Behandlungslösungen für die Feinchemikalienindustrie
Der regenerative thermische Oxidator (RTO) von RP Techniek BV findet breite Anwendung in Branchen wie der Pharma-, Farbstoff-, Pestizid-, chemischen Zwischenprodukt- und Batterieindustrie und behandelt effektiv die bei der Produktion entstehenden Prozessabgase.
- Eigenschaften des Abgases: Das Abgas enthält stickstoffhaltige organische Stoffe, schwefel- und chlorhaltige organische Schadstoffe sowie anorganische Säure-Base-Abgase.
- Abgasquelle: Produktionsabgase aus der Werkstatt und Abgase, die von der Kläranlage aufgefangen werden.
- Abgasbestandteile: Ammoniak, Ester, Kohlenwasserstoffe, Benzolreihe, Chlorwasserstoff, Schwefelwasserstoff
- Prozessschema: Vorbehandlung + RTO + SCR + Entschwefelung mit Chlor
Prozessschema
Zur effektiven Behandlung und zum Management von Abgasen wird ein mehrstufiges Behandlungsverfahren vorgeschlagen. Dieser integrierte Ansatz umfasst:
- Vorbehandlung: In dieser Phase werden große Partikel entfernt und die Temperatur und Feuchtigkeit des Gasstroms angepasst, um ihn für die nachfolgenden Behandlungsstufen vorzubereiten.
- Regenerativer thermischer Oxidator (RTO): Hier wird das Abgas auf hohe Temperaturen erhitzt, wodurch organische Verbindungen zu Kohlendioxid und Wasserdampf oxidiert werden.
- Selektive katalytische Reduktion (SCR): Im Anschluss an die RTO reduziert die SCR Stickoxide (NOx) mithilfe eines Katalysators und eines Reduktionsmittels wie Ammoniak, wobei diese in Stickstoff und Wasser umgewandelt werden.
- Entschwefelung und Entchlorung: In den letzten Schritten werden Schwefel- und Chlorverbindungen entfernt. Bei der Entschwefelung wird Schwefeldioxid (SO₂) in unschädliche Nebenprodukte umgewandelt, während bei der Entchlorung Verbindungen wie Chlorwasserstoff behandelt werden, um sicherzustellen, dass das emittierte Gas strenge Umweltstandards erfüllt.
Durch die Umsetzung dieses mehrstufigen Prozesses bietet das RTO-System von RP Techniek BV eine zuverlässige und effiziente Lösung für die Abgasbehandlung in der Feinchemieindustrie, verbessert den Umweltschutz und unterstützt nachhaltige Industriepraktiken.
VOC-Behandlungsverfahren in der Feinchemie
Schlüsseltechnologien für die Sicherheit
Sicherheit hat bei der Entwicklung und dem Betrieb unserer RTO-Systeme höchste Priorität. Das integrierte Steuerungsprogramm umfasst Selbstdiagnose und mehrstufige Sicherheitsverriegelungen, um die Betriebssicherheit zu gewährleisten. Kritische Sicherheitskomponenten wie Flammendurchschlagsicherungen, Berstscheiben und Notentlüftungen sind installiert, um gefährliche Zwischenfälle zu verhindern. Funktionen wie Differenzdruckerkennung, Sicherheitssteuerung des Verbrennungssystems und Hochtemperatur-Bypassventile erhöhen den Systemschutz zusätzlich. Sicherheit ist in unserem Unternehmen nicht nur ein Merkmal – sie ist unsere Lebensader und in jedes Design und jeden Prozess integriert. Die konkreten Maßnahmen sind wie folgt:
Technologie zur Integration von Vorbehandlungssystemen
Abgase müssen vor dem Eintritt in einen regenerativen thermischen Oxidator (RTO) eine Reihe physikalischer oder chemischer Vorbehandlungsprozesse durchlaufen, um die Einlassvoraussetzungen zu erfüllen. Nicht alle Abgasströme eignen sich für die RTO-Behandlung: Die Konzentration organischer Stoffe muss unter 251 TP3T der unteren Explosionsgrenze liegen, und reaktions- oder polymerisationsgefährdete Stoffe – wie beispielsweise Styrol – sind zu vermeiden, um Ablagerungen und Sicherheitsrisiken vorzubeugen. Darüber hinaus muss der Partikelgehalt unter 5 mg/m³ gehalten werden, insbesondere bei Vorhandensein klebriger Verunreinigungen wie Teer oder Farbnebel. Der Gasstrom muss zudem einen stabilen Durchfluss, eine stabile Temperatur, einen stabilen Druck und eine stabile Konzentration ohne signifikante Schwankungen aufweisen, um einen kontinuierlichen und sicheren Betrieb zu gewährleisten. Die Einhaltung dieser Richtlinien ist unerlässlich, um eine hohe Behandlungseffizienz zu erzielen und Betriebsgefahren zu vermeiden.
