شستشوی قلیایی + شستشو با آب + RCO برای تولید مواد شیمیایی ریز ارگانوفلورین و پلی اکریلات، کاهش VOC

01 — پیشینه صنعت و تصمیم RCO در مقابل RTO

تولید چند محصولی مواد شیمیایی مرغوب: سه دلیل خاص برای جایگزینی RCO به جای RTO در این کاربرد

مواد شیمیایی مرغوب، بخشی با فناوری پیشرفته هستند که شامل داروسازی، مواد شیمیایی کشاورزی، واسطه‌های رنگی، افزودنی‌های غذایی و مواد با عملکرد بالا می‌شود. تولید با مسیرهای سنتز چند مرحله‌ای، استفاده متنوع از حلال و مقادیر کم تولید با ارزش محصول بالا مشخص می‌شود. شرکت مورد مطالعه در این مطالعه موردی، یک شرکت فناوری پیشرفته استانی با ظرفیت تولید سالانه 90،000 تن محصولات شیمیایی ارگانوفلورین و 250،000 تن محصولات پلیمری پلی اکریلات است که دارای یک پایگاه تولید ارگانوفلورین، پایگاه تولید پلیمریزاسیون اکریلات و پایگاه تولید مواد باتری لیتیومی است. محصولات ارگانوفلورین آن (از جمله مواد شیمیایی کشاورزی ارگانوفلورین، واسطه‌های دارویی و مونومرهای فلوئوردار) و محصولات پلی اکریلات (چسب‌های پراکنده، پلیمرهای امولسیونی) به بازارهای مواد تخصصی با رشد قابل توجه ناشی از مقررات خدمت می‌کنند.

انتخاب فناوری تعیین‌کننده در این پروژه، انتخاب RCO (اکسیدکننده کاتالیزوری احیاکننده) به جای RTO (اکسیدکننده حرارتی احیاکننده) است. خلاصه تجربه به صراحت سه دلیل را مستند می‌کند:

۰۲ — مشخصات آلودگی

گازهای خروجی چند منبعی مواد شیمیایی ریز: ۵۰۰ میلی‌گرم بر نیوتن متر مکعب NMHC، گازهای اسیدی، گونه‌های مختلف حلال و طبقه‌بندی منطقه ضد انفجار

گاز خروجی به طور همزمان از چندین منبع سرچشمه می‌گیرد: خروجی پمپ خلاء از کارگاه‌های راکتور ارگانوفلورین، گاز زائد راکتور، انتشارات تنفسی محوطه مخزن، گاز خروجی کارگاه و محوطه مخزن، و گاز خروجی تصفیه‌خانه فاضلاب. همه جریان‌ها در یک منیفولد جمع‌آوری مشترک ترکیب شده و به عنوان یک جریان گاز ترکیبی تصفیه می‌شوند. حجم گاز استاندارد: 20000 نیوتن متر مکعب در ساعت؛ حجم فرآیند: 22196 نیوتن متر مکعب در ساعت در دمای 30 درجه سانتیگراد. توان فن: 55 کیلووات؛ فشار فن: 5000 پاسکال؛ قطر کانال: φ700 میلی‌متر. میزان O₂: 21% واقعی/مبنا. رطوبت: 40%.

مشخصات VOC نشان‌دهنده تنوع مسیرهای سنتز شیمیایی ظریف است: سیکلوهگزان، استون، استرها، پلی‌ال‌ها و چندین گونه حلال دیگر. هیچ آروماتیک سری بنزن (بنزن، تولوئن، زایلن) به عنوان گونه‌های اصلی در گاز اولیه ذکر نشده است، اگرچه محدودیت‌های خروجی، محدودیت‌های بنزن، تولوئن و زایلن را مشخص می‌کنند، که نشان می‌دهد مقادیر ناچیزی از واکنش‌های جانبی شیمی فرآیند وجود دارد. کل NMHC 500 میلی‌گرم بر نیوتن متر مکعب است - غلظت متوسط، زیر آستانه خودگرمایی RTO اما مناسب برای اکسیداسیون کاتالیزوری RCO. جزء گاز خروجی تصفیه‌خانه فاضلاب حاوی کلریدهای سولفید و سایر گونه‌های اسیدی است که قبل از RCO نیاز به پیش‌تصفیه شستشوی قلیایی دارند.

