015 "Norma de Emissão de Poluentes para a Indústria de Resinas Sintéticas".". Essas normas exigem que a eficiência de remoção de COVs seja ≥97% e especificam limites de emissão para poluentes orgânicos característicos em gases residuais, como benzeno ≤4mg/m³ e acrilonitrila ≤0,5mg/m³.

Em setembro de 2020, a China Petroleum & Chemical Corporation emitiu a Ordem nº 1 do Diretor Geral intitulada "Plano de Ação Especial para a Prevenção e Controle da Poluição por Ozônio".", exigindo limites de emissão de COVs para métodos de incineração de ≤20 mg/m³. Algumas normas locais também exigem limites de emissão de COVs de ≤20 mg/m³ (por exemplo, empresas petroquímicas em Pequim devem implementar a norma DB11/447 "Padrão de Emissão de Poluentes Atmosféricos para Refino de Petróleo e Indústria Petroquímica").", que estipula que a concentração máxima permitida de emissão de COVs de todas as chaminés de exaustão de gases de resíduos orgânicos deve ser ≤20mg/m³ para tratamento por incineração).

Portanto, a indústria petroquímica implementa rigorosamente o padrão limite de emissão de COVs de ≤20 mg/m³.

Para atender aos requisitos de baixíssima emissão de COVs e poluentes orgânicos específicos na indústria petroquímica, as seguintes combinações otimizadas podem alcançar a estrita conformidade com os padrões de emissão do setor:

Projeto otimizado de equipamentos RTO rotativos para melhorar a eficiência de remoção de COVs

Para garantir a remoção eficiente de COVs (Compostos Orgânicos Voláteis), o princípio dos "Três Ts e Um O" deve ser respeitado:

• Tempo de residência
• Temperatura da câmara de combustão
• Intensidade da turbulência
• Conteúdo de oxigênio

Para os RTOs rotativos, a otimização se concentra em três aspectos: Tempo de residência, temperatura da câmara de combustão e intensidade da turbulência para aumentar a eficiência da remoção de COVs (Compostos Orgânicos Voláteis).

Com base na experiência e em dados relevantes, quando o tempo de residência é ≥0,75s (como mostrado na figura abaixo), com a temperatura da câmara de oxidação 300°C acima do ponto de ignição, a eficiência de purificação pode ultrapassar 99%.

Portanto, o projeto garante:

• Tempo de residência na câmara de combustão RTO ≥ 1,2s
• A temperatura da câmara de oxidação é ajustada para o ponto de ignição mais alto entre os componentes combustíveis, +300°C.
• Simulação e otimização dos campos de fluxo e temperatura em câmaras de oxidação regenerativa rotativa (RTO) para maximizar a capacidade de tratamento, atingindo uma eficiência de purificação ≥99,3%.

Diagramas de otimização de simulação de software:

um. Otimização do campo de fluxo na câmara de combustão para combustão de oxidação eficiente

b. Otimização do fluxo e da temperatura na câmara regenerativa para um pré-aquecimento completo dos gases residuais.

Projeto de Fluxo de Processo

 1. Emissões do Parque de Tanques e da Área de Carregamento

Características: Altamente concentrado, com flutuações significativas na vazão e na concentração. A diluição direta com ar resultaria em grandes volumes de gases residuais.

Processos de tratamento recomendados:

• "Lavagem a diesel a baixa temperatura + suplementação de oxigênio + RTO rotativo"
• "Condensação a baixa temperatura + suplementação de oxigênio + RTO rotativo"

Estudo de caso: Uma refinaria da Sinopec adotou o processo "lavagem de diesel a baixa temperatura + suplementação de oxigênio + RTO rotativo", atingindo emissões em conformidade com NMHC ≤20mg/m³.

Diagrama de fluxo do processo

Foto da implementação do projeto:

2. Emissões de Processos de Alto Volume

As fontes de emissão organizadas na produção petroquímica incluem:

• gás residual da produção de PTA
• gás residual da produção de acrilonitrila
• gás residual da produção de borracha
• gás residual da produção de PO/SM
• gás de combustão do aquecedor
• gás de combustão do incinerador de gases residuais
• Gás de queima

Características: Grandes vazões, altas concentrações e presença de poluentes característicos.

Devido às altas concentrações e aos rigorosos requisitos de poluentes característicos, o tratamento em estágio único geralmente é insuficiente para o cumprimento das normas. A exigência de correção de oxigênio para gases residuais diluídos para segurança torna o cumprimento das normas particularmente desafiador.

Solução: Para gases residuais de alta concentração, adote:

• "Recirculação de gases de combustão + retorno do RTO"
• Processos de incineração em dois estágios "RTO + RTO"

Uma planta de PO/SM da PetroChina implementou esse processo para atingir NMHC ≤20mg/m³ após a correção de oxigênio.

Diagrama de fluxo do processo

Uma fábrica de resina sintética da PetroChina adotou esse processo para atender aos requisitos de NMHC ≤20mg/m³ e de emissão de poluentes característicos.

Diagrama de fluxo do processo

3. Evitar a correção do teor de oxigênio

Em julho de 2023, o Ministério da Ecologia e do Meio Ambiente divulgou uma minuta de emendas a três normas (GB 31570-2015, GB 31571-2015 e GB 31572-2015), aprimorando as disposições para a correção do teor de oxigênio.

As alterações adicionaram uma segunda condição de operação: "Para gases de processo com alto teor de oxigênio (por exemplo, gases coletados do meio ambiente que se aproximam dos níveis de ar ambiente e atendem aos requisitos de oxigênio para combustão), não é necessária suplementação adicional de ar." Nessa condição de operação, a concentração medida é usada como base para a conformidade, e nenhuma conversão do teor de oxigênio é necessária.

Portanto, para evitar a correção de oxigênio:

• Para gases residuais isentos de oxigênio ou de alta concentração que requerem diluição abaixo de 25% do LEL (Limite Inferior de Explosividade), utilize emissões de tanques de águas residuais de fábrica ou emissões fugitivas de oficinas.