בקרת פליטות VOC תעשייתיות: טכנולוגיות, תהליכים והפחתת ההשפעה הסביבתית

הקדמה

תרכובות אורגניות נדיפות (VOCs) הפכו לנושא סביבתי מרכזי, כאשר תעשיות ברחבי העולם פועלות לקראת ייצור נקי ובר-קיימא יותר. תרכובות אלו, הנמצאות בשפע בתהליכי כימיה, מתכת, ציפוי, הדפסה ועוד מגוון רחב של תחומי תעשייה, מהוות סיכון משמעותי לאיכות האוויר, בריאות האדם וליציבות האקולוגית. ככל שהתקנות הסביבתיות מתחממות ברחבי העולם, על התעשיות לאמץ מערכות בקרת VOCs יעילות כדי להפחית את הפליטות ולהבטיח עמידה בדרישות.

מאמר זה מספק סקירה מקיפה כיצד נוצרות VOCs בתעשיות מובילות, ומדגיש טכנולוגיות טיפול יעילות ביותר לטיפול בהן. מהתעשייה הכימית הפחמית ועד להדפסה ואריזה, הבנת מנגנוני הפעולה האלה היא חיונית לעיצוב פתרונות שמהווים גם מבחינה סביבתית וגם מבחינה כלכלית.

מהן VOCs?

תרכובות אורגניות נדיפות הן קבוצה רחבה של כימיקלים מבוססי פחמן עם לחץ אדים גבוה בטמפרטורת החדר, מה שמאפשר להם להתאדות בקלות לאוויר. תרכובות אלו כוללות בדרך כלל חומרים עם נקודת רתיחה תחת לחץ אטמוספירי בין 50°C ו-260°C או כאלה עם לחץ אדים רווי מעל 133.32 Pa בתנאי סביבה.

קטגוריות נפוצות של תרכובות אורגניות נדיפות

לפי מבנה כימי, תרכובות אורגניות נדיפות מתחלקות לשמונה קבוצות עיקריות:

• אלקנות

• הידרוקרבונים ארומטיים

• אלקנים

• הידרוקרבונים הלוגנים

• אסטרים

• אלדהידים

• קטונים

• תרכובות אורגניות אחרות

דוגמאות טיפוסיות של תרכובות אורגניות נדיפות

• הידרוקרבונים ארומטיים: בנזן, טולואן, ז일ן, סטירן

• הידרוקרבונים שרשראתיים: בוטאן, רכיבי דלק

• הידרוקרבונים הלוגנים: טetrakhloryd פחמן, כלורופורם

• אלכוהולים ואלדהידים: מתנול, אצטאלדהיד, אצטון

• אסטרים: אצטט אתיל, אצטט בוטיל

• אחרים: אצטוניטריל, אקרילוניטריל, כלורוフルואורוקربונים

ה합ות האלה נוצרות בעקבות בעירה של דלק, תגובות כימיות, התפוצצות ממסים, ותהליכים תעשייתיים שונים. בשל הreatיביות הגבוהה והרעלנות שלהם, יש צורך בפקוח שיטתי על תרכובות אורגניות נדיפות (VOCs).

מקורות תעשייתיים עיקריים להפלטת תרכובות אורגניות נדיפות

1. תרכובות אורגניות נדיפות בתעשיית הכימיקלים מהפחם

תעשיית הכימיקלים מהפחם היא אחת התעשיות המרכזיות ביותר שהופכות לתורמות הגדולות ביותר להפלטת תרכובות אורגניות נדיפות. התרכובות מגיעות בעיקר משני תהליכים:

• איגון פחמן

• גזיפיקציה של פחמן לגז סינתטי

1.1 שידור VOC במהלך איגון פחמן

האיגון כולל חימום פחמן בטמפרטורות גבוהות, מה שגורם להתנדפות של תרכובות אורגניות מורכבות. שידור מתרחש בעיקר בשני שלבים:

שלב טעינת פחמן

כאשר פחמן גולמי נטען לתנורי קוקס בטמפרטורות גבוהות, הוא נתקל במשטחים חמים ומשחרר ערבוב של:

• הידראקרבונים ארומטיים רב מחזוריים

• אדים של זפת

• גזים אורגניים

זיהומים אלו תורמים לסיכונים מקצועיים ולזיהום סביבתי.

ב. אזור שאיבת תוצרים משניים של קוקס

האזורים המרכזיים כוללים יחידת התעבות, יחידת דחיסול גופרית, יחידת סולפט אמוניום ויחידת בנזין גולמי. כל אחד מפיק פרופילי VOC שונים:

قسم הקונדensation

• פליטות: אמוניה, גופרית מימנית, נפטלן, תערובת VOCs

• מקורות: מיכלי טרא, מיכלי מים עם אמוניה, צינורות, חותמים מים

• מאפיינים: ריכוז גבוה, תנודות גדולות, גז עשיר ברטיבות

섹ציה לדחיסול גופרית וסולפט אמוניום

• פליטות: גazy גופרתי, אמוניה, כמות קטנה של VOC

• פליטות רציפות עם ריכוזי אמוניה גבוהים

섹ציה לבנזין גולמי

• פליטות: בנזן, טולואן, זילן

• נפח גז קטן אך ריכוזו גבוה מאוד

אזור טיפול בשפכים

• פליטות: בנזן, פנולים, גופריתנים, תרכובות אורגניות של חנקן

• מגיע ממיכלי שיוויון, מיכלי תאונות, מיכלי אנאירוביים, טיפול בבוץ

שילוב זה הופך את הטיפול לקשה בשל הרכב המורכב שלו.

1.2 תרכובות אורגניות נדיפות בתהליך הגזification של פחם ובייצור גז טבעי

מפעלי גזיפיקציה של פחם מייצרים גazy זנבות עשירים בתרכובות אורגניות נדיפות במהלך:

• שטיפה במתנול בטמפרטורה נמוכה

• מיכלי אחסון גז/נוזל (איבודים עקב נשימה)

• טיפול במים מלוכלכים

• יחידות איחסון שמן

A. גז זנב מרחיצת מתנול בטמפרטורה נמוכה

זרם זה כולל:

• מתאן

• אתילן, אתאן

• פרופאן, פרופילן

• אדי מתנול

קשה לשימוש חוזר ולכן בדרך כלל מעובד באמצעות RTO (מחמצן תרמי רגנרטיבי) להבערה מלאה.

למה RTO במקום RCO?

קטליזטורים של RCO פגיעים ל Vergiftung גופרית ויש להם יכולת חידוש מוגבלת, מה שהופך את RTO ליותר עמיד ליישומים כימיים של פחם.

ב. איבוד נשימה ממיכלי אחסון

מיכלי איחסון של גז/נוזל משחררים אדים שמכילים תרכובות גופרית, אמוניה ותרכובות אורגניות נדיפות במהלך שינויים בטמפרטורה ובלחץ. גזים אלו גם כן דורשים חמצון תרמי.

ג. VOC של טיפול בשפכים

הפליטות הללו מקורן בעיקר ב:

• טיפול ראשוני (הפרדת שמן, שיוויון, חומציות)

• מכלות אירוס

• חדרי ייבוש שפכים

הריכוזים משתנים בצורה דרמטית, ותכולת הרطיבות גבוהה.