طبقه بندی منطقه ضد انفجار محدودیت حیاتی سایت است: منطقه تولید ارگانوفلورین و مخزن مربوطه طبق دستورالعمل EU ATEX 2014/34/EU به عنوان مناطق ضد انفجار طبقه‌بندی می‌شوند. این طبقه‌بندی، تجهیزات احتراق شعله باز (از جمله مشعل‌های گاز طبیعی RTO که در دمای ≥760 درجه سانتیگراد با شعله پیلوت کار می‌کنند) را در این مناطق یا در مکان‌های مجاور بدون بررسی مهندسی ایمنی خاص ممنوع می‌کند. مکانیسم اکسیداسیون کاتالیزوری بدون شعله RCO (گرمکن الکتریکی کاتالیزور را به دمای >300 درجه سانتیگراد می‌رساند؛ اکسیداسیون به صورت کاتالیزوری و بدون شعله انجام می‌شود) با مجاورت منطقه ضد انفجار سازگار است و آن را به تنها فناوری اکسیداسیون حرارتی مناسب برای این نصب تبدیل می‌کند.

03 — توضیح فناوری RCO

چگونه اکسیداسیون کاتالیزوری احیاکننده (RCO) بدون شعله باز، VOCهای >95% را در دمای >300 درجه سانتیگراد از بین می‌برد؟

اکسیداسیون کاتالیزوری احیاکننده (RCO) از یک کاتالیزور برای کاهش انرژی فعال‌سازی واکنش اکسیداسیون ترکیبات آلی استفاده می‌کند و امکان تخریب کامل را در دماهای 260 تا 400 درجه سانتیگراد به جای 760 تا 850 درجه سانتیگراد مورد نیاز برای اکسیداسیون حرارتی (غیر کاتالیزوری) فراهم می‌کند. شیمی اکسیداسیون همانند RTO است:

کاتالیزور یک مسیر واکنش جایگزین با انرژی فعال‌سازی پایین‌تر فراهم می‌کند و اجازه می‌دهد واکنش در دمای ۳۰۰ درجه سانتی‌گراد به جای ۷۶۰ درجه سانتی‌گراد ادامه یابد. ساختار سیستم RCO، طرح RTO سه بستری را منعکس می‌کند و از همان اصل احیاکننده ذخیره‌سازی حرارتی سرامیکی برای بازیابی ≥۹۵۱TP۳T از گرمای واکنش و پیش‌گرمایش گاز خام ورودی استفاده می‌کند. تفاوت این است که محفظه احتراق RTO با یک بستر کاتالیزور در RCO جایگزین شده است و دمای احتراق با دمای فعال‌سازی کاتالیزور جایگزین شده است.

جریان گاز از طریق RCO به شرح زیر است: گاز از بستر ذخیره‌سازی حرارتی سرامیکی احیاکننده که از قبل گرم شده است عبور می‌کند و از دمای محیط تا تقریباً 300 درجه سانتیگراد بالا می‌رود؛ گاز از قبل گرم شده با کاتالیزور تماس می‌گیرد، جایی که واکنش اکسیداسیون VOC به صورت کاتالیزوری در سطح کاتالیزور پیش می‌رود؛ محصولات اکسیداسیون داغ (CO₂، H₂O، گرما) از بستر کاتالیزور خارج شده و از بستر ذخیره‌سازی حرارتی سرامیکی دوم عبور می‌کنند و گرمای خود را برای پیش‌گرمایش چرخه بعدی گاز ورودی منتقل می‌کنند. بخاری الکتریکی (400 کیلووات نصب شده؛ 150 کیلووات در زمان راه‌اندازی؛ 420 کیلووات در زمان شروع سرد) گرمایش اولیه را برای رساندن سیستم به دمای عملیاتی کاتالیزور فراهم می‌کند، پس از آن واکنش کاتالیزوری گرمازا دما را بدون نیاز به انرژی خارجی (با غلظت کافی VOC) حفظ می‌کند.

مقایسه RCO و RTO در یک نگاه

04 — راهکار درمانی

شستشوی قلیایی + شستشو با آب + RCO: پیش‌تصفیه از کاتالیزور محافظت می‌کند؛ RCO اکسیداسیون بدون شعله و ایمن در برابر انفجار را امکان‌پذیر می‌سازد

زنجیره فرآیند سه مرحله‌ای، فلسفه پیش تصفیه خود را از کاربرد RTO دارویی (مورد ۲۲) منعکس می‌کند، اما در مرحله اکسیداسیون نهایی، RCO را جایگزین RTO می‌کند. مراحل پیش تصفیه، کاتالیزور RCO را از اجزای گاز اسیدی و مواد آلی محلول در آب که می‌توانند به سطح کاتالیزور آسیب برسانند یا آن را غیرفعال کنند، محافظت می‌کند. سپس RCO تخریب VOC را در دمای بالای ۳۰۰ درجه سانتیگراد بدون شعله باز که طبقه‌بندی منطقه ضد انفجار آن را ممنوع کرده است، فراهم می‌کند.

