Industriell kontroll av VOC-utslipp: Teknologier, prosesser og reduksjon av miljøpåvirkning

Introduksjon

Flyktige organiske forbindelser (VOCs) har blitt et viktig miljømessig fokus når globale industrier arbeider mot renere og mer bærekraftig produksjon. Disse forbindelsene, som er utbredt i kjemisk prosessering, metallurgi, påføring av belegg, trykk og mange andre industrielle sektorer, utgjør betydelige risikoer for luftkvalitet, menneskelig helse og økologisk stabilitet. Ettersom miljøreglene strammes inn over hele verden, må industrier ta i bruk effektive VOC-kontrollsystemer for å redusere utslipp og sikre etterlevelse.

Denne artikkelen gir en grundig oversikt over hvordan VOCs genereres i store industrier og utforsker de mest effektive teknologiene for behandling av dem. Fra kullkjemisk prosessering til trykk og emballasje er det avgjørende å forstå disse mekanismene for å kunne utforme løsninger som både er miljømessig forsvarlige og økonomisk gjennomførbare.

Hva er VOCs?

Flyktige organiske forbindelser er en bred klasse av karbonbaserte kjemikalier med høyt damptrykk ved romtemperatur, noe som gjør at de lett fordamper inn i luften. VOC-er inkluderer vanligvis stoffer med et kokepunkt ved normalt trykk mellom 50°C og 260°C eller de med et mettet damptrykk over 133,32 Pa ved omgivelsesforhold.

Vanlige VOC-kategorier

Basert på kjemisk struktur faller VOC-er inn i åtte hovedgrupper:

• Alkaner

• Aromatiske hydrokarboner

• Alkener

• Halogenerede kolvodstoffer

• Ester

• Aldehyder

• Ketoner

• Andre organiske forbindelser

Typiske VOC-eksempler

• Aromatiske kolvodstoffer: bensen, toluen, xylol, styrén

• Kjedekolvodstoffer: butan, bensinkomponenter

• Halogenerede kolvodstoffer: karbonterklorid, kloroform

• Alkoholer og aldehyder: metanol, acetaldehyd, aceton

• Esterer: etylacetat, butylacetat

• Andre: acetonitril, acrylonitril, klorfluorkarboner

Disse forbindelsene stammer fra forbrenning av drivstoff, kjemiske reaksjoner, løsemiddelavdamping og ulike industrielle prosesser. På grunn av sin høye reaktivitet og toksisitet må flyktige organiske forbindelser (VOC) kontrolleres systematisk.

Største industrielle kilder til VOC-utslipp

1. VOC i kullkjemisk industri

Kullkjemisk sektor er en av de viktigste industrielle kildene til utslipp av VOC. VOC stammer hovedsakelig fra to prosesser:

• Kullkoksing

• Gassifisering av kull til syntetisk gass

1.1 VOC-utslipp under koking av kull

Koking innebærer oppvarming av kull til høye temperaturer, noe som fører til at komplekse organiske forbindelser fordampes. Utslipp skjer hovedsakelig i to faser:

A. Kullpåfyllingsstadiet

Når råkull fylles inn i varme koksovnene, kommer det i kontakt med varme overflater og slipper ut en blanding av:

• Polyaromatiske hydrokarboner

• Tærvann

• Organiske gasser

Disse forurensningene bidrar til yrkesskader og miljøforurensning.

B. Område for tilbakevinning av biprodukter fra koking

Nøkkelpunkter inkluderer kondensasjonsanlegget, desulfurisanlegget, ammoniumsulfatanlegget og råbenzolanlegget. Hvert av dem genererer ulike VOC-profiler:

Kondensasjonsavsnitt

• Utslipp: ammoniakk, hydrogen sulfid, naftalen, blandete VOC-er

• Kilder: tjæretank, ammoniakkvannstank, rørledninger, vannlås

• Egenskaper: høy konsentrasjon, store svingninger, gass med høyt vanninnhold

Desulfurisering og Ammoniumsulfat-avsnitt

• Utslipp: svovelholdige gasser, ammoniakk, lite innhold av VOC-er

• Kontinuerlige utslipp med høye konsentrasjoner av ammoniakk

Råbenzol-avsnitt

• Utslipp: benzen, toluyen, xylol

• Gassvolumen er lite, men konsentrasjonen er veldig høy

Avløpsrensingsområde

• Utslipp: benzen, fenoler, sulfider, nitrogenholdige organiske forbindelser

• Kommer fra utjevningskar, ulykkeskar, anaerobe kar, slambehandling

Denne kombinasjonen gjør behandlingen utfordrende på grunn av sammensetningens kompleksitet.

1.2 VOC-er i kullforgassing og produksjon av naturgass

Anlegg for kullforgassing produserer VOC-holdige restgasser under:

• Lavtemperatur metanolvask

• Gass/væske lagertanker (pustetap)

• Avløpsvannbehandling

• Oljelagringssystemer

A. Lavtemperatur metanolvask avkastningsgass

Denne strømmen inkluderer:

• Metan

• Etylen, etan

• Propan, propylen

• Metanol damp

Det er vanskelig å gjenbruke og behandles vanligvis med RTO (Regenerativ Termisk Oksidering) for fullstendig forbrenning.

Hvorfor RTO i stedet for RCO?

RCO-katalysatorer er sårbare for svovel forgiftning og har begrenset regenerering, noe som gjør RTO mer robust for kullkjemiske anvendelser.

B. Tankåndingsforlis

Gass/væskeopplagringstanker slipper ut damper som inneholder svovelforbindelser, ammoniakk og flyktige organiske forbindelser (VOC). Disse gassene må også termisk oksideres.

C. Flyktige organiske forbindelser fra avløpsrensing

Disse utslippene oppstår hovedsakelig fra:

• Forbehandling (oljeavskilning, jevning, suring)

• Beluftningstanker

• Slamavvanningssaler

Konsentrasjonene varierer sterkt, og fuktkvoten er høy.