حذف گوگرد از آمونیاک: چگونه شرکت مینگ‌شنگ اکولوژیکال در پیشرفت فرآیند تصفیه گاز دود صنعتی گام برداشته است

برای دهه‌ها، فناوری سنگ‌آهک-گچ روش اصلی حذف گوگرد از گازهای خروجی در چین بوده است. در مقابل، حذف گوگرد با آمونیاک به دلیل پتانسیل ترکیبی‌اش در حذف کارآمد دی‌اکسید گوگرد و بازیابی منابع مورد توجه قرار گرفته است. با این حال، علیرغم این مزایا، پذیرش آن تاریخی‌تر از چندین چالش مهندسی محدود شده است.

این تصویر در حال تغییر است.

پیشرفت‌های حاصل‌شده در طراحی فرآیند، توسعه تجهیزات و کنترل عملیات، به فرآیند دوده‌زدایی مبتنی بر آمونیاک کمک کرده‌اند تا موانع فنی قدیمی خود را преодول کند. شرکت مینگ‌شنگ پروتکشن محیطی بیش از ده سال است در این زمینه فعالیت دارد و فناوری خود را از طریق هفت نسل توسعه پیش برد و کاربردهای آن را در طیف گسترده‌ای از بخش‌های صنعتی گسترش داده است.

این تحول برای اپراتوران نیروگاه‌ها که به دنبال راهکارهایی برای تعادل بین انطباق با مقررات انتشار، هزینه‌های عملیاتی و عملکرد زیست‌محیطی بلندمدت هستند، اهمیت زیادی دارد.

چرا دوده‌زدایی آمونیاکی مدت‌ها طول کشید تا جایگاه خود را به دست آورد؟

فرآیند دوده‌زدایی آمونیاکی ویژگی‌های جذاب متعددی دارد. این فرآیند می‌تواند نسبتاً فشرده باشد، از آمونیاک برای جذب دی‌اکسید گوگرد استفاده می‌کند و قادر است گوگرد را به شکل سولفات آمونیوم — محصولی ارزشمند مرتبط با کود — بازیابی کند.

در مقایسه با سیستم‌های سنگ آهک-گچ، این روش همچنین پتانسیل کاهش نیاز به دفع گچ و دوری از برخی چالش‌های مربوط به تصفیه فاضلاب در فرآیندهای مبتنی بر کلسیم را دارد.

با این حال، این مزایا به‌طور خودکار به عملیات صنعتی قابل اعتماد تبدیل نمی‌شوند. این فناوری باید چالش‌های عملی از جمله تشکیل ائروسل، نشت آمونیاک، عملکرد پایدار در شرایط بالای غبار و پردازش مؤثر گازهای خروجی حاوی غلظت بالای دی‌اکسید گوگرد را برطرف کند.

کارایی اکسیداسیون و کنترل تشکیل بخار قابل مشاهده پس از جاذب نیز از ملاحظات مهم در طراحی سیستم محسوب می‌شوند.

برای کاربران صنعتی، پرسش تعیین‌کننده این نیست که آیا یک فناوری از نظر نظری امیدبخش به نظر می‌رسد یا خیر؛ بلکه این است که آیا این سیستم می‌تواند در شرایط عملیاتی واقعی، عملکرد قابل اعتمادی حفظ کند، الزامات انتشار را رعایت کند و هزینه‌های کلی عملیاتی را کنترل نماید.

هفت نسل توسعه فناوری

شرکت مینگ‌شنگ برای حفاظت از محیط زیست، فناوری دوده‌زدایی با استفاده از آمونیاک را از طریق هفت نسل توسعه به‌طور مداوم بهبود بخشیده است.

این کار بر چندین مسئلهٔ فنی تمرکز داشته است که در گذشته مانع اصلی دوده‌زدایی آمونیاکی بوده‌اند؛ از جمله پردازش دودهٔ با سطح بالای گوگرد، انطباق با حجم‌های بزرگ گاز، افزایش کارایی اکسیداسیون، کنترل ائروسل و مدیریت نشت آمونیاک.

