אמצעים לצמצום פליטות

אמצעים לצמצום פליטת חלקיקים

שיקוע אלקטרוסטאטי – חלקיקים המוזנים למכשיר מושרים במטען ובהמשך מופרדים לפיו בהשפעת שדה חשמלי. משקעים אלקטרוסטאטים פועלים בטווח רחב של תנאים, כאשר היעילות תלויה בכמות השדות החשמליים, זמן השהייה הקשור לגודל המתקן, תכונות הזרז ומתקנים להסרת חלקיקים במורד הזרם. בפצחנים קטליטיים (פצ"ק) נהוג להשתמש ב-3-4 שדות. המכשיר עשוי לעבוד במתכונת יבשה או תוך שימוש באמוניה לשיפור תהליך ריכוז החלקיקים.

ציקלון רב שלבי – מתקן הציקלון משתמש בכוח הכובד ובמבנה לולייני לשם הפעלת כוחות צנטריפוגליים לשם ריכוז החלקיקים. ציקלון רב שלבי בדרך כלל כולל מספר ציקלונים סטנדרטיים המחוברים ביניהם. עבור פצחנים קטליטיים (פצ"ק) הביצועים תלויים בריכוז החלקיקים ובהתפלגות מידותיהם של חלקיקי הזרזים.

שטיפה צנטריפוגלית – מתקן המנצל את יתרונות הציקלון בתוספת מגע עם מים, את החלקיקים יש להפריד מהמים בהמשך התהליך.

פילטר בזרימה נגדית – הזרם המכיל חלקיקים מנותב דרך קרום בררני לגודל החלקיקים המצטברים על פניו כאשר לסירוגין כיוון הזרימה משתנה לזמן קצר לשם ניקוי הפילטר.

אמצעים לצמצום פליטת תחמוצות חנקן

בעירה רב שלבית– חלוקת תהליך הבעירה לשלבים כאשר ניתן לחלק לשלבים את הזנת הדלק או הזנת החמצן. כאשר קיימים מספר מוקדי בעירה כפי שקורה הדבר בחלוקת הזנת הדלק לשלבים, ניתן לצמצם את הטמפרטורה של הלהבה ובכך להדחיק היווצרות תחמוצות חנקן עקב טמפרטורה גבוהה. כאשר מבצעים הזנה בחסר של אוויר ולאחר מכן משלימים את השריפה בשלב הבא ניתן להדחיק את היווצרותם של תחמוצות חנקן עקב צמצום זמינות חומר הגלם שלהם, בנוסף הדבר מקטין את עוצמת הלהבה ואת הטמפרטורה שלה.

תחזיר גזי פליטה – הזרמה חוזרת של גזי הפליטה אל תא השריפה מורידה את תכולת החמצן ולפיכך את עוצמת הלהבה והחום שלה, מבערים מיוחדים עושים שימוש בזרימה הפנימית של גזי שריפה על מנת להוריד את הטמפרטורה של הלהבה במוקדים ספציפיים, הזרמה של קיטור או מים ההופכים לקיטור עשויה להשיג תוצאות דומות, אם זאת הדבר עשוי לייצר שוק תרמי ולפגום במבנה התנור.

אופטימיזציה– טכניקה העושה שימוש בניטור רציף של הפרמטרים המאפיינים תהליך שריפה, ושימוש בתוצאות הניטור לשם בקרה על התהליך להשגת התנאים המיטביים.

 חיזור סלקטיבי קטליטי – תהליך המאפשר הפיכה של תחמוצות חנקן לחנקן אטמוספירי על מצע קטליטי תוך תגובה עם אמוניה בתמיסה מימית בטמפרטורה של 300-450 מעלות צלסיוס. מתקני SCRניתן למצוא בדוודי בית זיקוק לנפט חיפה

חיזור סלקטיבי לא קטליטי – תהליך המאפשר הפיכה של תחמוצות חנקן לחנקן אטמוספירי בתגובה עם אמוניה או אוריאה בטמפרטורה של 900-1050 מעלות צלסיוס. מתקני SNCR ניתן למצוא בתנורים שונים השייכים לבית זיקוק לנפט חיפה.

חמצון תחמוצות חנקן – תהליך המאפשר הפיכת תחמוצות חנקן שמסיסותן במים נמוכה לכאלו שמסיסותן גבוהה בתגובה עם אוזון, תחמוצות חנקן חדשות אלו ניתנות להפרדה ע"י סקראבר רטוב תוך שהן הופכות בתוך המים לחומצה חנקתית.

