Desulfuryzacja oparta na amoniaku zdobywa coraz większe uznanie w przemyśle petrochemicznym

1. Wyzwania związane z usuwaniem siarki w zakładach petrochemicznych

Zakłady petrochemiczne funkcjonują w warunkach odprowadzanych gazów odlotowych, które należą do najbardziej wymagających w sektorze przemysłowym. W przeciwieństwie do konwencjonalnych elektrowni, obiekty petrochemiczne składają się z wielu źródeł emisji , w tym pieców grzewczych, pieców przemysłowych, kotłów, jednostek regeneracji siarki (SRU), jednostek produkcji wodoru oraz różnych systemów gazów ubocznych. Każda z tych jednostek generuje gazy odlotowe o różnych temperaturach, stężeniach siarki, zawartości wilgoci oraz profilach zanieczyszczeń .

Typowe wyzwania, przed którymi stoją operatorzy zakładów petrochemicznych, obejmują:

• Zmienne stężenia SO₂ wynikające z różnej jakości surowców

• Wysoką zawartość wilgoci i składników korozyjnych w gazach odlotowych

• Ograniczoną przestrzeń dostępną na projekty modernizacyjne

• Ścisłe limity emisji wynikające z przepisów środowiskowych oraz zobowiązań ESG

• Wysokie oczekiwania dotyczące długotrwałej stabilności eksploatacyjnej

Tradycyjne technologie usuwania siarki, takie jak mokra desulfuryzacja wapniowo-gipsowa (limestone-gypsum wet FGD) lub systemy oparte na sodzie, mogą technicznie spełniać normy emisyjne, ale często napotykają trudności z wysokimi kosztami eksploatacji, powstawaniem osadów oraz zarządzaniem odpadowymi produktami ubocznymi w złożonych środowiskach petrochemicznych.

W rezultacie firmy petrochemiczne coraz częściej oceniają amoniakową desulfuryzację spalin (Ammonia FGD) jako rozwiązanie bardziej elastyczne i ekonomicznie zrównoważone.

---

2. Dlaczego spaliny petrochemiczne wymagają odmiennego podejścia do desulfuryzacji

Spaliny petrochemiczne różnią się zasadniczo od spalin pochodzących z elektrowni węglowych pod wieloma względami:

1. Niższa, ale wysoce zmienna zawartość siarki

2. Wyższe wymagania dotyczące integracji procesowej

3. Większa wrażliwość na spadek ciśnienia i przestoje systemu

Wiele jednostek petrochemicznych działa w sposób ciągły, a nawet krótkotrwałe postoje mogą prowadzić do znacznych strat produkcyjnych. Dlatego każdy system desiarkowania musi oferować:

• Szybką reakcję na zmiany obciążenia

• Stabilną wydajność w warunkach zmiennej pracy

• Minimalne zakłócenia działania istniejących jednostek procesowych

Desiarkowanie oparte na amoniaku spełnia te wymagania poprzez reakcje w fazie ciekłej o wysokiej wydajności przenoszenia masy , umożliwiając szybkie wychwytywanie siarki nawet przy zmiennych parametrach gazu.

---

3. Jak działa desiarkowanie oparte na amoniaku w zastosowaniach petrochemicznych

W systemie odsiarczania opartym na amoniaku dwutlenek siarki (SO₂) w gazach odlotowych reaguje z roztworem amoniaku, tworząc siarczan(IV) amonu i siarczan(VI) amonu. Przy odpowiednim sterowaniu utlenianiem końcowym produktem jest siarczan amonu o wysokiej czystości siarczan(VI) amonu, powszechnie stosowane nawóz azotowy.

Główne zalety reakcji obejmują:

• Szybką szybkość reakcji chemicznej

• Wysoką skuteczność usuwania siarki nawet przy niskich stężeniach SO₂

• Stabilną wydajność w szerokim zakresie temperatur

W zakładach petrochemicznych amoniak jest często łatwo dostępne już obecny jako część istniejących procesów lub systemów logistycznych, co ułatwia stosunkowo łatwą integrację.

---

4. Główne zalety odsiarczania amoniakowego (FGD) dla zakładów petrochemicznych

4.1 Wysoka skuteczność odsiarczania przy ultra-niskich emisjach

Nowoczesne systemy oparte na amoniaku mogą osiągać Skuteczność usuwania SO₂ powyżej 98% , co umożliwia uzyskanie stężeń wylotowych znacznie poniżej międzynarodowych limitów emisji. Dzięki temu systemy odsiarczania z użyciem amoniaku nadają się nie tylko do spełnienia obecnych wymogów prawnych, ale również do przyszłego wzmacniania przepisów środowiskowych .

