Behandelingsoplossingen voor de fijnchemische industrie
De RP Techniek BV Regeneratieve Thermische Oxidator (RTO) wordt veelvuldig gebruikt in industrieën zoals de farmaceutische industrie, de verf-, pesticiden-, chemische tussenproducten- en de nieuwe energiebatterijsector, en behandelt op effectieve wijze de procesafvalgassen die tijdens de productie ontstaan.
- Kenmerken van het afvalgas: het afvalgas bevat stikstofhoudende organische stoffen, zwavel- en chloorhoudende organische verontreinigingen en anorganisch zuur-base afvalgas.
- Bron van afvalgas: restgassen van het productieproces in de werkplaats en afvalgas opgevangen door de rioolwaterzuiveringsinstallatie.
- Afvalgascomponenten: ammoniak, esters, koolwaterstoffen, benzeenverbindingen, waterstofchloride, waterstofsulfide
- Processchema: voorbehandeling + RTO + SCR + ontzwaveling met chloor
Processchema
Om afvalgas effectief te beheren en te behandelen, wordt een meertrapsbehandelingsproces voorgesteld. Deze geïntegreerde aanpak bestaat uit:
- Voorbehandeling: In deze fase worden grote deeltjes verwijderd en worden de temperatuur en vochtigheid van de gasstroom aangepast, ter voorbereiding op de volgende behandelingsfasen.
- Regeneratieve thermische oxidator (RTO): Hierbij wordt het afvalgas tot hoge temperaturen verhit, waardoor organische verbindingen worden geoxideerd tot kooldioxide en waterdamp.
- Selectieve katalytische reductie (SCR): Na de RTO reduceert SCR stikstofoxiden (NOx) met behulp van een katalysator en een reductiemiddel zoals ammoniak, waardoor deze worden omgezet in stikstof en water.
- Ontzwaveling en dechlorering: De laatste stappen zijn gericht op het verwijderen van zwavel- en chloorverbindingen. Ontzwaveling zet zwaveldioxide (SO₂) om in onschadelijke bijproducten, terwijl dechlorering verbindingen zoals waterstofchloride behandelt, zodat het uitgestoten gas voldoet aan strenge milieunormen.
Door dit meerstappenproces te implementeren, levert het RP Techniek BV RTO-systeem een betrouwbare en efficiënte oplossing voor de behandeling van afvalgassen in de fijnchemische industrie, waarmee de milieubescherming wordt verbeterd en duurzame industriële praktijken worden ondersteund.
VOC-behandelingsproces in de fijnchemische industrie
Belangrijke veiligheidstechnologieën
Veiligheid is de fundamentele prioriteit bij het ontwerp en de werking van onze RTO-systemen. Het geïntegreerde besturingsprogramma omvat zelfdiagnose en meerlaagse veiligheidsvergrendeling om de operationele betrouwbaarheid te garanderen. Kritische veiligheidscomponenten – waaronder vlamdovers, breekplaten en noodontluchting – zijn geïnstalleerd om gevaarlijke incidenten te voorkomen. Functies zoals drukverschildetectie, veiligheidsregeling van het verbrandingssysteem en hogetemperatuur-bypasskleppen versterken de systeembeveiliging verder. Bij ons is veiligheid niet zomaar een kenmerk – het is onze levensader, ingebed in elk ontwerp en proces. De specifieke maatregelen zijn als volgt:
Integratietechnologie voor voorbehandelingssystemen
Uitlaatgassen moeten een reeks fysische of chemische voorbehandelingsprocessen ondergaan om aan de inlaatvereisten te voldoen voordat ze een regeneratieve thermische oxidator (RTO) binnenkomen. Niet alle uitlaatgasstromen zijn geschikt voor RTO-behandeling: de organische concentratie moet onder de onderste explosiegrens van 25% blijven en stoffen die gevoelig zijn voor reactie of polymerisatie – zoals styreen – moeten worden vermeden om vervuiling en veiligheidsrisico's te voorkomen. Bovendien moet het deeltjesgehalte onder de 5 mg/m³ blijven, vooral wanneer kleverige verontreinigingen zoals teer of verfnevel aanwezig zijn. De gasstroom moet ook een stabiele stroom, temperatuur, druk en concentratie vertonen zonder significante schommelingen om een continue en veilige werking te garanderen. Het naleven van deze richtlijnen is essentieel om een hoge behandelingsefficiëntie te behouden en operationele gevaren te voorkomen.
