Aplicações de oxidadores térmicos regenerativos na indústria petroquímica

O Oxidante Térmico Regenerativo (RTO) é atualmente uma das principais tecnologias para o tratamento de gases residuais contendo compostos orgânicos voláteis (COVs) na indústria petroquímica. Com suas vantagens de alta eficiência, economia de energia e grande adaptabilidade, ele é amplamente utilizado em diversos setores. Tratamento de gases residuais orgânicos Aplicações. Em resposta à composição complexa e variável dos gases residuais e aos padrões de emissão cada vez mais rigorosos na indústria petroquímica, a tecnologia de Oxidador Térmico Regenerativo pode alcançar emissões ultrabaixas de COVs e remoção profunda de poluentes característicos por meio de projeto otimizado e integração de processos.

A indústria petroquímica utiliza frações de petróleo, gás natural e outras matérias-primas para produzir produtos químicos orgânicos, resinas sintéticas, fibras sintéticas, borracha sintética e outros produtos. Durante os processos de produção petroquímica, grandes quantidades de gases residuais compostos orgânicos voláteis (VOCs) são frequentemente geradas. As principais fontes de emissão geradas durante a produção petroquímica incluem: gases residuais da unidade de produção de PTA, gases residuais da unidade de produção de acrilonitrila, gases residuais da unidade de produção de borracha, gases residuais da unidade de produção de PO/SM, gases de combustão de fornos de aquecimento, gases de combustão de incineradores de gases residuais, gases de queima, etc.

Para atender aos requisitos de emissões ultrabaixas de COVs (Compostos Orgânicos Voláteis) e conformidade com as emissões de certos poluentes orgânicos característicos na indústria petroquímica, as seguintes combinações otimizadas podem satisfazer eficazmente os rigorosos padrões de emissão:

1. Projeto otimizado de equipamentos de oxidação térmica regenerativa

Para garantir alta eficiência na remoção de COVs (Compostos Orgânicos Voláteis), o princípio dos “Três Ts e Um O” deve ser respeitado.

A chave para melhorar a eficiência da remoção de COVs reside na combinação adequada do tempo de residência, da temperatura da câmara de combustão, da intensidade da turbulência e do teor de oxigênio, conhecido como o princípio dos “Três Ts e Um O”. Para sistemas RTO com válvula rotativa, a otimização deve se concentrar no tempo de residência, na temperatura da câmara de combustão e na intensidade da turbulência para melhorar a eficiência da remoção de COVs.

Com base na experiência e nos dados técnicos relacionados, quando o tempo de residência é ≥1,2 segundos e a temperatura da câmara de oxidação é 300°C superior à temperatura de ignição mais alta dos componentes dos gases residuais, a eficiência de purificação da câmara de oxidação pode ultrapassar 99,5%.

Portanto, ao projetar o volume da câmara de combustão do oxidante térmico regenerativo, o tempo de residência deve ser ≥ 1,2 segundos e a temperatura da câmara de oxidação deve ser definida em 300 °C acima da temperatura de ignição mais alta entre os componentes combustíveis. Ao mesmo tempo, por meio de simulação CFD e otimização dos campos de fluxo e temperatura do RTO, a capacidade de tratamento da válvula rotativa pode ser totalmente utilizada, permitindo que a eficiência de purificação do RTO ultrapasse 99,5%.

A seguir, apresentamos imagens de otimização de simulação de software:

a. Otimização do campo de fluxo da câmara de combustão para combustão oxidativa eficiente

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

2. Projeto do Fluxograma do Processo

>> 1. Parque de tanques e área de carga/descarga de gases residuais

Características dos gases residuais de parques de tanques e áreas de carga/descarga: a concentração dos gases residuais é relativamente alta, enquanto a vazão e a concentração apresentam flutuações significativas. Se diluídos diretamente com ar, o volume resultante de gases residuais torna-se excessivamente grande após a diluição.

Portanto, para gases residuais de parques de tanques e áreas de carga/descarga, a rota de processo de “lavagem de diesel a baixa temperatura + suplementação de oxigênio e mistura com ar + válvula rotativa RTO” ou “condensação a baixa temperatura + suplementação de oxigênio e mistura com ar + válvula rotativa RTO” é geralmente adotada para atingir emissões em conformidade.

Um projeto de tratamento de gases residuais em um parque de tanques e área de carga/descarga de uma refinaria e empresa química da Sinopec adotou o processo de “lavagem com diesel em baixa temperatura + suplementação de oxigênio e mistura com ar + válvula rotativa (RTO)”. Após o tratamento, os gases de escape atingiram níveis de emissão de NMHC ≤ 20 mg/m³, dentro dos limites aceitáveis.

>> 2. Gás residual de processo de grande volume de ar

Os gases residuais de unidades de processos petroquímicos são caracterizados por grande volume de ar, alta concentração e presença de poluentes específicos. Devido à concentração relativamente alta desses gases e à presença de certos poluentes característicos rigorosamente controlados, geralmente é difícil atingir os níveis de emissão permitidos por meio de um único processo de tratamento. Em particular, quando é necessário ar de diluição adicional por razões de segurança e há necessidade de correção do teor de oxigênio, o alcance dos padrões de emissão torna-se ainda mais complexo.

Portanto, para gases residuais de alta concentração, processos de incineração secundária, como "recirculação de gases de combustão + recirculação em RTO" ou "RTO + RTO", são adotados para atingir emissões de NMHC e poluentes característicos dentro dos limites de conformidade.

① Processo de “Recirculação de Gases de Combustão + Recombustão de Óleo Combustível Reciclado”

Um projeto de gases residuais da unidade PO/SM de uma empresa petroquímica da PetroChina adotou o processo de "recirculação de gases de combustão + recirculação de RTO" para garantir emissões em conformidade com NMHC ≤20 mg/m³ após a correção do teor de oxigênio.

② Processo “RTO + RTO”

Um projeto de tratamento de gases residuais de uma fábrica de resinas sintéticas de uma empresa petroquímica da PetroChina adotou o processo “RTO + RTO” para atingir emissões em conformidade com NMHC ≤20 mg/m³ e atender aos requisitos de emissão para poluentes característicos.

3. Conclusão

Em resumo, a aplicação da oxidação rotativa (RTO) na indústria petroquímica não se limita mais à redução convencional de compostos orgânicos voláteis (COVs), mas está evoluindo para maior eficiência, menor consumo de energia e controle coordenado de múltiplos poluentes. Para diferentes fontes de gases residuais e características dos componentes, a seleção criteriosa dos parâmetros de projeto da RTO e das combinações de processos é fundamental para alcançar emissões ultrabaixas.

A experiência prática em projetos demonstrou que, por meio de otimização refinada de simulação e tecnologias de incineração secundária, o RTO (Otimização Reversa de Óleo) pode atender plenamente aos requisitos de proteção ambiental cada vez mais rigorosos da indústria petroquímica, proporcionando também às empresas um equilíbrio viável entre o cumprimento das normas de emissão e a economia operacional.