مرحله 1: شستشوی قلیایی (حذف گاز اسیدی)

گاز از تمام منابع جمع‌آوری وارد مرحله شستشوی قلیایی می‌شود. گازهای خروجی تصفیه‌خانه فاضلاب حاوی کلریدهای سولفید و گونه‌های اسیدی حاصل از تصفیه بیولوژیکی هستند. این اجزای گاز اسیدی، در صورت رسیدن به کاتالیزور RCO، با اشغال مکان‌های فعال با ترکیبات گوگرد یا کلر، سطح کاتالیزور را مسموم می‌کنند. شستشوی قلیایی این اجزا را با جذب در محلول NaOH حذف می‌کند و از کاتالیزور محافظت می‌کند. شستشوی قلیایی همچنین پیش‌تصفیه خط اول برای هرگونه گاز اسیدی تولید شده در فرآیندهای کارگاهی ارگانوفلورین است.

مرحله ۲: شستشو با آب (مواد آلی محلول در آب و مدیریت رطوبت)

گاز پس از شستشوی قلیایی، برای حذف بیشتر ترکیبات آلی محلول در آب و مدیریت رطوبت، وارد مرحله شستشوی با آب می‌شود. رطوبت بالای موجود در گاز ترکیبی (40%) می‌تواند با رقابت با جذب VOC روی جایگاه‌های فعال کاتالیزور و با افزایش واکنش‌های هیدرولیز که شیمی سطح کاتالیزور را تخریب می‌کنند، فعالیت کاتالیزور RCO را کاهش دهد. شستشوی با آب، همراه با تنظیم دما قبل از ورودی RCO (نیاز به ورودی ≤40 درجه سانتیگراد)، تضمین می‌کند که گاز با دما و رطوبت صحیح وارد بستر کاتالیزور می‌شود.

گاز ترکیبی از تمام منابع (فن، محوطه مخزن، کارگاه، فاضلاب) از طریق یک منیفولد که شامل گاز فن و اتاق تهویه، محوطه مخزن و گاز خروجی ساختمان است، به یک هدر مشترک جمع‌آوری گاز جمع‌آوری می‌شود. به دلیل وجود گازهای خروجی فاضلاب حاوی گروه‌های اسیدی (کلریدهای سولفید)، از طریق شستشوی قلیایی و شستشوی آب، پیش‌تصفیه می‌شود. تحت تأثیر فن، گاز به سرعت مدار ورودی را پر می‌کند، سپس در جهت ورودی از پایین به بالا و خروجی به منطقه اسکرابر بریده می‌شود. در سطح بسته‌بندی، اجزای گازی از مایع NaOH جدا می‌شوند، گاز اسیدی توسط مایع اسکرابر قلیایی جذب شده و به سمت پایین به مخزن مایع جریان می‌یابد. در قسمت اسپری بالای بسته‌بندی، گاز به طور یکنواخت بالا می‌رود و وارد یک لایه اسپری از مواد اسپری می‌شود. در قسمت اسپری، گاز و مایع به طور یکنواخت توزیع شده و از طریق فرآیند منطقه اسپری با هم تماس نزدیک دارند. جاذب، مه‌های اسپری باقیمانده را کنترل می‌کند. گاز به قسمت اسپری بالایی بالا می‌رود و سپس وارد یک حذف‌کننده مه می‌شود. از طریق عملکرد غبارگیر و نیروی جاذبه، مه اسپری تشکیل شده در بخش اسپری حذف می‌شود و آب جدا شده در امتداد دیواره داخلی جاذب به سمت پایین و به سمت مخزن ذخیره دوغاب جریان می‌یابد. گاز از دومین غبارگیر خنک‌کننده با چگالی‌های اسپری مختلف عبور می‌کند. فشار اسپری در دو بخش متفاوت است، غلظت اسپری کل محدوده اسپری را در آنجا پوشش می‌دهد و گاز جاذب مایع می‌تواند از این طریق پایدار نگه داشته شود. از طریق جریان هوای کنترل‌شده و زمان پر شدن در این فرآیند، گاز در اینجا حذف و ته‌نشین می‌شود تا در نهایت دوباره وارد سیستم احتراق گرمایشی RCO شود. غلظت تصفیه‌شده پس از شستشوی آب نسبتاً پایدار است و گاز می‌تواند به سطوح انتشار برسد.