1. De uitlaatgasconcentratie overschrijdt de onderste explosiegrens (LEL) en het uitlaatgas met hoge concentratie is gasvormig bij kamertemperatuur.
Pers de uitlaatgassen samen met een compressor en lever ze vervolgens in een afgemeten hoeveelheid aan de RTO voor behandeling.
2. De uitlaatgasconcentratie overschrijdt de LEL (Lower Explosive Limit) en het uitlaatgas met hoge concentratie is vloeibaar bij kamertemperatuur.
Regel de concentratie van de uitlaatgassen door ze te condenseren in een condensor, afhankelijk van de eigenschappen van de VOC's in de componenten. Kies een oplosmiddel met een hoge oplosbaarheid voor de uitlaatgassen met een hoge concentratie om deze te absorberen.
3. De concentratie van uitlaatgassen overschrijdt de LEL (Lower Explosive Limit).
Om stromen met concentraties boven de LEL te beheersen, moet het zuurstofgehalte eerst worden verlaagd met inerte gassen zoals stikstof of CO₂ om de concentratie onder de LEL te brengen, gevolgd door verdere verdunning met lucht tot onder de LEL. Ontstekingsbronnen moeten worden gecontroleerd; bij gebruik van luchtverdunning kan waternevel worden toegepast om potentiële bronnen te elimineren, waarbij de frequentie van het verversen van het nevelwater afhankelijk is van de oplosbaarheid van de VOC. Opslag en gecontroleerde afgifte via grote atmosferische tanks of drukvaten is ook een effectieve methode.
4. Uitlaatgassen bevatten anorganische zuren, basen en zouten.
Zuurreiniging wordt gebruikt om alkalische componenten te verwijderen, alkalische reiniging wordt toegepast om zure verontreinigingen te neutraliseren en waterreiniging kan anorganische zouten uit de uitlaatgasstroom verwijderen.
5. Hoog waterdampgehalte, gascondensatie
Voor gassen met een hoog waterdampgehalte moet ontvochtigingsapparatuur worden geïnstalleerd. Pijpleidingen moeten schuin aflopen om de afvoer te vergemakkelijken, rekening houdend met het effect van temperatuur op de verzadigde dampdruk. Afvoeropeningen moeten worden aangebracht op de laagste punten van ventilatoren, apparatuur en schoorstenen, zonder de onderdruk in het systeem te beïnvloeden.
6. Beheers de concentraties van uitlaatgassen met een laag ontvlambaar punt, ammoniak en chloorhoudende organische verbindingen.
De concentraties van stoffen met een laag vlampunt moeten worden beheerst om verbranding onderin het regeneratieve bed te voorkomen. Gechloreerde organische verbindingen moeten worden gereduceerd om corrosie door zoutzuur te minimaliseren, indien nodig door middel van adsorptie of absorptie. Bij de behandeling van chloorhoudende afvalgassen moeten de ammoniakniveaus worden beheerd door middel van water- of zuurreiniging om afzetting van ammoniumzouten en verstopping in het keramische medium te voorkomen.
7. Viskeuze stoffen en stoffen met een hoog kookpunt
De voorbehandelingsstrategie combineert mechanische filtratie met geautomatiseerde stoomterugspoeling om verontreinigingen op te vangen en te verwijderen, terwijl temperatuurregeling wordt toegepast om het gehalte aan viskeuze componenten en stoffen met een hoog kookpunt in de uitlaatgassen te verlagen.
8. Buffer voor concentratieschommelingen
Buffertanks kunnen ook functioneren als vloeistofafsluitingsvaten, die zorgen voor menging en homogenisatie van de gasstroom en tegelijkertijd concentratievariaties dempen.
