Pengolahan Gas Limbah VOC pada Industri Kimia Batubara

Pengolahan Gas Limbah VOC pada Industri Kimia Batubara

Temukan sistem RTO (Regenerative Thermal Oxidizer) canggih untuk pengolahan gas buang VOC yang efisien di industri kimia batubara. Solusi kami mengurangi emisi, mematuhi peraturan lingkungan, dan meningkatkan efisiensi operasional. Pelajari bagaimana teknologi RTO kami dapat membantu bisnis Anda mencapai pertumbuhan berkelanjutan.

Klik disini

Apa itu gasifikasi batubara?

Gasifikasi batubara merupakan teknologi inti industri kimia batubara modern.

Gasifikasi batubara: mengacu pada reaksi tidak sempurna antara berbagai jenis batubara (kokas) dan agen gasifikasi pembawa oksigen (H2O, O2, CO2) dalam sebuah gasifier. Pada suhu tinggi dan tekanan tertentu, proses ini menghasilkan gas batubara mentah yang terdiri dari H2, CH4, CO, CO2, N2, serta sejumlah kecil H2S, COS, dll.

Klasifikasi Proses Gasifikasi Batubara:

  • Bahan baku: batu bara bubuk, batu bara pecah, bubur air batu bara;
  • Tempat tidur gasifikasi: tempat tidur terfluidisasi, tempat tidur terfluidisasi, tempat tidur tetap;
  • Tempat tidur tetap terbuat dari batu bara bongkahan (15-50mm) sebagai bahan baku;
  • Tempat tidur terfluidisasi terbuat dari batu bara yang dihancurkan (kurang dari 10mm) sebagai bahan baku;
  • Tempat aliran udara terbuat dari batu bara yang dihaluskan (kurang dari 0,1 mm) sebagai bahan baku;

Tabel Survei Komponen Gas Mentah yang Dihasilkan oleh Berbagai Proses Gasifikasi

Apa itu Pencucian Metanol Suhu Rendah

Proses pencucian metanol suhu rendah: menggunakan metanol dingin sebagai pelarut penyerapan, memanfaatkan kelarutan metanol yang tinggi dalam gas asam pada suhu rendah, untuk menghilangkan gas asam dari gas umpan, terutama CO2 dan H2S.
Pencucian metanol suhu rendah adalah metode yang dikembangkan bersama oleh Linde dan Lurgi pada awal 1950-an untuk menghilangkan gas asam dari gas bahan baku. Pada tahun 1954, metode ini pertama kali digunakan untuk pemurnian gas dalam industri gasifikasi bertekanan batu bara di Afrika Selatan.

 

  • Penyedia paket proses pencucian metanol suhu rendah meliputi Linde, Lurgi, Universitas Teknologi Dalian, dll;
  • Terdapat berbagai macam proses gasifikasi, yang dapat dibagi menjadi tiga kategori: unggun tetap, unggun terfluidisasi, dan unggun terfluidisasi;
  • Penentuan apakah gas emisi rendah memiliki nilai pemulihan panas sisa terutama mempertimbangkan kandungan CH4 dalam gas buang;
  • Konsentrasi CH4 bergantung pada proses gasifikasi, dan proses gasifikasi unggun tetap meliputi tungku Lurgi, tungku BGL, dll;

Sifat gas buang

Karakteristik gas buang pencucian metanol suhu rendah:

  1. Gas buang pada dasarnya jenuh dengan uap air
  2. Kandungan komponen inert CO2 dan N2 yang tinggi
  3. Gas buang pada dasarnya tidak mengandung oksigen

Penentuan volume udara suplementasi oksigen

Karena gas buang hampir tidak mengandung oksigen, maka perlu melengkapi gas buang dengan udara untuk memenuhi kebutuhan oksigen agar gas buang dapat teroksidasi sempurna.
Prinsip untuk menentukan jumlah udara tambahan:

1) Pertimbangan keselamatan: analisis bahaya ledakan

Berdasarkan Spesifikasi Teknis Pengolahan Gas Limbah Organik Industri dengan Metode Pembakaran Penyimpanan Termal, konsentrasi bahan organik yang masuk ke perangkat RTO harus di bawah 25% dari batas bawah ledakan. Hitung batas bawah ledakan campuran gas mudah terbakar kompleks menggunakan rumus Le Chatlier, lalu bandingkan konsentrasi komponen mudah terbakar dalam gas buang dengan nilai batas bawah ledakan 25% untuk menentukan keamanan konsentrasi komponen mudah terbakar dalam gas buang.

2) Pertimbangan tingkat pemurnian: “3T1O”

  • LM adalah batas ledakan bawah gas campuran, %
  • Li adalah batas ledakan bawah komponen i,%
  • Vi adalah fraksi volume komponen mudah terbakar tertentu terhadap komponen mudah terbakar,%

Biasanya dirancang tanpa mempertimbangkan pengaruh gas inert, batas ledakan bawah gas buang dihitung, dan rasio pengenceran udara ditentukan berdasarkan hubungan antara konsentrasi gas buang dan LEL 25%. Perhitungan ini dapat menjamin keselamatan intrinsik, tetapi volume gas buang relatif besar.

Karena adanya sejumlah besar gas inert CO2 dalam gas buang pencucian metanol suhu rendah N2, Sejumlah kecil komponen yang mudah terbakar,
Berdasarkan metode perhitungan untuk campuran yang mengandung n gas mudah terbakar dan p gas inert, dapat ditentukan bahwa gas buang campuran gas mudah terbakar dan gas inert bermutu rendah bersifat tidak mudah terbakar dan tidak meledak.

