Oxidante térmico regenerativo para controle de COVs na granulação de plástico

I. Visão geral

Os plásticos, devido à sua leveza, alta resistência, facilidade de processamento e baixo custo, são amplamente utilizados nas indústrias de embalagens, eletrônicos, automotiva e de bens de consumo diário. Com o aumento da reciclagem de plásticos, uma grande quantidade de... Compostos Orgânicos Voláteis Os compostos orgânicos voláteis (VOCs) e gases odoríferos são gerados durante o processamento de resíduos plásticos em grânulos, causando poluição ambiental.

Os COVs (Compostos Orgânicos Voláteis) gerados durante os processos de granulação, fusão, moldagem por injeção e secagem de plásticos incluem principalmente benzeno, tolueno, etilbenzeno, estireno, acetona, butanol e acetato de etila, que são compostos de hidrocarbonetos. Para controlar eficazmente essas emissões, Oxidante Térmico Regenerativo (RTO) tornou-se o equipamento de tratamento preferido. Oxidante Térmico Regenerativo Pode oxidar e decompor COVs em altas temperaturas, recuperando calor através de meios de recuperação de calor cerâmicos, alcançando um tratamento de gases residuais eficiente e com economia de energia.

Atualmente, existem dois métodos principais de produção na indústria de plásticos: a reciclagem de resíduos plásticos e a produção de novos plásticos e produtos. Os fluxos de processo são bastante semelhantes, sendo que a reciclagem de resíduos plásticos baseia-se principalmente na moldagem por extrusão. O fluxo do processo de produção é mostrado na Figura 1:

Figura 1 Fluxograma do processo de reciclagem de resíduos plásticos

Após a reciclagem, os resíduos plásticos são processados ​​com equipamentos especializados de granulação, que passam por triagem e classificação, trituração, lavagem, aquecimento, plastificação, moldagem por extrusão e granulação para produzir grânulos de plástico reciclado. Esses grânulos reciclados podem ser posteriormente processados ​​em diversos produtos plásticos por meio de moldagem por injeção. As fontes de resíduos plásticos geralmente provêm de dois aspectos:

1. Retalhos provenientes de fábricas de resina ou de processamento de plástico;
2. Produtos plásticos mistos pós-consumo.

Durante a produção de plásticos, pequenas quantidades de gases residuais orgânicos, principalmente compostos orgânicos voláteis (COVs), são geradas, principalmente durante os processos de aquecimento, fusão e moldagem por injeção. Plásticos comuns incluem poliestireno (PS), polipropileno (PP), polietileno de baixa densidade (PEBD), polietileno de alta densidade (PEAD), policarbonato (PC), cloreto de polivinila (PVC), poliamida (PA) e poliuretano (PU). Quimicamente, os plásticos possuem um teor de carbono entre o do carvão e o do petróleo, e um teor de hidrogênio superior a ambos, tornando seus compostos de hidrocarbonetos propensos a gerar COVs em condições de alta temperatura, constituindo uma importante fonte de COVs industriais. As emissões de COVs provenientes da fusão, moldagem por injeção e secagem de plásticos incluem principalmente benzeno, tolueno, etilbenzeno, estireno, o-xileno, m-/p-xileno, acetona, butanol, isopropanol, acetato de etila, acetato de butila e n-undecano.

Para garantir a conformidade ambiental e a produção segura durante a granulação de plástico, a integração de RTO (Oxidador Térmico Regenerativo) A integração da tecnologia ao sistema de tratamento de gases residuais é essencial. O RTO não só trata os COVs de forma eficiente, como também atenua os odores gerados durante a produção, proporcionando um suporte confiável para a manufatura sustentável.

II. Rota da Tecnologia de Tratamento

Durante a fusão, moldagem por injeção e secagem do plástico, os gases residuais orgânicos são geralmente coletados por meio de tubulações fechadas e filtrados preliminarmente com carvão ativado antes do descarte. No entanto, os odores produzidos durante a produção muitas vezes não são coletados de forma eficaz, tornando necessário capturar e tratar essa porção dos gases residuais. O fluxograma geral do processo de tratamento é mostrado na Figura 2:

Figura 2 Fluxograma do processo de tratamento de gases residuais

Descrição do processo:
Considerando que o gás residual pode conter óleo e substâncias pegajosas, estas podem aderir às camadas inferiores do meio de recuperação de calor do RTO (Oxidante Térmico Regenerativo) durante a operação. Para evitar interferências no funcionamento normal do RTO, uma linha de gás purificado em alta temperatura é instalada para aquecimento e dessorção periódicos. Quando ocorre a mistura, o gás residual entra na câmara de mistura e se combina com o gás em alta temperatura (~800 °C) proveniente do RTO, removendo eficazmente as substâncias pegajosas das camadas inferiores do meio de recuperação de calor. Para evitar riscos de incêndio devido ao acúmulo prolongado de óleo e materiais pegajosos nas tubulações, um corta-fogo é instalado na entrada do ventilador.