مرحله ۳: RCO (اکسیدکننده کاتالیزوری احیاکننده، >300°C)

گاز از پیش تصفیه شده وارد RCO می‌شود. گرمکن الکتریکی، سیستم را در هنگام راه‌اندازی به دمای عملیاتی کاتالیزور (>300 درجه سانتیگراد) می‌رساند. در طول تولید حالت پایدار با غلظت 500 میلی‌گرم بر نیوتن متر مکعب NMHC، اکسیداسیون کاتالیزوری گرمازا، گرمای ورودی را برای حفظ دمای کاتالیزور فراهم می‌کند و بار گرمکن الکتریکی را کاهش یا حذف می‌کند. پارامترهای کلیدی RCO: جریان پردازش 20،000 متر مکعب در ساعت؛ دمای ورودی ≤40 درجه سانتیگراد؛ راندمان پردازش >95%؛ راندمان حرارتی >95%؛ دمای کاتالیزور >300 درجه سانتیگراد؛ حجم کاتالیزور 3.1 متر مکعب؛ ظرفیت احتراق 2،100،000 کیلوکالری در ساعت؛ توان گرمکن الکتریکی 400 کیلووات؛ انرژی راه‌اندازی 150 کیلووات ساعت؛ انرژی شروع سرد 420 کیلووات ساعت؛ افت فشار سیستم <3000 پاسکال؛ وزن تجهیزات 80 تن؛ مساحت اشغالی 30×7 متر.

⭐ RCO از اکسیداسیون کاتالیزوری بدون شعله استفاده می‌کند - مناسب برای مناطق ضد انفجار که در آنها RTO با شعله باز ممنوع است.

مشخصات تجهیزات

۰۵ — مزایای اصلی

پنج دلیل برای اینکه RCO انتخاب مناسبی برای کاربردهای VOC در منطقه ضد انفجار شیمیایی ظریف است