Oleh karena itu, gas buang dari pencucian metanol suhu rendah tidak memiliki batas ledakan atas atau bawah.
Jumlah pengisian ulang udara untuk gas buang pencucian metanol suhu rendah dapat ditentukan berdasarkan kandungan oksigen dalam gas buang setelah oksidasi lengkap yang lebih besar dari 3%.

Proses perhitungan pembakaran gas buang campuran di udara

Gas buang campuran dirancang untuk suplementasi oksigen berdasarkan keseimbangan material, dengan kandungan oksigen sekitar 5% dalam gas buang

Perbandingan antara konsentrasi komponen mudah terbakar dalam gas buang setelah penambahan oksigen dan batas bawah ledakan gas buang (tidak termasuk gas inert)

 

Memproses total volume udara

1) Volume gas buang rendah
2) Volume udara suplementasi oksigen

① Keseimbangan Material

② Keseimbangan panas

Kasus-kasus rekayasa tipikal

Analisis Situasi

Xinye Energy Chemical’s 525,000 tons/year methanol unit uses crushed coal pressurized gasification technology. In addition to the main components CO2 and N2, the low-temperature methanol washing exhaust gas also contains methane, non-methane total hydrocarbons, CO, methanol, etc. This exhaust gas is currently discharged through the boiler chimney. According to environmental protection requirements, VOCs removal treatment is required. In addition, the polyoxymethylene unit also has three exhaust gases that need to be treated.

Rute proses

Based on the characteristics of combustible components in exhaust gas, our engineers have decided to adopt the treatment technology route of “RTO purification+medium pressure steam waste heat boiler for heat recovery”; According to our company’s unique “Le Chater&Inert Gas Correction Theory Safety Air Distribution Algorithm”, we have decided to select a 270000 air volume rotary valve RTO, with an oxygen content of 5% in the exhaust gas after incineration; Simultaneously select a 5.1MPa/46T steam boiler with a 120 meter end chimney design to reduce the impact of exhaust emissions on the factory environment;

Perangkat utama mengadopsi katup putar RTO volume udara tunggal 270.000, tata letak persegi, dilengkapi dengan 3 katup distribusi udara putar dan 36 ruang penyimpanan panas

  • Perawatan komprehensif:
    Dilengkapi dengan RTO putar volume udara 270.000, gas ekor polioksimetilen dicampur dengan udara untuk suplemen oksigen
    Pemanfaatan panas buang: 46t/jam, uap jenuh 5,1MPa
  • Standar perlindungan lingkungan:
    total emisi hidrokarbon non-metana <50mg/m³, pengurangan emisi karbon tahunan sekitar 860.000 ton;
  • Periode pengembalian: 3 tahun

Analisis Keselamatan

  1. Briefing Kontrol/Rantai Kompleks
  2. Analisis HAZOP
  3. Peringkat SIL

 

Innovation 1— Breakthrough in the lower explosion limit under inert conditions

125.000 sebelum distribusi udara

Perhitungan batas ledakan bagian yang mudah terbakar dari suatu campuran
Rumus Richard Chateli: Lf=100/(V1/L1+V2/L2+……+Vn/Ln)
Batas ledakan gas campuran Lf, % 4.26
25%LEL 1.065
Konsentrasi total komponen yang mudah terbakar 2.777

Distribusi udara konvensional: Konsentrasi komponen yang mudah terbakar dikurangi menjadi <1,065, yang berarti bahwa distribusi udara perlu 2,6 kali, dan total volume udara mencapai 330.000.

Pertimbangkan efek gas inert pada batas ledakan bawah

Jika hanya memperhitungkan suplai oksigen, suplai udara adalah 100.000, dan total volume udara adalah 220.000

1. Latar belakang udara, batas ledakan bawah pada 900℃ adalah 25%LEL;
2. Latar belakang inert, tidak mudah terbakar dan tidak meledak pada suhu ruangan, tetapi pada suhu tinggi?

Innovation 2— Design and application of square RTO structure with large air volume

 

Parameter kinerja Katup putar RTO Katup angkat RTO
Volume udara 300.000 Nm³/jam 300.000 Nm³/jam
Struktur katup arah Katup putar Katup pengangkat
Jumlah katup pembalik 3 27
Frekuensi kejutan perpindahan katup pembalik Operasi terus menerus tanpa guncangan 6,48 juta kali/tahun
Jumlah tempat tidur penyimpanan panas 36 9
Volume udara per ruang 20000 Nm³/jam 75000 Nm³/jam
Luas penampang ruang penyimpanan panas tunggal 3㎡ 14㎡
Berat pengisian keramik penyimpanan panas ruang tunggal 3300kg 15.600 kg
Jumlah pembakar (buah) 3 5
Hunian (panjang*lebar) Ukuran 26m×8m Ukuran 48m×5m

√ Indikator teknis perlindungan lingkungan utama

Nama parameter Data
Gas buang metana rendah/10.000 m³/jam 10.8-12.5
Suplemen oksigen udara/10.000 m³/jam 10.5-11.5
Kandungan oksigen gas buang suhu rendah% 5
Suhu tungku℃ 960-990
Nitrogen oksida buangan mg/m³ 4.5-10
Total hidrokarbon non-metana buangan mg/m³ 40-60

√ Indikator ekonomi utama

Nama parameter Data
Distribusi daya terpasang 1200KW/jam
Biaya listrik 4,8 juta yuan/tahun
Keluaran uap boiler panas limbah 45t/jam
Parameter uap 4,9MPa, 420℃
Harga uap 120 yuan/ton
Manfaat ekonomi langsung 43,2 juta yuan/tahun
Pengurangan konsumsi batubara mentah 50.000 ton/tahun
Pengurangan emisi karbon 860.000 ton/tahun