O gás residual é aspirado através de dutos para o ventilador principal do RTO (Oxidador Térmico Regenerativo) rotativo e introduzido na câmara de distribuição de gás rotativa. Após distribuição uniforme, o gás entra em cinco câmaras de recuperação de calor para pré-aquecimento. O gás residual pré-aquecido entra então na câmara de oxidação térmica com turbulência total. Sob o efeito de combustível auxiliar ou quando a concentração de gás residual é suficiente, os COVs (Compostos Orgânicos Voláteis) presentes no gás residual são totalmente oxidados e decompostos, mantendo uma temperatura de oxidação acima de 800 °C. O gás limpo resultante, em alta temperatura, entra nas outras cinco câmaras de recuperação de calor para liberar calor, que é armazenado no meio cerâmico de recuperação de calor e, em seguida, descarregado através da chaminé (diferença de temperatura ≤ 25 °C). Parte do gás limpo é extraída por um ventilador de purga para outra câmara de recuperação de calor para purga, retornando os compostos orgânicos não reagidos presentes no meio para a câmara de oxidação para decomposição. Neste caso, a concentração de COVs (Compostos Orgânicos Voláteis) por si só não consegue manter a temperatura da câmara de oxidação a 800°C, sendo necessário o uso de gás natural como combustível para manter a temperatura da câmara de oxidação do RTO (Óleo de Trióxido Reativo).

Como os gases residuais podem conter névoa de óleo, o meio de recuperação de calor do RTO corre o risco de entupimento, o que pode causar obstrução da exaustão e reduzir a eficiência da recuperação de calor do RTO. As seguintes medidas são adotadas para prevenir o entupimento:

1. Meio cerâmico de recuperação de calor com poros grandes na parte inferior do RTO;
2. Layout otimizado e disposição das portas de inspeção do meio de recuperação de calor do RTO.

III. Fatores de Seleção de Equipamentos

1. Seleção do processo de front-end
Durante a produção de plástico, são gerados COVs (Compostos Orgânicos Voláteis) e odores. A concentração média de odor dos gases residuais da produção de plástico é de aproximadamente 5000 (adimensional). Para os gases residuais gerados durante a fusão, a coleta inicial é geralmente feita por meio de dutos fechados e adsorção em carvão ativado, podendo-se continuar utilizando os dutos existentes. No entanto, para os odores emitidos durante a produção, é necessária a coleta. Neste sistema, coifas de gases são instaladas nos pontos de geração de odores em cada linha de granulação para capturar os gases residuais da produção de plástico, que são aspirados sob pressão negativa por ventiladores. Os gases residuais coletados são então integrados ao duto de coleta de COVs original ou enviados diretamente para a câmara de mistura. Por exemplo, uma planta de granulação de plástico com nove linhas de produção apresenta uma taxa de emissão não controlada de 2.500 m³/h por linha, totalizando 22.500 m³/h no duto principal.

2. Seleção de Equipamentos de Back-End
Os métodos de purificação disponíveis na indústria de granulação de plástico incluem métodos eletrostáticos, de adsorção e de absorção. No entanto, essas abordagens apresentam baixa eficiência, remoção incompleta de odores e podem gerar poluição secundária, dificultando o atendimento aos padrões de emissão. Os gases residuais contêm compostos orgânicos voláteis (COVs) complexos, com grandes volumes de ar e baixas concentrações, mas seus principais componentes são hidrocarbonetos combustíveis que podem oxidar completamente quando expostos ao ar a temperaturas acima de 790 °C por mais de 0,5 s. As principais tecnologias de tratamento térmico atuais incluem a oxidação catalítica reversa (RCO) e a oxidação catalítica reversa (RTO). Devido à baixa concentração geral de COVs, à composição complexa e ao potencial de envenenamento ou falha do catalisador na RCO, juntamente com o alto custo de investimento para RCO em grande volume e a vida útil do catalisador limitada a 8.000–100.000 horas, o método de tratamento final prioriza a eficiência energética. RTO rotativo.

IV. Normas de Emissão

Tabela 3: Padrão de Emissão de Poluentes Odoríferos (GB14554-1993)

Tabela 4: Padrão Integrado de Emissão de Poluentes Atmosféricos (GB16297-1996)

V. Benefícios Sociais

Usando rotativo Equipamento RTO O tratamento de COVs provenientes da granulação de plástico pode alcançar os seguintes resultados:

• Os hidrocarbonetos não metânicos e outros indicadores estão em conformidade com as normas nacionais de emissão;
• Os odores presentes nos gases residuais podem ser removidos de forma eficaz;
• Operação estável e com eficiência energética, além de produção ecologicamente correta, são garantidas.