Solutions de traitement pour l'industrie chimique fine
L'oxydant thermique régénératif (RTO) de RP Techniek BV est largement utilisé dans des industries telles que les produits pharmaceutiques, les colorants, les pesticides, les intermédiaires chimiques et les batteries à énergie nouvelle, traitant efficacement les gaz résiduaires générés lors de la production.
- Caractéristiques des gaz résiduaires : les gaz résiduaires contiennent des matières organiques azotées, des polluants organiques soufrés et chlorés, ainsi que des gaz résiduaires acides et basiques inorganiques.
- Source des gaz résiduaires : gaz issus du processus de production en atelier et gaz résiduaires collectés par la station d'épuration.
- Composants des gaz résiduaires : ammoniac, esters, hydrocarbures, composés benzéniques, chlorure d'hydrogène, sulfure d'hydrogène
- Schéma de procédé : prétraitement + RTO + SCR + désulfuration au chlore
Schéma de procédé
Pour gérer et traiter efficacement les gaz résiduaires, un procédé de traitement en plusieurs étapes est proposé. Cette approche intégrée comprend :
- Prétraitement : Cette étape élimine les grosses particules et ajuste la température et l’humidité du flux gazeux, le préparant ainsi aux étapes de traitement suivantes.
- Oxydateur thermique régénératif (RTO) : Ici, le gaz résiduaire est chauffé à haute température, oxydant les composés organiques en dioxyde de carbone et en vapeur d'eau.
- Réduction catalytique sélective (SCR) : Après le RTO, la SCR réduit les oxydes d'azote (NOx) en utilisant un catalyseur et un agent réducteur tel que l'ammoniac, les convertissant en azote et en eau.
- Désulfuration et déchloration : les dernières étapes consistent à éliminer les composés soufrés et chlorés. La désulfuration transforme le dioxyde de soufre (SO₂) en sous-produits inoffensifs, tandis que la déchloration traite des composés tels que le chlorure d’hydrogène, garantissant ainsi que les gaz émis respectent les normes environnementales strictes.
En mettant en œuvre ce processus en plusieurs étapes, le système RTO de RP Techniek BV offre une solution fiable et efficace pour le traitement des gaz résiduaires dans l'industrie de la chimie fine, renforçant la protection de l'environnement et soutenant des pratiques industrielles durables.
Procédé de traitement des COV dans l'industrie de la chimie fine
Technologies clés en matière de sécurité
La sécurité est la priorité absolue lors de la conception et de l'exploitation de nos systèmes RTO. Le programme de contrôle intégré comprend des fonctions d'autodiagnostic et un système de verrouillage de sécurité multiniveaux afin de garantir une fiabilité opérationnelle optimale. Des composants de sécurité critiques, tels que des pare-flammes, des disques de rupture et des évents d'urgence, sont installés pour prévenir tout incident dangereux. Des fonctions comme la détection de pression différentielle, le contrôle de sécurité du système de combustion et les vannes de dérivation haute température renforcent la protection du système. Dans notre entreprise, la sécurité n'est pas une simple fonctionnalité : elle est essentielle à notre fonctionnement et intégrée à chacune de nos conceptions et à tous nos processus. Les mesures spécifiques sont les suivantes :
Technologie d'intégration des systèmes de prétraitement
Avant d'être introduits dans un oxydateur thermique régénératif (OTR), les gaz d'échappement doivent subir une série de prétraitements physiques ou chimiques afin de satisfaire aux exigences d'entrée. Tous les flux d'échappement ne sont pas adaptés au traitement par OTR : la concentration en composés organiques doit rester inférieure à 251 TP3T, la limite inférieure d'explosivité, et les substances susceptibles de réagir ou de polymériser, comme le styrène, doivent être évitées afin de prévenir l'encrassement et les risques pour la sécurité. De plus, la concentration en particules doit être maintenue en dessous de 5 mg/m³, notamment en présence de contaminants collants tels que le goudron ou les brouillards de peinture. Le flux gazeux doit également présenter un débit, une température, une pression et une concentration stables, sans fluctuations importantes, pour garantir un fonctionnement continu et sûr. Le respect de ces consignes est essentiel pour maintenir une efficacité de traitement élevée et éviter les risques opérationnels.
1. La concentration des gaz d'échappement dépasse la limite inférieure d'explosivité (LIE) et ces gaz, à forte concentration, sont gazeux à température ambiante.
Comprimer les gaz d'échappement à l'aide d'un compresseur, puis les acheminer vers le RTO pour traitement en quantité mesurée.
2. La concentration des gaz d'échappement dépasse la LIE et ces gaz, à forte concentration, sont liquides à température ambiante.
Contrôlez la concentration des gaz d'échappement en les condensant dans un condenseur en fonction des propriétés des COV présents dans les composants. Choisissez un solvant présentant une forte solubilité pour absorber les gaz d'échappement à forte concentration.
