EN
Εισαγωγή
Οι πτητικές οργανικές ενώσεις (VOCs) έχουν γίνει σημαντικό περιβαλλοντικό ζήτημα, καθώς οι παγκόσμιες βιομηχανίες εργάζονται προς την κατεύθυνση καθαρότερης και πιο βιώσιμης παραγωγής. Αυτές οι ενώσεις, που συναντώνται ευρέως στη χημική επεξεργασία, τη μεταλλουργία, τις επικαλύψεις, την εκτύπωση και πολλούς άλλους βιομηχανικούς τομείς, εγκυμονούν σημαντικούς κινδύνους για την ποιότητα του αέρα, την ανθρώπινη υγεία και την οικολογική ισορροπία. Καθώς οι περιβαλλοντικοί κανονισμοί εντείνονται παγκοσμίως, οι βιομηχανίες πρέπει να υιοθετήσουν αποτελεσματικά συστήματα ελέγχου VOCs για τη μείωση των εκπομπών και τη διασφάλιση της συμμόρφωσης.
Το άρθρο αυτό παρέχει μια εκτενή επισκόπηση του τρόπου παραγωγής των VOCs σε κύριους βιομηχανικούς τομείς και εξετάζει τις πιο αποτελεσματικές τεχνολογίες για τη μεταχείρισή τους. Από τη χημική επεξεργασία άνθρακα μέχρι την εκτύπωση και τη συσκευασία, η κατανόηση αυτών των μηχανισμών είναι απαραίτητη για τον σχεδιασμό λύσεων που είναι τόσο περιβαλλοντικά ορθές όσο και οικονομικά βιώσιμες.
Τι είναι οι VOCs;
Οι πτητικές οργανικές ενώσεις αποτελούν μια ευρεία κατηγορία οργανικών χημικών ενώσεων βασισμένων στον άνθρακα με υψηλή τάση ατμών σε θερμοκρασία δωματίου, οι οποίες εξατμίζονται εύκολα στον αέρα. Οι VOC συνήθως περιλαμβάνουν ουσίες με σημείο βρασμού υπό κανονική πίεση μεταξύ 50°C και 260°C ή εκείνες με τάση ατμών κορεσμού πάνω από 133,32 Pa σε περιβαλλοντικές συνθήκες.
Συνηθισμένες κατηγορίες VOC
Με βάση τη χημική δομή, οι VOC χωρίζονται σε οκτώ βασικές ομάδες:
Αλκάνια
Αρωματικοί υδρογονάνθρακες
Αλκένια
Υδρογονάνθρακες που περιέχουν αλογόνα
Εστέρες
Αλδεχύδες
Κετόνες
Άλλες οργανικές ενώσεις
Τυπικά παραδείγματα VOC
Αρωματικοί υδρογονάνθρακες: βενζόλιο, τολουόλιο, ξυλόλιο, στυρόλιο
Αλυσιδωτοί υδρογονάνθρακες: βουτάνιο, συστατικά βενζίνης
Υδρογονάνθρακες που περιέχουν αλογόνα: τετραχλωριούχο άνθρακα, χλωροφόρμιο
Αλκοόλες και αλδεΰδες: μεθανόλη, αιθαλδεΰδη, ακετόνη
Εστέρες: αιθυλικός αιθανικός, βουτυλικός αιθανικός
Άλλα: ακετονιτρίλιο, ακρυλονιτρίλιο, χλωροφθοροάνθρακες
Αυτές οι ενώσεις προέρχονται από την καύση καυσίμων, χημικές αντιδράσεις, εξάτμιση διαλυτών και διάφορες βιομηχανικές διεργασίες. Λόγω της υψηλής αντιδραστικότητας και τοξικότητάς τους, τα VOC απαιτούν συστηματικό έλεγχο.
Σημαντικές Βιομηχανικές Πηγές Εκπομπών VOC
1. VOC στη Βιομηχανία Χημικών Άνθρακα
Ο τομέας των χημικών άνθρακα αποτελεί έναν από τους σημαντικότερους βιομηχανικούς συντελεστές εκπομπών VOC. Τα VOC προέρχονται κυρίως από δύο διεργασίες:
Κοκσοποίηση άνθρακα
Αεριοποίηση άνθρακα σε συνθετικό αέριο
1.1 Εκπομπές VOC κατά την παραγωγή κοκ
Η παραγωγή κοκ περιλαμβάνει τη θέρμανση του άνθρακα σε υψηλές θερμοκρασίες, με αποτέλεσμα την εξάχνωση πολύπλοκων οργανικών ενώσεων. Οι εκπομπές συμβαίνουν κυρίως σε δύο φάσεις:
Α. Φάση Φόρτωσης Άνθρακα
Όταν ο ακατέργαστος άνθρακας φορτώνεται σε κοκοφούρνους υψηλής θερμοκρασίας, έρχεται σε επαφή με καυτές επιφάνειες και εκλύει ένα μείγμα:
Πολυκυκλικοί αρωματικοί υδρογονάνθρακες
Ατμοί πίσσας
Οργανικά αέρια
Αυτοί οι ρύποι συμβάλλουν σε επαγγελματικούς κινδύνους και περιβαλλοντική ρύπανση.