این موارد ملاحظات طراحی منزوی نیستند؛ بلکه بر عملکرد کل سیستم دوده‌زدایی (FGD) تأثیر می‌گذارند — از تماس گاز و مایع و کارایی واکنش تا انتشارات پایین‌دست و پایداری عملیاتی روزانه.

این فناوری در صنایع تولید مواد شیمیایی، تولید برق، فولاد، مواد کربنی، کاغذسازی و کک‌سازی به‌کار گرفته شده است. این تنوع کاربردها نشان‌دهندهٔ ضرورت انطباق پیکربندی فرآیند با ترکیب‌های مختلف گاز، شرایط عملیاتی و نیازهای تولیدی است.

بنابراین، چالش برای سازندهٔ سیستم‌های FGD گسترده‌تر از تأمین جاذب یا مجموعه‌ای از تجهیزات است. طراحی فرآیند، ادغام تجهیزات، استراتژی کنترل و راه‌اندازی همگی در نتیجهٔ نهایی نقش دارند.

اقتصادی بودن: فراتر از سرمایه‌گذاری اولیه نگاه کردن

مورد اقتصادی دفع گوگرد با آمونیاک باید در طول کل چرخهٔ عملیاتی ارزیابی شود، نه اینکه صرفاً قیمت خرید تجهیزات با یکدیگر مقایسه شوند.

سرمایه‌گذاری اولیه تنها بخشی از محاسبه است. هزینه‌های عملیاتی، نگهداری، مدیریت فرآورده‌های جانبی، مدیریت پساب و ارزش بالقوهٔ فرآورده‌های بازیابی‌شده نیز اهمیت دارند.

یکی از تفاوت‌های مهم در فرآوردهٔ جانبی است.

دپارسولفوریزاسیون سنگ آهک-گچ، گچ تولید می‌کند که بسته به کیفیت آن و شرایط بازار محلی، ممکن است نیازمند استفادهٔ بیشتر یا دفع باشد. دپارسولفوریزاسیون آمونیاکی می‌تواند سولفات آمونیوم تولید کند که در صورت رعایت مشخصات لازم محصول، قابل استفاده در تولید کود است.

این امر مسیری بالقوه برای بازیابی منابع گوگرد فراهم می‌کند. به جای اینکه گوگرد حذف‌شده از گاز دود را صرفاً به عنوان یک آلاینده که باید مدیریت شود در نظر گرفت، این فرآیند می‌تواند آن را به ماده‌ای با کاربردهای تجاری تبدیل کند.

سود اقتصادی واقعی به عواملی مانند مصرف آمونیاک، مصرف انرژی، پیکربندی تجهیزات، بازارهای محلی محصولات جانبی و هزینه‌های مرتبط با سیستم موجود پالایش بستگی دارد. این عوامل باید برای هر پروژه به‌طور جداگانه ارزیابی شوند و نباید فرض شود که در تمام کاربردها یکسان هستند.

با پیشرفت فناوری داخلی، سیستم‌های مبتنی بر آمونیاک در شرایط عملیاتی خاصی رقابت‌پذیرتر می‌شوند. برای برخی پروژه‌ها، این سیستم‌ها می‌توانند جایگزینی جذاب برای دئوسولفوریزاسیون مبتنی بر کلسیم باشند.

ادغام دئوسولفوریزاسیون با سیستم کاهش نیتروژن به روش کاتالیستی انتخابی (SCR)

مزیت بالقوه دیگری نیز امکان هماهنگ‌سازی دئوسولفوریزاسیون آمونیاکی با سیستم کاهش نیتروژن به روش کاتالیستی انتخابی (SCR) است.

هر دو فرآیند از آمونیاک استفاده می‌کنند، هرچند مکانیسم‌های واکنش و شرایط عملیاتی آن‌ها با یکدیگر متفاوت است. در جایی که پیکربندی فرآیند و طراحی ایمنی اجازه می‌دهد، چیدمان یکپارچه تأمین آمونیاک ممکن است به ساده‌سازی بخش‌هایی از کل سیستم و استفاده مؤثرتر از فضای موجود کمک کند.

این موضوع به‌ویژه هنگام بازسازی دیگ‌های بخار قدیمی یا تأسیسات صنعتی که فضای محدودی دارند، اهمیت پیدا می‌کند.