3. La concentration des gaz d'échappement dépasse la LIE (limite inférieure d'explosivité).
Pour gérer les effluents dont la concentration dépasse la LIE, il convient d'abord de réduire la teneur en oxygène à l'aide de gaz inertes comme l'azote ou le CO₂ afin de ramener la concentration en dessous de la LIE, puis de procéder à une dilution supplémentaire avec de l'air jusqu'à une concentration inférieure à 251 TP3T de la LIE. Les sources d'inflammation doivent être maîtrisées ; lors de la dilution à l'air, une pulvérisation d'eau peut être utilisée pour éliminer les sources potentielles, la fréquence de renouvellement de l'eau étant fonction de la solubilité des COV. Le stockage et le rejet contrôlé via de grands réservoirs atmosphériques ou des cuves sous pression constituent également une méthode efficace.
4. Les gaz d'échappement contiennent des acides inorganiques, des bases et des sels.
Le lavage à l'acide est utilisé pour éliminer les composants alcalins, le lavage alcalin est appliqué pour neutraliser les contaminants acides et le lavage à l'eau peut éliminer les sels inorganiques du flux d'échappement.
5. Forte teneur en vapeur d'eau, condensation des gaz
Pour les gaz à forte teneur en vapeur d'eau, un système de déshumidification doit être installé. Les canalisations doivent être inclinées pour faciliter l'évacuation des gaz, en tenant compte de l'influence de la température sur la pression de vapeur saturante. Les orifices d'évacuation doivent être installés aux points bas des ventilateurs, des équipements et des cheminées, sans compromettre la dépression du système.
6. Contrôler les concentrations des gaz d'échappement à bas point d'inflammation, de l'ammoniac et des composés organiques chlorés
Il convient de contrôler la concentration des substances à bas point d'éclair afin de prévenir leur combustion au fond du lit régénératif. La teneur en composés organiques chlorés doit être réduite afin de minimiser la corrosion par l'acide chlorhydrique, par adsorption ou absorption si nécessaire. Lors du traitement des gaz résiduaires chlorés, les niveaux d'ammoniac doivent être gérés par lavage à l'eau ou à l'acide afin de prévenir le dépôt de sels d'ammonium et le colmatage du média céramique.
7. Matières visqueuses et substances à point d'ébullition élevé
La stratégie de prétraitement combine une filtration mécanique avec un rétrolavage à la vapeur automatisé pour intercepter et éliminer les contaminants, tandis qu'un conditionnement de température est appliqué pour réduire la teneur en composants visqueux et en substances à point d'ébullition élevé dans les gaz d'échappement.
8. Tampon de fluctuation de concentration
Les réservoirs tampons peuvent également servir de réservoirs à joint liquide, assurant le mélange et l'homogénéisation du flux gazeux tout en atténuant les variations de concentration.
Technologie d'intégration des systèmes post-traitement
Le système de post-traitement RTO désigne le procédé par lequel les gaz d'échappement, après avoir subi un traitement d'oxydation thermique RTO, sont soumis à une série de traitements physiques ou chimiques afin de garantir que les gaz sortant du RTO respectent les normes d'émission. L'objectif du post-traitement est de s'assurer que tous les indicateurs d'émission sont conformes aux normes.
1. Unité de lavage alcalin
Adsorption de SO₂, HCl, COCl₂.
2. Unité d'adsorption sur charbon actif
Adsorption des dioxines et autres substances soumises à des exigences d'émission particulières.
3. Unité de dénitrification
Dénitrification SNCR : efficacité <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.
Dénitrification SCR : Haute efficacité. La technologie SCR est la plus répandue au monde pour la dénitrification des gaz de combustion. Elle est utilisée dans la plupart des centrales électriques de pays et régions comme le Japon, l’Europe et les États-Unis. Elle ne produit aucun sous-produit, ne génère aucune pollution secondaire, possède une structure simple et offre une efficacité d’élimination élevée (supérieure à 901 TP3T), un fonctionnement fiable et une maintenance aisée. La technologie SCR fonctionne en injectant de l’ammoniac dans les gaz de combustion à une température d’environ 180 à 420 °C sur un catalyseur, réduisant ainsi le NOₓ en N₂ et H₂O.
Dénitrification par osmose inverse rotative (RTO) + dénitrification SNCR + dénitrification SCR = respect des normes d'émissions
La solution repose sur une technologie RTO rotative de pointe, garantissant une efficacité de purification et un rendement thermique élevés. Les eaux usées contenant 5% d'ammoniac sont directement pulvérisées dans la chambre de combustion du RTO par des pistolets atomiseurs, la température étant contrôlée entre 850 et 950 °C. Ceci crée les conditions d'une dénitrification à haute température SNCR, permettant l'élimination de 30 à 50% de NOx. Cette approche traite simultanément les eaux usées ammoniacales et effectue la dénitrification, mettant en œuvre une stratégie de « traitement des déchets par les déchets » et de « double traitement gaz-liquide », tout en réduisant la charge sur le système SCR en aval. Pour les émissions résiduelles de NOx issues du RTO, un système SCR avancé est intégré, formant un procédé de dénitrification SNCR-SCR combiné, caractérisé par une faible consommation d'énergie et un rendement élevé.