• ✓
  اکسیداسیون کاتالیزوری بدون شعله تنها روش عملیات حرارتی سیستم باز مناسب برای مناطق ضد انفجار است: دستورالعمل ATEX 2014/34/EU الزام می‌کند که تمام تجهیزات موجود در مناطق ضد انفجار، به گونه‌ای طراحی و تأیید شوند که از احتراق اتمسفرهای انفجاری جلوگیری کنند. مشعل‌های RTO که در دمای ≥760 درجه سانتیگراد با شعله پیلوت پیوسته کار می‌کنند، ذاتاً قادر به برآورده کردن گواهینامه تجهیزات ATEX برای مناطق خطرناک منطقه 1 یا منطقه 2 نیستند. بخاری برقی RCO (که می‌تواند برای طبقه‌بندی ATEX Ex-d یا Ex-e مشخص شود) و بستر کاتالیزوری (که هیچ منبع احتراق داخلی ندارد) می‌توانند به گونه‌ای طراحی شوند که با الزامات ATEX برای نصب در منطقه 2 مطابقت داشته باشند. برای هر تأسیسات شیمیایی ظریف که سیستم تصفیه VOC باید در داخل یا مجاور مناطق خطرناک طبقه‌بندی شده قرار گیرد، RCO تنها گزینه فناوری اکسیداسیون حرارتی احیاکننده است.
• ✓
  دمای عملیاتی پایین‌تر (۳۰۰ درجه سانتیگراد در مقابل ۷۶۰ درجه سانتیگراد) که به طور قابل توجهی انرژی راه اندازی و اتلاف حرارت در حالت پایدار را کاهش می‌دهد: بخاری برقی RCO در هنگام راه‌اندازی باید دمای بسترهای سرامیکی و کاتالیزور را تنها به ۳۰۰ درجه سانتیگراد برساند، در حالی که دمای محفظه احتراق یک RTO برابر با ۷۶۰ درجه سانتیگراد است. در دمای ۳۰۰ درجه سانتیگراد، اتلاف گرما از سیستم به محیط به طور قابل توجهی کمتر از دمای ۷۶۰ درجه سانتیگراد است (اتلاف گرما با اختلاف دما نسبت به محیط سنجیده می‌شود)، که باعث کاهش انرژی ورودی حالت پایدار مورد نیاز برای جبران این اتلاف‌ها می‌شود. این امر RCO را به ویژه در دوره‌های بار جزئی که غلظت VOC برای حفظ کامل دمای کاتالیزور از طریق گرمای واکنش گرمازا به تنهایی کافی نیست، مقرون به صرفه می‌کند.
• ✓
  مراحل شستشوی قلیایی و آب قبل از RCO، کاتالیزور را از مسمومیت محافظت کرده و عمر مفید آن را افزایش می‌دهد: کاتالیزور RCO (معمولاً از فلزات گرانبها یا اکسید فلزات که بر روی یک حامل سرامیکی قرار گرفته‌اند) به غیرفعال شدن توسط ترکیبات گوگرد، ترکیبات کلرید و آلاینده‌های آلی با نقطه جوش بالا که روی سطح کاتالیزور رسوب می‌کنند و مکان‌های فعال را مسدود می‌کنند، حساس است. شستشوی قلیایی، گازهای سولفید و کلرید اسیدی را قبل از رسیدن به کاتالیزور از گازهای خروجی تصفیه‌خانه فاضلاب حذف می‌کند؛ شستشوی آبی، مواد آلی محلول در آب را حذف می‌کند. این مراحل پیش‌تصفیه در کنار هم، تضمین می‌کنند که گاز ورودی به کاتالیزور RCO نسبتاً تمیز و خشک است و عمر مفید کاتالیزور را از ۱ تا ۲ سال معمول بدون پیش‌تصفیه به ۳ تا ۵ سال با پیش‌تصفیه کافی افزایش می‌دهد.
• ✓
  در غلظت NMHC معادل ۵۰۰ میلی‌گرم بر متر مکعب، آستانه خودگرمایی RCO در دمای ۳۰۰ درجه سانتیگراد قابل دستیابی است - در بار تولید عادی نیازی به سوخت خارجی نیست: آستانه خودگرمایی برای RCO (حداقل غلظت VOC که در آن، گرمای گرمازای کاتالیزوری آزاد شده برای حفظ دمای کاتالیزور بدون ورودی بخاری الکتریکی خارجی کافی است) تقریباً ۸۰۰ تا ۱۲۰۰ میلی‌گرم بر نیوتن متر مکعب برای مخلوط‌های حلال شیمیایی ریز معمولی در دمای ۳۰۰ درجه سانتیگراد است. در غلظت ورودی ۵۰۰ میلی‌گرم بر نیوتن متر مکعب در این نصب، سیستم نزدیک یا در مرز خودگرمایی کار می‌کند: بخاری الکتریکی مقداری برق اضافی برای حفظ دمای کاتالیزور فراهم می‌کند. مصرف واقعی برق ۳۶ کیلووات ساعت بر ساعت است - که به طور قابل توجهی کمتر از ظرفیت ۴۰۰ کیلووات بخاری با بار کامل است، که تأیید می‌کند واکنش گرمازای کاتالیزوری به طور قابل توجهی در حفظ دما نقش دارد. در مقایسه با یک RTO که در این غلظت VOC به سوخت کمکی ثابت نیاز دارد، اقتصاد انرژی RCO به طور قابل توجهی بهتر است.
• ✓
  حذف VOC با روش 97.6% از یک گاز خروجی شیمیایی ریز با منبع چندگانه و اجزای متعدد، اثربخشی RCO را در پروفایل‌های مختلف حلال نشان می‌دهد: ورودی ۵۰۰ میلی‌گرم بر نیوتن متر مکعب با خروجی ۱۲ میلی‌گرم بر نیوتن متر مکعب (حذف ۹۷.۶۱TP3T) شامل مخلوطی بسیار متنوع از VOC است: سیکلوهگزان، استون، استرها، پلی‌ال‌ها و چندین گونه دیگر از مسیرهای سنتز مختلف در همان مرکز تولید. هر یک از این ترکیبات سینتیک اکسیداسیون کاتالیزوری و رفتار جذب متفاوتی روی سطح کاتالیزور دارند. دستیابی به راندمان کلی حذف >۹۵۱TP3T در کل این مخلوط در دمای ۳۰۰ درجه سانتیگراد تأیید می‌کند که فرمولاسیون کاتالیزور به طور مناسب برای مشخصات خاص VOC این کاربرد شیمیایی ظریف انتخاب شده است.

