Abbattimento di stream derivanti da inquinanti complessi

L’abbattimento di stream derivanti da inquinanti complessi implica la conoscenza degli inquinanti stessi in modo da progettare una soluzione che sia in grado di affrontarli. Tra queste sostanze ricordiamo i composti organici alogenati, azotati e organo-silicati (silani, silossani). 

Brofind è da molti anni leader europeo per gli impianti di trattamento SOV (Sostanze Organiche Volatili), in particolare combustioni e recuperi solvente a carbone attivo.

Le applicazioni realizzate in questi anni sono state molteplici ed in vari settori, ma quest’ultima è sicuramente tra quelle tecnologicamente più avanzate in quanto la combustione di sostanze organiche clorurate richiede una particolare attenzione e progettazione.

La reazione di ossidazione (SOV —— H2O + CO2 + HCl) produce infatti acido cloridrico come principale composto, ma può condurre anche a cloro libero ed a diversi sottoprodotti di elevata pericolosità ambientale, quali le diossine.

Se questo è vero già per gli impianti che lavorano in presenza di tracce di clorurati organici, a maggior ragione lo è per il settore petrolchimico dove i clorurati sono la maggior parte degli organici da abbattere e presentano una concentrazione decisamente elevata.

Obiettivi specifici della commessa, problematiche specifiche affrontate

L’abbattimento di stream derivanti da inquinanti complessi necessita dell’identificazione di due particolari gruppi di obiettivi: il primo relativo alla conformità ambientale con la realizzazione di un impianto che abbia emissioni al di sotto del valore richiesto; il secondo relativo alla durata dell’impianto stesso che, a causa della presenza di acidi inorganici fortemente corrosivi, è sempre messa a dura prova.

Intervento e proposta

La scelta della tecnologia è stata, di comune accordo con il cliente finale, incentrata sulla qualità delle emissioni.

Il processo scelto si basa quindi su:

  • una sezione di combustione, con bruciatore dedicato;
  • una sezione di post-trattamento dei gas di combustione che comprende un quench e una colonna di neutralizzazione a due stadi per l’abbattimento dei composti inorganici prodotti (acido cloridrico e cloro libero).
COMPONENTEPORTATA (kg/h)
Etilene8,1
Idrogeno2,0
DCE164,1
Cloroetano0,7
Cloro13
Acido cloridrico3

Grazie ad un ventilatore di coda lavoriamo in leggera depressione per evitare la fuga di qualsiasi contaminante.

In questa progettazione si è tenuto conto dei seguenti fattori:

  • Garantire l’ossidazione completa a CO2 evitando la formazione di CO o di altri prodotti derivanti da un’incompleta combustione;
  • Limitare la formazione di NOx termici;
  • Minimizzare la formazione di Cl2, riducendolo il più possibile ad HCl;
  • Minimizzare i consumi di combustibile ausiliario.

La ricerca dell’equilibrio tra questi 4 fattori è stato l’aspetto più impegnativo del progetto. Le singole esigenze presentavano dei punti di conflitto tra di loro (bassa concentrazione di CO implica alta temperatura di combustione, che però potrebbe incrementare la formazione di NOx; la concentrazione di ossigeno dovrebbe essere il più alta possibile nel primo caso, ma bassa nel secondo e quarto caso, etc.).

I migliori parametri di funzionamento, definiti in fase progettuale e testati in fase di avviamento, sono quindi stati i seguenti:

TEMPERATURA DI COMBUSTIONE1.050-1.100 °C (max di progetto 1.400 °C)
CONCENTRAZIONE DI OSSIGENO3 %
TEMPO DI RESIDENZA> 1.25 sec
CONSUMO DI COMBUSTIBILE15 kg/h

Particolare attenzione è stata data alla scelta del rivestimento refrattario interno, onde evitare qualsiasi  rischio di corrosione e dare grande affidabilità all’impianto.

La fase di lavaggio gas prevede una prima sezione di rapido raffreddamento (per evitare la formazione di diossine), realizzata con un quench a due stadi. Il primo stadio ricorda uno scambiatore tubolare, mentre il secondo è a corpi di riempimento (anelli Raschig). Il materiale di costruzione scelto è stato la grafite per la sua elevata resistenza alla corrosione. Per ridurre al minimo i consumi di acqua (che deve essere addolcita per abbassare al massimo le emissioni di polveri ed evitare le incrostazioni da carbonato di calcio), è stato realizzato un circuito di ricircolo dei liquidi con relativo raffreddamento. L’acqua che esce dal quench finisce infatti direttamente nel serbatoio di fondo della colonna di neutralizzazione, da dove viene pompata in uno scambiatore di raffreddamento e successivamente inviata sia alla sezione di quench che alla testa del primo stadio della colonna stessa.

In questa prima sezione della colonna di lavaggio (realizzata in vetroresina) viene dosata la soluzione di soda per abbattere l’acido cloridrico formatosi in camera di combustione.

I valori di pH qui mantenuti non sono ottimali per l’abbattimento del cloro libero: per questo abbiamo introdotto una seconda sezione di lavaggio separata.

Per ottimizzare tale processo, ma  anche per rispettare i limiti sugli scarichi liquidi ed evitare che nella soluzione di lavaggio venga assorbita della CO2, abbiamo utilizzato il bisolfito di sodio come agente riducente.

L’elevata affidabilità dell’impianto, garantita da un PLC di sicurezza e dai necessari loop di controllo, le altissime rese di abbattimento ed i contenuti consumi di combustibile, fanno di questo impianto un modello per il trattamento delle emissioni clorurate ad alta concentrazione.

EMISSIONI GASSOSE

ComponenteValori garantiti

(mg/Nm³)

Valori misurati al test-run

(mg/Nm³)

Acido cloridrico10<1
Cloruro di vinile CVM + 1,2-dicloroetano DCE1<0,5
Cloro Cl25<0,3
Polveri totali40Non rilevate
Sostanze organiche volatili SOV201
Metano CH450<1
Ossidi di zolfo SOx300Non rilevati
Ossidi di azoto NOx10066
Monossido di carbonio CO100<1
Diossine PCDD 0,1<0,01
Cloruro di etile EtCl20<0,2

EMISSIONI LIQUIDE

ComponenteValori garantiti

(mg/Nm³)

Valori misurati al test-run

(mg/Nm³)

COD< 20<0,2