הסרת גופרית מערפילי עישון באמצעות אמוניה בתעשיית הקוקס

הקדמה

ה תעשיית הקוקס היא חלק חיוני של מגזרי הפלדה והכימיה, מייצרת קוקס מפחם כדי לספק את כבשנות הניפוח והתהליכים הכימיים. עם זאת, תהליך הקוקסה גם קשור ל פליטות גופרית גבוהות , הרכב מורכב של גז עישן, ותקנות סביבתיות מחמירות. התאמה לדרישות ה פליטה המינימלית ביותר של דו-תחמוצת הגופרית (SO₂) וחנקנים חמצניים (NOₓ) הפכה לקשה יותר מתמיד, במיוחד תחת הלחצים הכפולים של עמידה בתקנות הסביבה ובקרת עלויות הפעלה.

בין טכניקות הסרתו של גופרית השונות — מערכת ספיגת גבס-אבן שיזף, שיטות מבוססות נתרן, ומערכות מבוססות אמוניה — האחרונה עמדה כ המתאימה ביותר למפעלי קוקסה , בשל התאמתה לגז עישן בטמפרטורה נמוכה ולתכולת לחות גבוהה, היכולת לנצל משאבים קיימים של אמוניה, וכן היכולת לייצר מוצרים לוואי בעלי ערך.

אתגרים בטיפול בגז עישן מקוקסה

גז העישן מהכבשים לקוקס מציג מספר אתגרים ייחודיים:

• טמפרטורה נמוכה ורطיבות גבוהה : טמפרטורות טיפוסיות של גז מעשן נעו בין 180–280°צ, מה שפוגע ביעילותם של מערכות ספיגת גזים מבעבע (FGD) מבוססות קальציום מסורתיות.

• מזהמים מורכבים : גז מעשן מכיל قطرן, אבק, תרכובות גופרית, NOₓ ומתכות כבדות במעורבות זעירה, ולכן דרושת מערכת בקרה חזקה למספר מזהמים בו זמנית.

• פעולה רציפה : מפעלי הקוקס פועלים 24 שעות ביממה, ולכן נדרשת מערכת אמינה עם מינימום עצירות.

• הגבלה של מקום : למפעלי הקוקס יש לעתים קרובות מעט מקום להוספת ציוד נוסף, ולכן מועדפות פתרונות מרוכזים ומتكاملים.

היתרונות של מערכת FGD מבוססת אמוניה בתעשיית הקוקס

1. יעילות גבוהה בספיגת הגופרית

מערכות FGD מבוססות אמוניה יכולות להשיג באופן עקבי יעילות הסרת SO₂ של למעלה מ-98% , אשר עומדת גם בתקנים החמורים ביותר לפליטות. התגובה של SO₂ עם אמוניה מייצרת סילפט אמונيوم , שניתן לאסוף, לריכוז ולשנות לתוצרים ברמת דשן. בכך מבטיחים מפעלי הקוקס את עמידתם בתקנות הסביבתיות ללא השקעה מופרזת באחסון סידן-אקסיד או בטיפול בגבס.

2. ייעול משאבים וחסכונות בהוצאות

מפעלי קוקס מייצרים לעיתים קרובות אמוניה כמוצר לוואי של טיהור גז תנור הקוקס. השימוש באמוניה זו ישירות במערכת הספיגה הגזית (FGD) מפחית את הצורך בכימיקלים חיצוניים, מקטין את עלויות החומרים הגלמיים ומקל על הלוגיסטיקה. суילפט האמוניום המופק מספק זרם הכנסות הכנסה נוספת, המפחיתה חלקית את הוצאות הפעילות ותומכת בגישה לכלכלה מעגלית.

3. בקרת מזהמים מרובה באינטגרציה

מערכות מודרניות של FGD מבוססות אמוןיה מתוכננות לטפל לא רק בגופרית. על ידי שילוב מגדלים מרובי שלבים של סיפוח, מאבדי אדים מתקדמים, והפרדת גז-נוזל , מערכות אלו יכולות גם להפחית את עיבוי החומר החלקתי (PM2.5), כספית ומתכות כבדות אחרות. הבקרה המשולבת הזו משפרת את איכות גז העשן הכוללת ומפחיתה את ההשפעה הסביבתית.