۶ — نتایج عملیاتی

عملکرد تأیید شده: NMHC <15 mg/Nm³ آنلاین، درجه B وضعیت سازمانی، کاهش VOC به میزان 345 تن در سال

پس از راه‌اندازی، داده‌های پایش آنلاین VOC به طور مداوم زیر ۱۵ میلی‌گرم بر متر مکعب را نشان می‌دهد که الزامات مجوز محلی مربوطه یعنی ۶۰ میلی‌گرم بر متر مکعب را برآورده می‌کند. این تأسیسات به رتبه‌بندی انتشار سازمانی درجه B دست یافته است. هزینه عملیاتی سالانه در ۸۰۰۰ ساعت عملیاتی: برق با ۲۹ یوان بر ساعت (۳۶ کیلووات ساعت بر ساعت با ۰.۸ یوان بر کیلووات ساعت) = تقریباً ۲۳۲۰۰۰ یوان؛ هوای فشرده با ۱۲ یوان بر ساعت (۶۰ متر مکعب بر ساعت با ۰.۲ یوان بر متر مکعب) = تقریباً ۹۶۰۰۰ یوان؛ در مجموع تقریباً ۳۲۸۰۰۰ یوان در سال (۳۲۸۰۰۰ یوان).

07 — هشدارهای اجرایی

درس‌های حیاتی مهندسی و عملیاتی برای کاربردهای RCO شیمیایی ظریف

• 🚫
  مسمومیت کاتالیزور برگشت‌ناپذیر است - مراحل پیش‌تصفیه با شستشوی قلیایی و شستشوی با آب باید همیشه به درستی انجام شود: اگر ترکیبات سولفید یا کلرید از گاز خروجی فاضلاب به مقدار قابل توجهی به کاتالیزور RCO برسند، به طور دائم مکان‌های فعال را اشغال می‌کنند و فعالیت کاتالیزور را به گونه‌ای کاهش می‌دهند که با احیا قابل برگشت نیست. پس از مسموم شدن کاتالیزور، باید آن را با هزینه قابل توجه و با زمان از کارافتادگی طولانی جایگزین کرد. مراحل شستشوی پیش تصفیه باید به عنوان تجهیزات ایمنی حیاتی برای کاتالیزور RCO حفظ شوند، نه صرفاً به عنوان مراحل کاهش انتشار. pH خروجی شستشوی قلیایی را به طور مداوم کنترل کنید و غلظت NaOH را هفتگی بررسی کنید. هرگونه وقفه در تأمین NaOH که اجازه می‌دهد گاز خروجی فاضلاب تصفیه نشده به کاتالیزور برسد، خطر مسمومیت مستقیم کاتالیزور را نشان می‌دهد.
• ⚠️
  حلال‌های هالوژنه که از طریق مسیرهای جدید تولید وارد جریان گاز می‌شوند، کاتالیزور RCO را مسموم می‌کنند - هرگز مسیرهای سنتز جدید با استفاده از حلال‌های کلردار یا فلوئوردار را بدون بررسی مهندسی نپذیرید: کاتالیزور RCO در این تأسیسات برای مشخصات گاز فعلی (سیکلوهگزان، استون، استرها، پلی‌ال‌ها - بدون حلال‌های هالوژنه) فرموله شده است. اگر یک مسیر سنتز جدید که حلال‌های کلردار (DCM، کلروفرم) یا حلال‌های فلوئوردار (HCFC، HFC) را به برنامه تولید اضافه کند، حلال‌های هالوژنه به کاتالیزور می‌رسند (با دور زدن شستشوی قلیایی که H₂S و گازهای اسیدی را حذف می‌کند اما حلال‌های هالوژنه خنثی را حذف نمی‌کند) و کاتالیزور را به طور برگشت‌ناپذیر غیرفعال می‌کنند. یک روش مدیریت تغییر باید مستلزم بررسی مهندسی هر گونه حلال جدید قبل از ورود به سیستم جمع‌آوری گاز باشد.
• ⚠️
  فعالیت کاتالیزور RCO باید به صورت دوره‌ای پایش شود و کاتالیزور قبل از اینکه فعالیت آن به زیر آستانه کارایی برسد، به طور پیشگیرانه تعویض شود: برخلاف بستر ذخیره‌سازی حرارتی سرامیکی یک RTO (که از نظر شیمیایی غیرفعال نمی‌شود)، کاتالیزور RCO به تدریج فعالیت خود را از دست می‌دهد زیرا مکان‌های فعال آن توسط محصولات واکنش و آلاینده‌های ناچیز در طول زمان اشغال می‌شوند. این یک مکانیسم تخریب طبیعی است، نه یک نقص سیستم. عمر مفید کاتالیزور معمولاً 3 تا 5 سال با پیش‌تصفیه کافی است. فعالیت کاتالیزوری را به طور غیرمستقیم با ردیابی رابطه بین مصرف بخاری برقی (به عنوان جایگزین سهم کاتالیزور در حفظ دما) و غلظت VOC خروجی در طول زمان رصد کنید. هنگامی که مصرف بخاری در غلظت ورودی VOC معین افزایش می‌یابد (نشان می‌دهد که کاتالیزور گرمای گرمازای کمتری تولید می‌کند) و/یا هنگامی که NMHC خروجی شروع به افزایش می‌کند، قبل از اینکه غلظت خروجی به حد مجاز نزدیک شود، تعویض کاتالیزور را برنامه‌ریزی کنید.
• ⚠️
  طبقه‌بندی منطقه ATEX باید قبل از هرگونه تغییر در سیستم RCO یا تأسیسات تولیدی نزدیک آن بررسی شود: طبقه‌بندی منطقه‌ای ATEX که انتخاب فناوری RCO را توجیه می‌کرد، در زمان طراحی اولیه سیستم تعیین شده بود. اگر تغییرات بعدی در تأسیسات تولید (انبار جدید حلال، دریچه‌های جدید راکتور، تغییرات در طراحی تهویه) طبقه‌بندی منطقه‌ای یا مرزهای منطقه‌ای را تغییر دهد، وضعیت انطباق ATEX نصب RCO باید دوباره ارزیابی شود. در صورت قرار داشتن سیستم در منطقه طبقه‌بندی شده، اصلاحات در بخاری برقی، موتورهای فن یا ابزار دقیق RCO باید از قطعات جایگزین دارای گواهینامه ATEX استفاده کند، نه قطعات صنعتی استاندارد.