4.2 Brak obciążenia związanego z utylizacją odpadów stałych

W przeciwieństwie do systemów opartych na wapieniu, które generują duże ilości gipsu wymagającego utylizacji lub sprzedaży poza miejscem produkcji, systemy odsiarczania z użyciem amoniaku produkują handlowy siarczan amonu . Dzięki temu proces odsiarczania przekształca się z centrum kosztów w proces odzysku surowców .

Dla operatorów branży petrochemicznej kładących nacisk na zasady gospodarki obiegu, ta zaleta jest szczególnie atrakcyjna.

---

4.3 Niższe koszty eksploatacji w całym cyklu życia projektu

Chociaż systemy oparte na amoniaku mogą wymagać starannego zaprojektowania i kontroli, ich ogólny koszt cyklu życia jest często niższy niż u konwencjonalnych rozwiązań alternatywnych ze względu na:

• Zmniejszone zużycie odczynników

• Minimalne osadzanie się zanieczyszczeń i zakamienianie

• Mniejszą częstotliwość konieczności konserwacji

• Przychody ze sprzedaży produktów ubocznych

W dużych kompleksach petrochemicznych oszczędności te stają się coraz bardziej istotne w długoterminowej eksploatacji.

---

4.4 Wysoka odporność na złożone warunki spalin

Spaliny z zakładów petrochemicznych mogą zawierać:

• Śladowe węglowodory

• Składniki kwasowe

• Cząstki drobne

Zaawansowane systemy oparte na amoniaku zawierają wielostopniowe oddzielanie i oczyszczanie fazy gazowej od ciekłej , zapewniając stabilną pracę bez zanieczyszczenia wtórnego, takiego jak powstawanie aerozoli lub widoczne problemy z chmurami wydechowymi.

---

5. Rozwiązanie tradycyjnych obaw dotyczących desiarkowania amoniakowego

Historycznie niektóre firmy petrochemiczne wstrzymywały się przed wdrożeniem desiarkowania amoniakowego ze względu na obawy związane z:

• Przeskakiwaniem amoniaku

• Powstawaniem aerozoli

• Ryzyko korozji

Jednak nowoczesne rozwiązania inżynierskie w znacznej mierze rozwiązały te problemy.

Zaawansowane systemy wykorzystują:

• Dokładną kontrolę dozowania amoniaku

• Wielostopniowe eliminatory mgły

• Optymalizację utleniania i zarządzania pH

W rezultacie ucieczkę amoniaku można kontrolować na poziomie poniżej 1 mg/Nm³ , podczas gdy tworzenie aerozoli jest skutecznie hamowane.

---

6. Integracja z istniejącą infrastrukturą petrochemiczną

Jedną z najważniejszych zalet systemów odsiarczania spalin z wykorzystaniem amoniaku (amoniakowych FGD) jest ich zgodność z istniejącymi systemami petrochemicznymi .

Może być zintegrowany z:

• Jednostkami odzysku ciepła odpadowego

• Systemami oczyszczania gazów odlotowych z końcówki procesu

• Centralnymi instalacjami oczyszczania spalin

Względnie niski spadek ciśnienia w absorberach opartych na amoniaku zapewnia minimalny wpływ na jednostki procesowe znajdujące się w górnej części linii technologicznej, co jest kluczowym czynnikiem w ciągłej produkcji petrochemicznej.

---

7. Korzyści środowiskowe oraz związane z ESG

Z punktu widzenia ESG desulfuryzacja oparta na amoniaku wspiera wiele celów z zakresu zrównoważonego rozwoju:

• Znaczne ograniczenie emisji siarki

• Przekształcanie zanieczyszczeń w wartościowe produkty

• Zmniejszenie generowania odpadów stałych

• Poprawa ogólnej efektywności wykorzystania zasobów

Te korzyści pomagają firmom z branży petrochemicznej wzmocnić swoje zalety środowiskowe, zachowując przy tym konkurencyjność operacyjną.

---

8. Długoterminowe rozwiązanie dla przemysłu petrochemicznego

W miarę jak zakłady petrochemiczne stają przed rosnącym naciskiem zmniejszania emisji bez utraty produktywności, dezalkalizacja oparta na amoniaku oferuje zrównoważone rozwiązanie łączące skuteczność środowiskową, opłacalność ekonomiczną oraz niezawodność operacyjną.

Dzięki ciągłym ulepszeniom technologicznym systemy odsiarczania spalin z wykorzystaniem amoniaku przestały być rozwiązaniem eksperymentalnym – są to dziś dojrzała i sprawdzona technologia właściwą do zastosowania w dużych zakładach petrochemicznych na całym świecie.