4. הפרעה מינימלית לפעולת המערכת

בניגוד למערכות סידן או אבן גיר, מערכת ה-FGD המבוססת על אמוניה היא בעלת התנגדות נמוכה של המערכת ופחות נוטה ליצירת שכבות מינרליות או סתימות. התגובה הנוזלית-גזית מהירה, והמערכת ניתנת לאינטגרציה עם יחידות קיימות להסרת גופרית מזרמי הגז ומסירים אבק, מה שמבטיח הפעלה ללא הפרעה של תנור הקוקס.

5. סינרגיה סביבתית וاقتصדית

היכולת להמיר את פליטת הגופרית ל דשן сульפט אמוניום מסחרי יוצרת יתרון כפול: הפחתת זיהום תוך יצירת ערך כלכלי. דשן באיכות גבוהה המיוצר בתהליך הסרת גופרית מזרמי הגז יכול לעמוד בתקנים השווקיים, ולספק לתחנות הקוקס זרם הכנסה נוסף.

נקודות ציון טכנולוגיות

מערכות FGD מובילות המבוססות על אמוניה בתעשיית הקוקס כוללות מספר תכונות מתקדמות:

• הפרדה וטיהור בשלבים: מפחית את דליפת האמוניה ויצירת האירוסולים, מונע את הופעת 'העשן הלבן' ומבטיח פליטות נמוכות במיוחד.

• ספיגת סプレー מאופטמת: משפרת את מגע דו-תחמוצת הגופרית עם אמוניה, מקסימה את יעילות התגובה תוך מינימיזציה של צריכת נוזלים.

• פעולה חסכונית באנרגיה: התגובות האקזותרמיות יכולות להיות מנוצלות, מה שמביא לירידה באובדן חום וצריכת אנרגיה כללית של המערכת.

• הסרת אבק מובנית: אוספת חלקיקים עדינים יחד עם תרכובות גופרית, משפרת את איכות האוויר הכוללת.

מקרה לדוגמה: יישום של MirShine Environmental בשנדונג

במפעל קוקס בקנה מידה גדול, מערכת ה-FGD באמוניה בשלבים של MirShine Environmental została מיושמת. התוצאות העיקריות כללו:

• יעילות הסרת SO₂ מעל 98.5%, עם ריכוז יציאה שמתמיד מתחת ל-30 מ"ג/נמ³.

• החלק הלא מופעל של האמוניה נשלט ברמה נמוכה מ- 1 מ"ג/נמ³ , מה שמפחית כמעט לחלוטין את הריח וההשפעה הסביבתית.

• הסרה משולבת של חומר חלקתי ומתכות כבדות בזעירות, המשפרת את הבקרה על מספר מזהמים בו זמנית.

• ייצור שנתי של דשן סולפט אמוניום באיכות גבוהה, המפצה על 10–15% מהעלויות הפעלה .

• צריכת האנרגיה ירדה ב- 18–20%בהשוואה למערכות FGD מסידן טרاديוציוניות.

היבטים להתחשב בהם ב mouseClicked

• ניהול מקורות האמוניה: לדאוג לזמינות אמוניה מספקת במפעל או לחוזי אספקה.

• בקרת טמפרטורה וזרימת גז: לשמור על גז העשן בטווח הטמפרטורות האופטימלי לבליעה (180–280°צ).

• אינטגרציה עם SCR/SNCR: הכנה מוקדמת של גז העשן משפרת את יעילות הסרת NOₓ בשלבים הבאים.

• תכנון תחזוקה: חומרים עמידים לקורוזיה ועיצוב נגיש תומכים בתפעול רציף.

סיכום

מערכת FGD מבוססת אמוניה מציעה פתרון מקיף למפעלי קוקס מכוון להשגת פליטת SO₂ נמוכה ביותר, יעילות תפעולית ורентביליות כלכלית. על ידי המרה של פליטות הגופרית למוצר דשן שמתאפשר למכור, והשגת בקרת זיהומים מרובה, טכנולוגיה זו מאחדת אחריות סביבתית עם תועלת כלכלית. עבור מפעלי קוקס, אימוץ מערכת ספיגת גזים באمونיה (FGD) מייצג לא רק עמידה בתקנים המודרניים לפליטות, אלא גם השקעה אסטרטגית בייצור בר-קיימה ורנטבל.