Technologie de traitement de contrôle de la cristallisation des sels d'ammonium
1. Prévention de la formation de sels d'ammonium
A. Collecte et traitement catégorisés
- Les gaz résiduaires contenant de l'ammoniac sont collectés et traités séparément, sans être mélangés aux gaz résiduaires contenant du chlore ou du soufre.
- Les gaz résiduaires contenant du chlore sont collectés et traités séparément, et ne sont pas mélangés aux gaz résiduaires contenant de l'ammoniac.
- Les gaz résiduaires contenant du soufre sont collectés et traités séparément, et ne sont pas mélangés aux gaz résiduaires contenant de l'ammoniac.
B. Mesures de prétraitement pour la réduction à la source
- Pour les gaz résiduaires contenant des traces d'ammoniac ainsi que du chlore, du soufre ou des composés organiques azotés, utiliser un lavage acide en amont + un lavage alcalin + une déshumidification pour éliminer les composants contenant de l'ammoniac et réduire la formation de sels d'ammonium.
- Pour les gaz résiduaires contenant à la fois de l'ammoniac et des traces de HCl/SO₂, appliquer un lavage alcalin en amont + une déshumidification pour éliminer les composants acides et minimiser la production de sels d'ammonium.
2. Atténuation de la formation de sels d'ammonium
Pour réduire la formation de sels d'ammonium, les canalisations en amont peuvent être chauffées par préchauffage, traçage thermique, purge à l'air chaud et isolation afin d'élever la température compte tenu de la température de décomposition des sels d'ammonium.
3. Atténuation du colmatage par les sels d'ammonium
Utilisation de céramiques régénératives résistantes au colmatage : les cinq couches supérieures de la chambre de régénération sont composées de céramique alvéolaire, tandis que la couche inférieure utilise un média céramique à larges ouvertures. Cette combinaison garantit d’excellentes performances de stockage de chaleur tout en réduisant le risque de colmatage.
4. Conception du nettoyage au sel d'ammonium RTO
A. Conception de porte d'accès à démontage rapide
B. Structure complète de drainage des liquides du four RTO
C. Conception du système de drainage inférieur du RTO
Technologie anticorrosion
Ces dernières années, les incinérateurs à oxydation thermique régénérative (OTR) ont acquis une large reconnaissance et une large application en tant que l'une des méthodes les plus efficaces de traitement des biogaz. Cette évolution a également mis en lumière de nombreux défis urgents qui nécessitent des innovations : concilier les coûts d'investissement et d'exploitation des équipements OTR avec le choix de matériaux de structure résistants à la corrosion et leur tolérance à celle-ci.
Après des années de travail acharné et d'expérimentation poussée, RP Techniek BV a mis au point une solution anticorrosion complète. Celle-ci englobe la maîtrise des gaz résiduaires, de la source au procédé, incluant le contrôle des teneurs en chlore et en eau ; le préchauffage de l'air d'admission ; le chauffage de l'air de purge ; le fonctionnement du moteur rotatif à fréquence réduite ; et la diminution du nombre de briques régénératrices. Les détails sont présentés dans le schéma ci-contre.
Technologie à faible teneur en azote
SNCR
La dénitrification SNCR offre de multiples avantages : c’est une technologie propre qui ne génère ni polluants solides ou liquides, ni sous-produits, évitant ainsi la pollution secondaire ; elle présente une bonne rentabilité grâce à l’absence de catalyseurs coûteux, ce qui réduit les coûts d’investissement et d’exploitation ; et le système est simple : il se compose principalement d’un système de stockage et d’injection de réducteur, comprenant des réservoirs, des pompes, des lances d’injection, ainsi que la tuyauterie et l’instrumentation nécessaires. Grâce à ses exigences matérielles réduites, le système SNCR peut être installé lors d’une opération de maintenance courante, avec une durée d’arrêt d’environ 15 jours, minimisant ainsi l’impact sur les opérations.
Schéma du procédé de dénitrification SNCR
SCR
Le système SCR comprend la cheminée, le réacteur SCR, le catalyseur, le système d'injection d'ammoniac, le système de stockage et d'alimentation en agent de dénitrification, le système d'instrumentation et de contrôle de la maintenance, ainsi que le système électrique. Les catalyseurs utilisés en SCR sont principalement à base de TiO₂, avec V₂O₅, V₂O₅-WO₃ ou V₂O₅-MoO₃ comme ingrédients actifs. Ils sont fabriqués sous trois formes : alvéolaire, plaque ou ondulée. Les catalyseurs SCR utilisés pour la dénitrification des gaz de combustion peuvent être classés en catalyseurs haute température (345 °C à 590 °C), catalyseurs moyenne température (260 °C à 380 °C) et catalyseurs basse température (80 °C à 300 °C). Chaque catalyseur possède sa propre température de réaction optimale.
Schéma de l'unité de dénitrification SCR
Interface de fonctionnement RTO+SNCR
Interface de fonctionnement RTO+SCR
optimisation du système d'injection d'ammoniac
Une soupape de contre-pression permet de réguler la pression de sortie de la pompe à ammoniac. Une fois la pression ajustée, aucune modification n'est nécessaire, ce qui simplifie l'installation sur le châssis.