Integratietechnologie voor systemen na de behandeling
Het RTO-nabehandelingssysteem verwijst naar het proces waarbij de uitlaatgassen, na de thermische oxidatiebehandeling in de RTO, een reeks fysische of chemische behandelingen ondergaan om ervoor te zorgen dat de gassen die de RTO verlaten, voldoen aan de emissienormen. Het doel van de nabehandeling is om te garanderen dat alle emissie-indicatoren aan de emissienormen voldoen.
1. Alkali-reinigingseenheid
Adsorptie van SO₂, HCl, COCl₂.
2. Adsorptie-eenheid voor actieve kool
Adsorptie van dioxinen en andere stoffen met speciale emissie-eisen.
3. Denitrificatie-eenheid
SNCR-denitrificatie: efficiëntie <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-denitrificatie: Zeer efficiënt. SCR is wereldwijd de meest gebruikte technologie voor denitrificatie van rookgassen. Het wordt toegepast in de meeste energiecentrales in landen en regio's zoals Japan, Europa en de Verenigde Staten. Het produceert geen bijproducten, veroorzaakt geen secundaire vervuiling, heeft een eenvoudige constructie en biedt een hoge verwijderingsefficiëntie (meer dan 901 TP3T), betrouwbare werking en eenvoudig onderhoud. De SCR-technologie werkt door ammoniak in rookgas te injecteren bij een temperatuur van ongeveer 180-420 °C over een katalysator, waardoor NOₓ wordt gereduceerd tot N₂ en H₂O.
Rotatie-RTO + SNCR-denitrificatie + SCR-denitrificatie = emissies die aan de normen voldoen
De oplossing maakt gebruik van internationaal geavanceerde roterende RTO-technologie, wat een hoge zuiveringsefficiëntie en thermische efficiëntie garandeert. Afvalwater met 51 TP3T ammoniak wordt rechtstreeks in de verbrandingskamer van de RTO gespoten via verstuivingspistolen, waarbij de temperatuur wordt geregeld op 850-950 °C. Dit creëert SNCR-denitrificatieomstandigheden bij hoge temperaturen, waarmee 30-501 TP3T NOx wordt verwijderd. Deze aanpak behandelt tegelijkertijd ammoniakhoudend afvalwater en voert denitrificatie uit, waardoor een "afval-zuivert-afval"- en "dubbele gas-vloeistofbehandeling"-strategie wordt gerealiseerd en de belasting van de stroomafwaartse SCR wordt verminderd. Voor de resterende NOx-emissies van de RTO is een geavanceerd SCR-systeem geïntegreerd, wat resulteert in een gecombineerd SNCR-SCR-denitrificatieproces dat werkt met een laag energieverbruik en een hoge efficiëntie.
Behandelingstechnologie voor het beheersen van ammoniumzoutkristallisatie
1. Voorkomen van de vorming van ammoniumzouten
A. Gecategoriseerde verzameling en behandeling
- Afvalgas dat ammoniak bevat, wordt apart opgevangen en behandeld, en niet gemengd met afvalgas dat chloor of zwavel bevat.
- Afvalgas dat chloor bevat, wordt apart opgevangen en behandeld, en niet gemengd met ammoniakhoudend afvalgas.
- Afvalgas dat zwavel bevat, wordt apart opgevangen en behandeld, en niet gemengd met ammoniakhoudend afvalgas.
B. Voorbehandelingsmaatregelen voor bronreductie
- Voor afvalgas dat naast chloor, zwavel of stikstofhoudende organische stoffen ook sporen van ammoniak bevat, dient een voorbehandeling met zuur, alkali en ontvochtiging te worden toegepast om ammoniakbevattende componenten te verwijderen en de vorming van ammoniumzouten te verminderen.
- Voor afvalgas dat zowel ammoniak als sporen van HCl/SO₂ bevat, dient een alkalische voorwas + ontvochtiging te worden toegepast om zure componenten te verwijderen en de vorming van ammoniumzouten te minimaliseren.
2. Beperking van de vorming van ammoniumzouten
Om de vorming van ammoniumzouten te verminderen, kunnen de voorste pijpleidingen worden verwarmd door middel van voorverwarming, elektrische verwarming, het doorspoelen met hete lucht en isolatie, om de temperatuur te verhogen rekening houdend met de ontledingstemperatuur van ammoniumzouten.