1. Die Abgaskonzentration überschreitet die untere Explosionsgrenze (UEG), und das hochkonzentrierte Abgas ist bei Raumtemperatur gasförmig.
Das Abgas wird mit einem Kompressor verdichtet und anschließend in einer abgemessenen Menge zur Weiterverarbeitung an die RTO geliefert.
2. Die Abgaskonzentration überschreitet die untere Explosionsgrenze (UEG), und das hochkonzentrierte Abgas ist bei Raumtemperatur flüssig.
Die Abgaskonzentration am Auslass wird durch Kondensation in einem Kondensator reguliert, wobei die Eigenschaften der VOCs in den Komponenten berücksichtigt werden. Zur Absorption der hochkonzentrierten Abgase wird ein Lösungsmittel mit hoher Löslichkeit ausgewählt.
3. Die Abgaskonzentration überschreitet die untere Explosionsgrenze.
Zur Behandlung von Fließgewässern mit Konzentrationen oberhalb der unteren Explosionsgrenze (UEG) sollte zunächst der Sauerstoffgehalt mit Inertgasen wie Stickstoff oder CO₂ reduziert werden, um die Konzentrationen unter die UEG zu senken. Anschließend erfolgt eine weitere Verdünnung mit Luft auf unter 251 µT UEG. Zündquellen müssen kontrolliert werden. Bei der Verdünnung mit Luft kann Wasser zur Beseitigung potenzieller Zündquellen versprüht werden. Die Häufigkeit des Wasserwechsels richtet sich nach der Löslichkeit der flüchtigen organischen Verbindungen (VOC). Die Lagerung und kontrollierte Freisetzung in großen atmosphärischen Tanks oder Druckbehältern ist ebenfalls eine wirksame Methode.
4. Abgase enthalten anorganische Säuren, Laugen und Salze.
Durch Säurewäsche werden alkalische Bestandteile entfernt, durch Alkaliwäsche werden saure Verunreinigungen neutralisiert, und durch Wasserwäsche können anorganische Salze aus dem Abgasstrom entfernt werden.
5. Hoher Wasserdampfgehalt, Gaskondensation
Bei Gasen mit hohem Wasserdampfgehalt ist der Einsatz von Entfeuchtungsanlagen erforderlich. Rohrleitungen sollten unter Berücksichtigung des Temperatureinflusses auf den Sättigungsdampfdruck ein Gefälle aufweisen, um den Abfluss zu erleichtern. Abflussöffnungen sollten an den tiefsten Punkten von Ventilatoren, Anlagen und Kaminen installiert werden, ohne den Unterdruck im System zu beeinträchtigen.
6. Die Konzentrationen von Abgasen mit niedrigem Zündpunkt, Ammoniak und chlorhaltigen organischen Verbindungen kontrollieren.
Die Konzentrationen niedrigflüchtiger Stoffe müssen kontrolliert werden, um eine Verbrennung am Boden des Regenerativbetts zu verhindern. Chlorierte organische Verbindungen sollten reduziert werden, um die Korrosion durch Salzsäure zu minimieren; hierfür ist gegebenenfalls Adsorption oder Absorption erforderlich. Bei der Behandlung chlorhaltiger Abgase muss der Ammoniakgehalt durch Wasser- oder Säurewäsche reguliert werden, um Ablagerungen von Ammoniumsalzen und Verstopfungen der Keramikmedien zu verhindern.
7. Viskose Stoffe und hochsiedende Substanzen
Die Vorbehandlungsstrategie kombiniert mechanische Filtration mit automatisierter Dampfrückspülung zum Abfangen und Entfernen von Verunreinigungen, während eine Temperaturkonditionierung angewendet wird, um den Gehalt an viskosen Komponenten und hochsiedenden Stoffen im Abgas zu reduzieren.
8. Konzentrationsschwankungspuffer
Puffertanks können auch als Flüssigkeitsdichtungsbehälter fungieren und sorgen für die Durchmischung und Homogenisierung des Gasstroms bei gleichzeitiger Dämpfung von Konzentrationsschwankungen.