با این حال، ادغام نیازمند مهندسی دقیق است. تقاضای آمونیاک، ذخیره‌سازی و روش‌های مواجهه با آن، منطق کنترل، اقدامات ایمنی و شرایط عملیاتی هر مرحله از فرآیند تصفیه باید همه در نظر گرفته شوند. زیرساخت‌های مشترک تنها در مواردی باید به‌کار گرفته شوند که شرایط خاص پروژه این امر را پشتیبانی کند.

ترکیبی به‌خوبی طراحی‌شده از فرآیندهای حذف گوگرد و نیتروژن می‌تواند به اپراتوران کمک کند تا پردازش گازهای خروجی را نه به‌صورت مجموعه‌ای از فرآیندهای مستقل، بلکه به‌عنوان یک سیستم هماهنگ در نظر بگیرند.

کاربردها در صنایع مختلف

فرآیند حذف گوگرد از گازهای خروجی بر پایه آمونیاک محدود به نوع خاصی از تأسیسات صنعتی نیست.

فناوری مینگ‌شنگ در بخش‌هایی از جمله تولید شیمیایی، تولید انرژی الکتریکی، فولادسازی، مواد کربنی، کاغذسازی و کُک‌سازی به کار گرفته شده است. هر یک از این بخش‌ها نیازمندی‌های متفاوتی از نظر حجم گاز، غلظت دی‌اکسید گوگرد، بار گرد و غبار، برنامه‌های عملیاتی و فضای قابل‌استفاده برای نصب دارد.

برای نمونه، ارتقای یک نیروگاه موجود ممکن است تأکید ویژه‌ای بر محدودیت‌های فضایی و یکپارچه‌سازی با تجهیزات موجود داشته باشد. یک کارخانه شیمیایی ممکن است شرایط فرآیندی متفاوتی داشته و نیازمندی‌های خاصی برای عملیات پیوسته را ارائه دهد. در فولادسازی یا کُک‌سازی، تغییرپذیری شرایط گازهای دودزا می‌تواند پایداری عملیاتی و کنترل فرآیند را به‌ویژه حیاتی سازد.

بنابراین، راه‌حل مناسب از ارزیابی دقیق کاربرد خاص آغاز می‌شود، نه از پیش‌فرض اینکه یک پیکربندی استاندارد برای تمامی تأسیسات مناسب خواهد بود.

نقش گسترده‌تری در پالایش پایدار گازهای دودزا

کنترل انتشارات صنعتی اکنون بیش از پیش از طریق عدسی‌ای گسترده‌تر ارزیابی می‌شود. بازدهی حذف همچنان امری ضروری است، اما بهره‌برداران همچنین به بهره‌برداری از منابع، مدیریت فرآورده‌های جانبی، مصرف انرژی و هزینه‌های عملیاتی بلندمدت نیز توجه دارند.

حذف گوگرد دی‌اکسید با آمونیاک ترکیبی بالقوه از حذف گوگرد دی‌اکسید و بازیابی منابع را ارائه می‌دهد. توسعه آیندهٔ این روش به بهبودهای مهندسی مستمر، عملکرد قابل اعتماد و عملکرد اقتصادی متناسب با هر پروژه بستگی دارد.

شرکت مینگ‌شنگ برای پیشبرد این رویکرد و گسترش کاربردهای صنعتی آن، از دهه‌ها تجربه در مهندسی شیمی بهره می‌برد.

برای شرکت‌هایی که سیستم جدیدی برای حذف گازهای آلاینده (FGD) ارزیابی می‌کنند یا در نظر دارند نصب موجود خود را ارتقا دهند، حذف گازهای آلاینده با آمونیاک باید بر اساس مزایای فنی و اقتصادی واقعی‌اش ارزیابی شود.

هدف این نیست که صرفاً دی‌اکسید گوگرد را حذف کنیم. بلکه هدف، توسعه‌ی سیستمی برای تصفیه‌ی گازهای خروجی است که عملکرد زیست‌محیطی قابل‌اطمینانی ارائه دهد و در عین حال، در طول دوره‌ی بهره‌برداری‌اش، از منابع به‌صورت مؤثرتری استفاده کند.