W kompleksach petrochemicznych powstaje wiele strumieni odpadowych, z których część zawiera kwasy organiczne wymagające dalszego oczyszczania przed odprowadzeniem do instalacji zakładowej lub oczyszczalni ścieków. Przy odpowiednio dobranej technologii separacji strumienie te mogą jednak zostać przekształcone z odpadu w wartościowy surowiec możliwy do odzysku.
Jeden z dużych kompleksów petrochemicznych w Turcji zwrócił się do ESMIL Group z zadaniem opracowania rozwiązania umożliwiającego odzysk i koncentrację kwasu organicznego. We współpracy z głównym licencjodawcą procesu zaprojektowano instalację membranową dostosowaną do pracy w wymagających warunkach przemysłowych i zapewniającą stabilną, długoterminową eksploatację.
Założenia projektowe i zakres realizacji
ESMIL Group otrzymało zadanie opracowania rozwiązania spełniającego jasno określone wymagania technologiczne i inżynierskie:
- co najmniej 90% odzysku hydraulicznego
- co najmniej 80% odzysku kwasu
- solidna, modułowa i w pełni zautomatyzowana instalacja
- urządzenia zaprojektowane zgodnie ze specyfikacjami inżynierskimi sektora Oil & Gas
- przystosowanie do pracy w strefach zagrożenia wybuchem ATEX – Strefa 2
Kompleksowa analiza procesu
Każdy projekt realizowany przez ESMIL rozpoczyna się od szczegółowego poznania procesu technologicznego oraz charakterystyki medium zasilającego. W tym przypadku etap opracowania rozwiązania obejmował dwa kluczowe etapy:
1) Analizę medium procesowego w warunkach laboratoryjnych w siedzibie ESMIL w High Wycombe w celu weryfikacji wstępnych założeń projektowych oraz kompatybilności membran
2) Rozszerzone testy z wykorzystaniem modułów membranowych w skali przemysłowej, prowadzone w warunkach zbliżonych do rzeczywistych, w celu potwierdzenia parametrów pracy i optymalizacji ustawień instalacji
Takie podejście ogranicza ryzyko projektowe, zapewnia pozyskanie wiarygodnych danych procesowych i umożliwia precyzyjne dopasowanie systemu do specyfiki medium.
Rozszerzone testy wydajności membran
Ze względu na obecność stężonego kwasu organicznego przeprowadzono dodatkowe badania trwałości i wydajności membran, obejmujące:
- wpływ środowiska kwaśnego na materiały modułów membranowych,
- zmianę retencji kwasu oraz charakterystyki strumienia permeatu po długotrwałym kontakcie z medium o wysokim stężeniu,
- wymagania dotyczące procedur czyszczenia w warunkach długotrwałej eksploatacji.
Opis procesu
Dostarczony system charakteryzuje się wydajnością 60 m³/h, przy czym warto zaznaczyć, że ESMIL realizuje instalacje w zakresie od 5 do 150 m³/h, każdorazowo dopasowując je do indywidualnych wymagań klienta.
Strumień zasilający zawierał 1–2% kwasu organicznego. W celu zwiększenia efektywności separacji medium było schładzane do temperatury poniżej 20°C, a następnie kierowane do pierwszego stopnia filtracji membranowej.
Ciśnienie robocze wynosi do 60 barg, w zależności od stężenia kwasu w strumieniu zasilającym. Dla przyjętych założeń projektowych kształtuje się ono na poziomie około 45 barg.
Pierwszy stopień
Na tym etapie zachodzi zasadnicza część separacji. Uzyskany koncentrat o podwyższonym stężeniu kwasu zawracany jest bezpośrednio do głównego procesu technologicznego.
Drugi stopień
Permeat z pierwszego stopnia, zawierający jeszcze niewielkie ilości kwasu, kierowany jest do drugiego etapu filtracji w celu zwiększenia całkowitego poziomu odzysku. Koncentrat z drugiego stopnia zawracany jest do zbiornika zasilającego pierwszy etap, natomiast końcowy strumień oczyszczonej wody kierowany jest do zakładowej oczyszczalni ścieków. Zastosowanie układu dwustopniowego umożliwia uzyskanie wysokiego poziomu odzysku kwasu przy jednoczesnym zachowaniu wysokiej efektywności hydraulicznej.
Wyniki z obiektu
Instalacja osiągnęła zakładane parametry projektowe. Całkowity odzysk kwasu przekracza 82%, natomiast odzysk hydrauliczny utrzymuje się na poziomie 85–90%.
Szczegółowe dane operacyjne przedstawiono w tabeli poniżej:
| Parametr | Jednostka | 1. Stopień | 2. Stopień |
|---|---|---|---|
| Wydajność | T/h | 60 | 54 |
| Temperatura | °C | < 20 | < 20 |
| Ciśnienie operacyjne | Bar | 50 | 40 |
| Dopływ kwasu | % | 1.5 – 2% | < 0.7 - 1 |
| Odzysk kwasu | % | >82% | >82% |
| Odzysk hydrauliczny | % | 85-90% | 85-90% |
| Częstotliwość czyszczenia | Tygodnie | 6 | 13 |
Podsumowanie
Projekt dobrze pokazuje metodykę pracy ESMIL Group przy realizacji złożonych instalacji procesowych, obejmującą:
- szczegółową analizę procesu oraz charakterystyki medium,
- weryfikację laboratoryjną i testy pilotażowe,
- opracowanie projektu zgodnie ze standardami sektora Oil & Gas,
- dostarczenie w pełni zintegrowanej, zautomatyzowanej instalacji membranowej.
Efektem jest instalacja membranowa zgodna z wymaganiami ATEX, dopasowana do warunków pracy zakładu. Rozwiązanie umożliwia odzysk wartościowego składnika ze strumienia odpadowego, przy jednoczesnym zachowaniu bezpiecznych warunków eksploatacji w wymagającym środowisku przemysłu petrochemicznego.