۸ - نکات مهندسی

چهار درس از این پروژه RCO مواد شیمیایی مرغوب

• !
  طبقه‌بندی منطقه‌ای ATEX یک محدودیت سخت است که انتخاب فناوری را قبل از هرگونه مقایسه اقتصادی یا کارایی تعیین می‌کند - RTO را نمی‌توان در مناطق ضد انفجار بدون طراحی مجدد اساسی طبقه‌بندی منطقه‌ای یا سیستم احتراق نصب کرد. تصمیم انتخاب فناوری در این پروژه با مقایسه کارایی یا هزینه RCO در مقابل RTO آغاز نشد - بلکه با محدودیت مکانی مبنی بر اینکه محل نصب یک منطقه ضد انفجار است، آغاز شد. این محدودیت، RTO را قبل از ارزیابی هر عامل دیگری از بررسی حذف می‌کند. مهندسانی که طراحی کاهش VOC را برای کاربردهای شیمیایی، پتروشیمی یا تولید حلال‌های ریز آغاز می‌کنند، باید قبل از انتخاب هرگونه فناوری تصفیه، طبقه‌بندی منطقه ATEX محل نصب مورد نظر را به عنوان اولین گام مهندسی تعیین کنند.
• 2
  RCO از نظر اقتصادی برای جریان‌های VOC غیر هالوژنه با غلظت متوسط ​​(200 تا 1500 میلی‌گرم بر نیوتن متر مکعب)، حتی خارج از مناطق ضد انفجار، نسبت به RTO ارجحیت دارد، زیرا دمای عملیاتی پایین‌تر، هزینه انرژی را کاهش می‌دهد. مزیت انرژی RCO نسبت به RTO با کاهش غلظت VOC افزایش می‌یابد: در غلظت‌های بسیار پایین (زیر ۲۰۰ میلی‌گرم بر نیوتن متر مکعب)، نه RTO و نه RCO بدون گرمای خارجی به طور مؤثر عمل نمی‌کنند؛ در غلظت‌های متوسط ​​(۲۰۰ تا ۱۵۰۰ میلی‌گرم بر نیوتن متر مکعب)، RCO در دمای ۳۰۰ درجه سانتیگراد به انرژی تکمیلی بسیار کمتری نسبت به RTO در دمای ۷۶۰ درجه سانتیگراد نیاز دارد؛ در غلظت‌های بالا (بالای ۳۰۰۰ میلی‌گرم بر نیوتن متر مکعب)، RTO می‌تواند به صورت خودگرمایی عمل کند در حالی که RCO از قبل تقریباً خودگرمایی است. نقطه تقاطعی که RTO از نظر اقتصادی نسبت به RCO ارجحیت پیدا می‌کند، تقریباً ۳۰۰۰ تا ۵۰۰۰ میلی‌گرم بر نیوتن متر مکعب است - بالاتر از آن، راندمان تخریب بالاتر RTO (≥۹۹۱TP۳T در مقابل ≥۹۵۱TP۳T) و طراحی ساده‌تر بدون کاتالیزور، دمای عملیاتی بالاتر را توجیه می‌کند.
• 3