Technologie zur Integration von Nachbehandlungssystemen
Das RTO-Nachbehandlungssystem bezeichnet den Prozess, bei dem das Abgas nach der thermischen Oxidation im RTO einer Reihe physikalischer und chemischer Behandlungsverfahren unterzogen wird, um sicherzustellen, dass das aus dem RTO austretende Gas die Emissionsnormen erfüllt. Ziel der Nachbehandlung ist es, die Einhaltung aller Emissionsnormen durch alle Emissionsindikatoren zu gewährleisten.
1. Alkaliwäscher
Adsorption von SO₂, HCl, COCl₂.
2. Aktivkohle-Adsorptionseinheit
Adsorption von Dioxinen und anderen Stoffen mit besonderen Emissionsanforderungen.
3. Denitrifikationseinheit
SNCR-Denitrifikation: Effizienz <60%. SNCR, without the use of a catalyst, uniformly injects an amino-based reducing agent, such as ammonia or urea, into the flue gas at temperatures between 850°C and 1100°C. The reducing agent rapidly decomposes within the furnace, reacting with NOx in the flue gas to produce N2 and H2O (with little reaction to oxygen in the flue gas), thereby achieving denitrification.
SCR-Denitrifikation: Hocheffizient. SCR ist die international am weitesten verbreitete Rauchgasentnitrifikationstechnologie. Sie wird in den meisten Kraftwerken in Ländern und Regionen wie Japan, Europa und den USA eingesetzt. Sie erzeugt keine Nebenprodukte, verursacht keine Sekundärverschmutzung, zeichnet sich durch einen einfachen Anlagenaufbau aus und bietet hohe Abscheidegrade (über 901 µT), zuverlässigen Betrieb und einfache Wartung. Die SCR-Technologie funktioniert durch Einleiten von Ammoniak in das Rauchgas bei einer Temperatur von ca. 180–420 °C über einen Katalysator, wodurch NOₓ zu N₂ und H₂O reduziert wird.
Rotations-RTO + SNCR-Denitrifikation + SCR-Denitrifikation = Emissionsnormen erfüllen
Die Lösung nutzt international fortschrittliche Rotations-RTO-Technologie und gewährleistet so eine hohe Reinigungs- und thermische Effizienz. Abwasser mit einem Ammoniakgehalt von 51 TP³T wird mittels Zerstäubungsdüsen direkt in die Brennkammer des RTO eingesprüht. Die Temperatur wird auf 850–950 °C geregelt, wodurch Hochtemperatur-Denitrifikationsbedingungen (SNCR) geschaffen werden, die eine NOx-Entfernung von 30–501 TP³T ermöglichen. Dieses Verfahren behandelt ammoniakhaltiges Abwasser und führt gleichzeitig eine Denitrifikation durch. Dadurch wird eine Strategie der „Abfallbehandlung“ und „dualen Gas-Flüssigkeits-Behandlung“ realisiert, während gleichzeitig die Belastung des nachgeschalteten SCR-Systems reduziert wird. Für die Rest-NOx-Emissionen aus dem RTO ist ein fortschrittliches SCR-System integriert. So entsteht ein kombinierter SNCR-SCR-Denitrifikationsprozess, der mit niedrigem Energieverbrauch und hoher Effizienz arbeitet.
Behandlungstechnologie zur Kontrolle der Ammoniumsalzkristallisation
1. Verhinderung der Ammoniumsalzbildung
A. Kategorisierte Sammlung und Behandlung
- Ammoniakhaltige Abgase werden gesammelt und separat behandelt, sie werden nicht mit chlor- oder schwefelhaltigen Abgasen vermischt.
- Abgase, die Chlor enthalten, werden gesammelt und separat behandelt; sie werden nicht mit ammoniakhaltigen Abgasen vermischt.
- Schwefelhaltige Abgase werden aufgefangen und separat behandelt, sie werden nicht mit ammoniakhaltigen Abgasen vermischt.
B. Vorbehandlungsmaßnahmen zur Quellenreduktion
- Bei Abgasen, die neben Chlor, Schwefel oder Stickstoff auch Spuren von Ammoniak enthalten, empfiehlt sich eine vorgeschaltete Säurewäsche + Alkaliwäsche + Entfeuchtung, um ammoniakhaltige Komponenten zu entfernen und die Bildung von Ammoniumsalzen zu reduzieren.
- Bei Abgasen, die sowohl Ammoniak als auch Spuren von HCl/SO₂ enthalten, sollte eine vorgeschaltete Alkaliwäsche mit anschließender Entfeuchtung durchgeführt werden, um saure Komponenten zu entfernen und die Bildung von Ammoniumsalzen zu minimieren.
