إزالة الكبريت من الأمونيا: كيف تُقدِّم شركة مينغ شنغ البيئية تقدُّمًا في معالجة غازات العادم الصناعية

على مدى عقود، كانت تقنية الحجر الجيري-الجبس هي النهج السائد لإزالة الكبريت من غازات العادم في الصين. أما تقنية إزالة الكبريت بالأمونيا، فقد أثارت اهتمامًا بسبب قدرتها على الجمع بين إزالة فعَّالة لأكسيد الكبريت واسترجاع الموارد. ومع ذلك، وعلى الرغم من هذه المزايا، ظل اعتمادها محدودًا تاريخيًّا بسبب عدة تحديات هندسية.

هذه الصورة تتغيَّر الآن.

تساعد التطورات في تصميم العمليات وتطوير المعدات والتحكم في التشغيل في تجاوز عوائق تقنية قديمة تواجه إزالة الكبريت من غازات العادم باستخدام الأمونيا. وقد عملت شركة مينغ شنغ لحماية البيئة في هذا المجال لأكثر من عقدٍ من الزمن، وطوّرت تقنيتها عبر سبع أجيال، ووسّعت نطاق تطبيقاتها في مجموعة متنوعة من القطاعات الصناعية.

ويكتسب هذا التحوّل أهميةً كبيرةً بالنسبة لمُشغِّلي المصانع الذين يبحثون عن سبلٍ لتحقيق التوازن بين الامتثال للوائح الانبعاثات وتكاليف التشغيل والأداء البيئي على المدى الطويل.

لماذا استغرق انتشار إزالة الكبريت باستخدام الأمونيا وقتاً طويلاً؟

وتتميّز عملية إزالة الكبريت باستخدام الأمونيا بعدة خصائص جذّابة: فهي عملية نسبياً مدمجة، وتستخدم الأمونيا لامتصاص ثاني أكسيد الكبريت، كما يمكنها استرجاع الكبريت على هيئة كبريتات الأمونيوم، وهي مادة ذات قيمة عالية تُستخدم في صناعة الأسمدة.

وبالمقارنة مع أنظمة الحجر الجيري-الجبس، فإنها توفر أيضًا إمكانية تقليل الحاجة إلى التخلص من الجبس وتجنب بعض التحديات المرتبطة بمعالجة مياه الصرف الناتجة عن العمليات القائمة على الكالسيوم.

ومع ذلك، فهذه المزايا لا تنعكس تلقائيًّا في تشغيل صناعيٍّ موثوق. ويجب أن تعالج هذه التكنولوجيا التحديات العملية، ومنها تكوُّن الهباء الجوي، وتسرب الأمونيا، والأداء المستقر في ظل الظروف عالية الغبار، ومعالجة غاز العادم عالي التركيز من ثاني أكسيد الكبريت بكفاءة.

كما تُعد كفاءة الأكسدة والتحكم في تشكُّل السحابة المرئية بعد وحدة الامتصاص من الاعتبارات المهمة في تصميم النظام.

أما بالنسبة للمستخدمين الصناعيين، فالسؤال الحاسم ليس ما إذا كانت التكنولوجيا تبدو واعدة نظريًّا، بل ما إذا كان النظام قادرًا على الحفاظ على أداءٍ موثوقٍ في ظل الظروف التشغيلية الفعلية، مع الوفاء بمتطلبات الانبعاثات والتحكم في إجمالي تكاليف التشغيل.

سبعة أجيال من تطوير التكنولوجيا

واصلت شركة مينغ شنغ لحماية البيئة تحسين تقنية إزالة الكبريت من غازات العادم باستخدام الأمونيا عبر سبع أجيال من التطوير.

ركّز العمل على عدة مشكلات فنية كانت تُعَدّ عوائق تاريخية أمام تقنية إزالة الكبريت بالأمونيا، ومنها معالجة غازات العادم عالية الكبريت، والتكيف مع أحجام الغاز الكبيرة، وتحسين كفاءة الأكسدة، والتحكم في الهباء الجوي، وإدارة تسرب الأمونيا.