3. Vermindering van verstopping door ammoniumzouten
Gebruik verstoppingbestendige regeneratieve keramiek: de bovenste vijf lagen van de regeneratieve kamer zijn gemaakt van honingraatkeramiek, terwijl de onderste laag gebruikmaakt van keramische media met grote openingen. Deze combinatie zorgt voor uitstekende warmteopslagprestaties en vermindert tegelijkertijd het risico op verstopping.
4. Ontwerp voor het reinigen van RTO-ammoniumzout
A. Ontwerp van de toegangsdeur voor snelle demontage
B. Complete vloeistofafvoerstructuur van de RTO-oven
C. Ontwerp van de bodemafwatering van de RTO
Anticorrosietechnologie
In de afgelopen jaren hebben regeneratieve thermische oxidatie (RTO)-verbrandingsinstallaties brede erkenning en toepassing gekregen als een van de meest effectieve methoden voor de behandeling van organisch afvalgas. Dit heeft echter ook een aantal dringende uitdagingen aan het licht gebracht die innovatie vereisen: het vinden van een balans tussen de investerings- en operationele kosten van RTO-apparatuur en de keuze van corrosiebestendige constructiematerialen en corrosietolerantie.
Na jaren van hard werken en uitgebreid experimenteren heeft RP Techniek BV een complete anticorrosieoplossing ontwikkeld. Deze oplossing omvat de beheersing van de afvalgasbron tot aan het proces, inclusief het regelen van het chloor- en watergehalte; het voorverwarmen van de inlaatlucht; het verwarmen van de spoellucht; het laten draaien van de roterende motor op een lagere frequentie; en het verminderen van het aantal regeneratieve stenen. Details zijn weergegeven in het diagram rechts.
Lage stikstoftechnologie
SNCR
SNCR-denitrificatie biedt meerdere voordelen: het is een schone technologie die geen vaste of vloeibare verontreinigende stoffen of bijproducten genereert, waardoor secundaire vervuiling wordt voorkomen; het presteert economisch goed door de afwezigheid van dure katalysatoren, wat resulteert in lagere investerings- en operationele kosten; en het systeem is eenvoudig – het bestaat hoofdzakelijk uit een opslag- en injectiesysteem voor het reductiemiddel, inclusief tanks, pompen, injectielansen en de benodigde leidingen en instrumentatie. Dankzij de eenvoudige apparatuur kan SNCR worden geïnstalleerd tijdens een routineonderhoudsperiode met een korte stilstandtijd van ongeveer 15 dagen, waardoor de impact op de bedrijfsvoering minimaal is.
Schematisch diagram van het SNCR-denitrificatieproces
SCR
Het SCR-systeem omvat de rookgasafvoer, de SCR-reactor, de katalysator, het ammoniakinjectiesysteem, het opslag- en toevoersysteem voor het denitrificatiemiddel, het onderhoudsinstrumentatie- en besturingssysteem en het elektrische systeem. De katalysatoren die in SCR worden gebruikt, zijn meestal gebaseerd op TiO2, met V2O5, V2O5-WO3 of V2O5-MoO3 als actieve bestanddelen. Ze worden in drie typen geproduceerd: honingraat, plaat of gegolfd. SCR-katalysatoren die worden gebruikt voor denitrificatie van rookgassen kunnen worden onderverdeeld in hogetemperatuurkatalysatoren (345 °C tot 590 °C), middentemperatuurkatalysatoren (260 °C tot 380 °C) en lagetemperatuurkatalysatoren (80 °C tot 300 °C). Verschillende katalysatoren hebben verschillende optimale reactietemperaturen.
Diagram van de SCR-denitrificatie-eenheid
RTO+SNCR-bedieningsinterface
RTO+SCR-bedieningsinterface
Optimalisatie van het ammoniakinjectiesysteem
Een tegendrukventiel wordt gebruikt om de uitlaatdruk van de ammoniakpomp te regelen. Zodra de druk is ingesteld, zijn er geen aanpassingen meer nodig, wat een gestroomlijndere installatie op een skid mogelijk maakt.