2. Minderung der Ammoniumsalzbildung
Um die Bildung von Ammoniumsalzen zu reduzieren, können die Rohrleitungen im vorderen Bereich durch Vorwärmen, Begleitheizung, Heißluftspülung und Isolierung erwärmt werden, um die Temperatur unter Berücksichtigung der Zersetzungstemperatur von Ammoniumsalzen zu erhöhen.
3. Minderung der Verstopfung durch Ammoniumsalze
Es werden verstopfungsresistente Regenerativkeramiken verwendet: Die oberen fünf Schichten der Regenerativkammer bestehen aus Wabenkeramik, während die unterste Schicht aus großporigen Keramikmedien gefertigt ist. Diese Kombination gewährleistet eine hervorragende Wärmespeicherleistung bei gleichzeitig reduziertem Verstopfungsrisiko.
4. RTO-Ammoniumsalz-Reinigungsdesign
A. Schnelldemontagefähige Zugangstürkonstruktion
B. Vollständige Flüssigkeitsableitungsstruktur des RTO-Ofens
C. Bodenentwässerungsplanung des RTO
Korrosionsschutztechnologie
Regenerative thermische Oxidationsanlagen (RTO-Anlagen) haben sich in den letzten Jahren als eine der effektivsten Methoden zur Behandlung organischer Abgase etabliert und finden breite Anwendung. Dies hat jedoch auch zahlreiche dringende Herausforderungen aufgezeigt, die Innovationen erfordern: die Balance zwischen Investitions- und Betriebskosten von RTO-Anlagen und der Auswahl korrosionsbeständiger Konstruktionsmaterialien sowie die Korrosionstoleranz.
Nach jahrelanger Entwicklungsarbeit und umfangreichen Experimenten hat RP Techniek BV eine umfassende Korrosionsschutzlösung entwickelt. Diese beinhaltet die Abgasstrom- und Prozesssteuerung, einschließlich der Kontrolle des Chlor- und Wassergehalts, der Vorwärmung der Zuluft, der Erwärmung der Spülluft, des Betriebs des Rotationsmotors mit reduzierter Frequenz und der Reduzierung der Anzahl der Regenerativsteine. Details sind in der Abbildung rechts dargestellt.
Stickstoffarme Technologie
SNCR
Die SNCR-Denitrifikation bietet zahlreiche Vorteile: Sie ist eine saubere Technologie, die keine festen oder flüssigen Schadstoffe oder Nebenprodukte erzeugt und somit Sekundärverschmutzung vermeidet. Dank des Verzichts auf teure Katalysatoren ist sie wirtschaftlich, was zu geringeren Investitions- und Betriebskosten führt. Das System ist einfach aufgebaut und besteht im Wesentlichen aus einem Reduktionsmittellager und -einspritzsystem mit Tanks, Pumpen, Einspritzlanzen sowie den erforderlichen Rohrleitungen und Instrumenten. Aufgrund der geringen Anforderungen an die Ausrüstung kann SNCR während einer routinemäßigen Wartungsperiode mit einer kurzen Stillstandsdauer von ca. 15 Tagen installiert werden, wodurch die Auswirkungen auf den Betrieb minimiert werden.
Schematische Darstellung des SNCR-Denitrifikationsprozesses
SCR
Das SCR-System umfasst den Abgaskanal, den SCR-Reaktor, den Katalysator, das Ammoniak-Einspritzsystem, das Lager- und Versorgungssystem für das Denitrifikationsmittel, das Wartungs- und Steuerungssystem sowie die elektrische Anlage. Die in SCR-Systemen verwendeten Katalysatoren basieren zumeist auf TiO₂, wobei V₂O₅, V₂O₅-WO₃ oder V₂O₅-MoO₃ als aktive Bestandteile dienen. Sie werden in drei Bauformen hergestellt: Waben-, Platten- oder Wellenform. SCR-Katalysatoren für die Rauchgasentstickung lassen sich in Hochtemperaturkatalysatoren (345 °C bis 590 °C), Mitteltemperaturkatalysatoren (260 °C bis 380 °C) und Niedertemperaturkatalysatoren (80 °C bis 300 °C) einteilen. Unterschiedliche Katalysatoren weisen unterschiedliche optimale Reaktionstemperaturen auf.
Diagramm der SCR-Denitrifikationsanlage
RTO+SNCR-Betriebsschnittstelle
RTO+SCR-Betriebsschnittstelle
Optimierung des Ammoniak-Einspritzsystems
Ein Gegendruckventil dient zur Regulierung des Ausgangsdrucks der Ammoniakpumpe. Nach der Druckeinstellung sind keine weiteren Modifikationen erforderlich, was eine vereinfachte Installation der Anlage ermöglicht.