Β. Περιοχή Ανάκτησης Παραπροϊόντων Κοκ
Οι βασικές περιοχές περιλαμβάνουν τη μονάδα συμπύκνωσης, τη μονάδα αποθείωσης, τη μονάδα θειικής αμμωνίας και τη μονάδα αποξηραμένου βενζολίου. Κάθε μία παράγει διαφορετικά προφίλ VOC:
Τομέας Συμπύκνωσης
Εκπομπές: αμμωνία, υδρόθειο, ναφθαλίνη, μεικτά VOC
Πηγές: δεξαμενές πίσσας, δεξαμενές αμμωνιακού νερού, αγωγοί, υδραυλικά στεγανά
Χαρακτηριστικά: υψηλή συγκέντρωση, μεγάλες διακυμάνσεις, αέριο πλούσιο σε υγρασία
Τομέας Αποθείωσης & Θειικής Αμμωνίας
Εκπομπές: αέρια περιεχόμενα θείο, αμμωνία, μικρή περιεκτικότητα σε VOC
Συνεχείς εκπομπές με υψηλές συγκεντρώσεις αμμωνίας
Τομέας Αποξηραμένου Βενζολίου
Εκπομπές: βενζόλιο, τολουόλιο, ξυλόλιο
Ο όγκος αερίου είναι μικρός, αλλά η συγκέντρωση είναι πολύ υψηλή
Περιοχή επεξεργασίας λυμάτων
Εκπομπές: βενζόλιο, φαινόλες, θειούχα, οργανικές ενώσεις αζώτου
Προέρχεται από δεξαμενές εξισορρόπησης, δεξαμενές ατυχημάτων, αναερόβιες δεξαμενές, επεξεργασία ιλύος
Αυτός ο συνδυασμός καθιστά την επεξεργασία δύσκολη λόγω της πολύπλοκης σύνθεσης.
1.2 Πτητικές Οργανικές Ενώσεις (VOCs) στην Αεριοποίηση Άνθρακα και στην Παραγωγή Φυσικού Αερίου
Οι εγκαταστάσεις αεριοποίησης άνθρακα παράγουν αέρια ουράς που περιέχουν ΠΟΕ κατά:
Ψυχρή πλύση με μεθανόλη
Δεξαμενές αποθήκευσης αερίου/υγρού (απώλειες αναπνοής)
Καθαρισμός λυμάτων
Μονάδες αποθήκευσης πετρελαίου
Α. Αέριο απόβλητο πλύσης μεθανόλης χαμηλής θερμοκρασίας
Αυτή η ροή περιλαμβάνει:
Μεθάνιο
Αιθυλένιο, αιθάνιο
Προπάνιο, προπυλένιο
Ατμός μεθανόλης
Είναι δύσκολο να επαναχρησιμοποιηθεί και συνήθως επεξεργάζεται με RTO (Regenerative Thermal Oxidizer) για πλήρη καύση.
Γιατί RTO αντί για RCO;
Οι καταλύτες RCO είναι ευάλωτοι στη δηλητηρίαση από θείο και έχουν περιορισμένη αναγέννηση, κάνοντας το RTO πιο ανθεκτικό για εφαρμογές στη χημική βιομηχανία άνθρακα.
Β. Απώλειες αναπνοής δεξαμενής αποθήκευσης
Οι δεξαμενές αποθήκευσης αερίου/υγρού εκλύουν ατμούς που περιέχουν ενώσεις θείου, αμμωνία και VOCs κατά τις μεταβολές θερμοκρασίας και πίεσης. Αυτά τα αέρια απαιτούν επίσης θερμική οξείδωση.
Γ. VOCs από επεξεργασία λυμάτων
Αυτές οι εκπομπές προέρχονται κυρίως από:
Προκαταρκτική επεξεργασία (διαχωρισμός ελαίου, εξισορρόπηση, οξίνιση)
Δεξαμενές αερισμού
Χώροι αφυδάτωσης ιλύος
Οι συγκεντρώσεις μεταβάλλονται δραματικά, ενώ το περιεχόμενο υγρασίας είναι υψηλό.