هذه الاعتبارات التصميمية ليست منعزلةً؛ بل تؤثر في أداء نظام إزالة الكبريت بالكامل، بدءاً من تلامس الغاز بالسائل وكفاءة التفاعل، ووصولاً إلى الانبعاثات النهائية واستقرار التشغيل اليومي.

طُبِّقت هذه التقنية في قطاعات التصنيع الكيميائي وتوليد الطاقة والصلب ومواد الكربون وصناعة الورق والكoking. ويُظهر هذا التنوّع في التطبيقات الحاجة إلى تكييف تكوينات العمليات بما يتناسب مع تركيب الغازات المختلفة وظروف التشغيل والمتطلبات الإنتاجية.

وبالتالي، فإن التحدي الذي يواجه مُصنِّع نظام إزالة غازات العادم (FGD) أوسع نطاقًا من مجرد توريد وحدة امتصاص أو مجموعة من المعدات. فتصميم العملية، ودمج المعدات، واستراتيجية التحكم، والتشغيل الأولي كلها عوامل تؤثر في النتيجة النهائية.

الجانب الاقتصادي: النظر ما وراء الاستثمار الأولي

يجب تقييم الجدوى الاقتصادية لعملية إزالة الكبريت باستخدام الأمونيا على امتداد دورة التشغيل الكاملة، وليس فقط عبر مقارنة أسعار شراء المعدات.

ويشكِّل الاستثمار الرأسمالي جزءًا واحدًا من الحساب. كما أن نفقات التشغيل، وتكاليف الصيانة، ومعالجة النواتج الثانوية، وإدارة مياه الصرف، والقيمة المحتملة للمنتجات المستعادة كلها عوامل ذات أهمية.

ويكمن أحد الفروق المهمة في الناتج الثانوي.

وتنتج عملية إزالة الكبريت بالحجر الجيري والجبس جبسًا، قد يتطلَّب استغلالًا إضافيًّا أو التخلُّص منه حسب جودته وظروف السوق المحلية. أما عملية إزالة الكبريت باستخدام الأمونيا فهي قادرة على إنتاج كبريتات الأمونيوم، التي يمكن استخدامها في إنتاج الأسمدة عند تحقيقها المواصفات المنتجية المطلوبة.

هذا يُنشئ مسارًا محتملًا لاسترجاع موارد الكبريت. فبدل معاملة الكبريت المُزال من غازات العادم باعتباره ملوثًا فقط يجب التحكم فيه، يمكن للعملية تحويله إلى مادة ذات استخدامات تجارية.

تعتمد الفائدة الاقتصادية الفعلية على عوامل مثل استهلاك الأمونيا، واستخدام الطاقة، وتكوين المعدات، وأسواق المنتجات الثانوية المحلية، والتكاليف المرتبطة بالنظام القائم للمعالجة. ويجب تقييم هذه العوامل لكل مشروع على حدة، بدل افتراض تشابهها في جميع التطبيقات.

وباستمرار نضج التكنولوجيا المحلية، تصبح أنظمة الأمونيا أكثر تنافسية في ظروف تشغيل مختارة. فقد تُقدِّم بديلاً جذّابًا لأنظمة إزالة الكبريت التقليدية القائمة على الكالسيوم في بعض المشاريع.

دمج إزالة الكبريت مع إزالة أكاسيد النيتروجين بالاختزال الحفزي الانتقائي

وميزة محتملة أخرى هي إمكانية تنسيق إزالة الكبريت بالأمونيا مع نظام إزالة أكاسيد النيتروجين بالاختزال الحفزي الانتقائي (SCR).

تستخدم كلتا العمليتين الأمونيا، رغم اختلاف آليات التفاعل ومتطلبات التشغيل بينهما. وعندما تسمح تكوينات العملية وتصميمها من حيث السلامة، فقد يساعد ترتيب الإمداد المتكامل للأمونيا في تبسيط أجزاء من النظام الكلي والاستفادة القصوى من المساحة المتاحة.