  خطر مسمومیت کاتالیزور از گونه‌های هالوژنه و سولفید، محدودیت فنی اصلی است که کاربرد RCO را تعیین می‌کند - این خطر را قبل از تعیین RCO برای هرگونه کاربرد شیمیایی دقیق ارزیابی کنید. RCO برای این کاربرد مناسب است زیرا: (الف) گازهای اسیدی (کلریدهای سولفید) توسط شستشوی قلیایی قبل از کاتالیزور حذف می‌شوند؛ (ب) گونه‌های اصلی VOC (سیکلوهگزان، استون، استرها، پلی‌ال‌ها) محصولات احتراق مسموم‌کننده کاتالیزور تولید نمی‌کنند؛ (ج) هیچ حلال هالوژنه‌ای در برنامه تولید فعلی وجود ندارد. اگر هر یک از این سه شرط تغییر کند، طول عمر کاتالیزور RCO در معرض خطر قرار می‌گیرد. این ارزیابی باید قبل از مشخص شدن RCO انجام شود و یک رویه مدیریت تغییر باید این شرایط را در طول عمر سیستم حفظ کند.
• 4
  هزینه کل ۳۲۸۰۰۰ یوان در سال برای ۲۰۰۰۰ نیوتن متر مکعب در ساعت با راندمان ۹۷.۶۱TP3T نشان می‌دهد که RCO می‌تواند راندمان بالایی را با هزینه متوسط ​​حتی در غلظت متوسط ​​VOC بدون هزینه بسیار پایین عملیات اتوترمال با غلظت بالا ارائه دهد. هزینه ۳۲۸۰۰۰ یوان در سال (تقریباً ۴.۱ یوان به ازای هر هزار متر مکعب تصفیه شده در ساعت) بالاتر از RTO صنعت قیر است (مورد ۲۶: ۰.۶ یوان به ازای هر هزار متر مکعب در ساعت با غلظت بالای VOC) اما به طور قابل توجهی کمتر از RTO دارویی + اسکرابر (مورد ۲۲: تقریباً ۱۰ یوان به ازای هر هزار متر مکعب در ساعت با زنجیره اسکرابینگ پیچیده). هزینه RCO در غلظت متوسط ​​VOC نشان دهنده یک مصالحه منطقی بین موارد ساده اتوترمال با غلظت بالا و موارد پیچیده با غلظت پایین است که نیاز به پیش تغلیظ زئولیت دارند.

09 — سوالات متداول

کاهش ترکیبات آلی فرار RCO با مواد شیمیایی مرغوب: پاسخ به ده سوال

سوالاتی از مدیران مجوزهای زیست‌محیطی، مهندسان فرآیند و تیم‌های EHS در تأسیسات شیمیایی ظریف، ارگانوفلورین و شیمیایی ویژه که سیستم‌های کاهش RCO یا RTO VOC را تحت الزامات EU IED / ATEX / Dutch Activities Command برنامه‌ریزی می‌کنند.

آیا در یک منطقه ضد انفجار به کاهش VOC نیاز دارید؟

راهکارهای RCO و RTO را برای کاهش VOC مواد شیمیایی مرغوب و مواد شیمیایی خاص بررسی کنید

از RCO بدون شعله برای کاربردهای شیمیایی ریز در منطقه ضد انفجار گرفته تا سیستم‌های RTO سه‌خوابه برای کاهش VOC با غلظت بالا، تیم مهندسی ما فناوری مناسب را با توجه به شیمی گاز، طبقه‌بندی منطقه و اقتصاد عملیاتی خاص شما انتخاب می‌کند.