ويكتسب هذا الأمر أهمية خاصة عند تحديث الغلايات القديمة أو المرافق الصناعية التي تكون فيها المساحة محدودة.

ومع ذلك، تتطلب عملية الدمج هندسة دقيقة. ويجب أخذ الطلب على الأمونيا والتخزين والتعامل معها، ومنطق التحكم، وتدابير السلامة، ومتطلبات تشغيل كل مرحلة معالجةٍ في الاعتبار. ولا ينبغي اعتماد البنية التحتية المشتركة إلا حين تدعم ظروف المشروع المحددة ذلك.

ويمكن أن يساعد دمج عمليتي إزالة الكبريت وازالة أكاسيد النيتروجين بشكلٍ جيدٍ المشغلين على التعامل مع معالجة غازات العادم كنظامٍ منسقٍ بدلًا من مجموعة عملياتٍ مستقلة.

التطبيقات عبر الصناعات المتعددة

ولا تقتصر معالجة غازات العادم القائمة على الأمونيا لإزالة الكبريت على نوعٍ واحدٍ من المرافق الصناعية.

تَمَّ تطبيق تكنولوجيا مينغ شنغ في قطاعاتٍ تشمل التصنيع الكيميائي وتوليد الطاقة والصلب ومواد الكربون وصناعة الورق والكoking. ويختلف كل قطاعٍ عن الآخر من حيث حجم الغاز وتركيز ثاني أكسيد الكبريت وحمولة الغبار والجداول التشغيلية والمساحة المتاحة للتركيب.

فعلى سبيل المثال، قد يركِّز تحديث محطة طاقة قائمة بشكلٍ خاص على قيود المساحة والاندماج مع المعدات القائمة. وقد تمتلك مصنع كيميائي ظروفاً عمليةً مختلفةً ومتطلباتٍ خاصةً للتشغيل المستمر. أما في صناعتي الصلب أو الكوك، فقد تجعل تقلُّبات ظروف غاز العادم استقرار التشغيل والتحكم في العمليات أمراً بالغ الأهمية.

وبالتالي، فإن الحل المناسب يبدأ بتقييمٍ تفصيليٍّ للتطبيق، بدل افتراض أن تكويناً قياسياً واحداً يناسب جميع المرافق.

دور أوسع في معالجة غاز العادم بطريقة مستدامة

يتم تقييم التحكم في الانبعاثات الصناعية بشكل متزايد من خلال عدسة أوسع. وتظل كفاءة الإزالة ضروريةً، لكن المشغلين يأخذون أيضًا في الاعتبار استخدام الموارد وإدارة النواتج الثانوية واستهلاك الطاقة والتكاليف التشغيلية طويلة الأجل.

توفر إزالة الكبريت من الأمونيا مزيجًا محتملًا من إزالة ثاني أكسيد الكبريت واسترجاع الموارد. وستعتمد تطوراتها المستقبلية على تحسينات هندسية مستمرة وتشغيلٍ موثوقٍ وأداء اقتصاديٍّ يتناسب مع كل مشروعٍ على حدة.

تستفيد شركة مينغ شنغ لحماية البيئة من عقود من الخبرة في الهندسة الكيميائية لتطوير هذه الطريقة وتوسيع نطاق تطبيقاتها الصناعية.

وبالنسبة للشركات التي تُقيِّم نظامًا جديدًا لإزالة غازات العادم (FGD) أو تفكر في ترقية تركيبٍ قائمٍ بالفعل، فإن إزالة الكبريت من الأمونيا تستحق التقييم بناءً على مزاياها التقنية والاقتصادية الفعلية.

الهدف ليس ببساطة إزالة ثاني أكسيد الكبريت. بل هو تطوير نظام لمعالجة غازات العادم يوفّر أداءً بيئيًّا موثوقًا، مع الاستفادة من الموارد بشكل أكثر فعالية طوال عمر التشغيل.