אמצעים לצמצום פליטת תחמוצות גופרית

נקיון דלקים – ישנו קשר ישיר בין תכולת הגופרית של דלק הבעירה לריכוז תחמוצות הגופרית הנוצרות בתהליך הבערה, לפיכך יש להפחית את תכולת הגופרית בדלקים באמצעות שימוש בדלק דל גופרית מלכתחילה. כרגע, ישנה דרישה למעבר כלל המפעלים באזור מפרץ חיפה לשימוש בגז טבעי שתכולת הגופרית שלו אפסית. הגז הטבעי מורכב בעקר ממתאן, כמעט ואינו מכיל גופרית ואף לא מתכות כבדות וחלקיקים, לכן השימוש בו מביא להפחתה של כ- 95% בפליטות תחמוצות גופרית ושל כ 85% בפליטות החלקיקים לאויר. המעבר הושלם בהצלחה בתחנת הכוח ובמפעלי המתחם הפטרוכימי. שאר המפעלים מורשים לשרוף דלקים נוזליים דלי גופרית כגון מזוט (1% גופרית) או סולר (0.1% גופרית) בציפייה למעבר לשימוש בגז טבעי גם כן.

לשם הפקת דלקים נוזליים דלי גופרית אלו, יש לבצע תהליכי ניקוי כגון תגובת הידרוגנציה בה הגופרית מגיבה עם המימן ליצירת מימן גופרי המתבצעת בבז"ן במתקני המה"ד, מימן גופרי זה נפרד מאדי הדלק ע"י ספיגה בממס כימי המשתייך לרוב למשפחת האמינים, תמיסה הדורשת טיפול נוסף במתקני המה"ג להפיכה סופית לגופרית אלמנטרית תוך הסתמכות על תגובת קלאוס. ריכוזי ה-SO₂ באוויר הנמדדים בתחנות הניטור של איגוד ערים חיפה, פחתו באופן דרמטי לאורך השנים הודות לפעילות איגוד ערים אזור מפרץ חיפה להגנת הסביבה להגבלת תכולת הגופרית בדלקים, כיום הריכוזים הנרשמים מהווים כמאית מערכי הסביבה תקני איכות האוויר (ערכי סביבה), ראה גרף הלן.

סקראבר רטוב – במתקן זה תרכובות גזיות מומסות בנוזל מתאים כגון מים או תמיסה בסיסית, לעיתים נעשה שימוש במצע חלקיקי להגדלת שטח הפנים בו מתבצע תהליך ההמסה, שיטות נוספות הן עמוד פלטות או תאי התזה.

אמצעים לצמצום פליטת חומרים אורגניים נדיפים

השבת אדים – פליטה עודפת לאוויר הנובעת מפעילות העמסה ופריקה של חומרים אורגניים נדיפים ניתנת לצמצום ע"י ספיגה של האדים אל תוך ממס אורגני וכיחוש ממנו בהמשך ע"י שינוי טמפרטורה לשם השבה למאגר או לשם עיבוד נוסף. לחלופין ניתן לספוח את האדים על גבי פני השטח של חלקיקים מוצקים כגון פחם פעיל או זאוליט, כאשר החומר הסופח עובר רענון תקופתי במהלכו החומר המשתחרר נספג בזרם תחזיר להמשך ניקיון. ניתן להפריד את הפחמימנים משאר האוויר גם ללא ספיגה לזרם נוזל או ספיחה לחומר מוצק כמו ע"י ממברנה להפרדה של גז הפליטה לזרם עשיר בפחמימנים הנשלח להמשך טיפול וזרם עני בפחמימנים המשתחרר לאוויר, הפרדה זאת ניתן לבצע גם ע"י קירור ועיבוי כאשר לעיתים נדרש שלב נוסף להסרת אדי מים מהתערובת העלולים להוביל להצטברות קרח בצנרת. בפועל לא נדיר למצוא שילוב של הגישות המפורטות לעיל.

מתקני השבת אדים ניתן למצוא במסוף הניפוק של בית זיקוק לנפט חיפה, במסופי הכימיקלים בנמל חיפה השייכים לחברותת גדיב, תש"ן וגדות, כמו גם בעמדות הניפוק שבחוות הדלקים של חברות פז, דלק וסונול. בנוסף כל תחנות הדלק מחוייבות בהתקנה של מכשור להשבת אדים המתבסס על טכנולוגיה של החלפת נפחים פשוטה בין מיכלית הכביש לבין המיכלים התת קרקעיים (שלב ראשון) ובין המיכלים התת קרקעיים לבין תא הדלק במכונית (שלב שני).

הכחדת אדים -  ניתן למנוע פליטה עודפת לאוויר של פחמימנים ע"י חימצון שלהם בתנאי טמפרטורה גבוהה או תוך שימוש בזרז כאשר השבתם אינה יישימה. חימצון תרמי ניתן לבצע בתנור קיים או בתא שריפה ייעודי המצוייד בארובה ואמצעי ביטחון למניעת פיצוץ כגון מעצורי להבה. לשם ביצוע החימצון יש להגיע לטמפרטורה של 760-870 מעלות צלסיוס, מטעמי ייעול משק האנרגיה ניתן לנצל את החום בגזי הפליטה כדי לחמם את הזינה למחמצן מלבד מקרה בו הזינה מורכבת מבנזין מסחרי אשר עלול לעבור הצתה בטמפרטורה מעל 180 מעלות צלסיוס בטרם הכניסה לתט השריפה. מתקן לחמצון תרמי מצוי ברשות מפעל כרמל אולפינים, שני מתקנים נוספים נמצאים ברשות בית זיקוק לנפט חיפה, חברת תרו, חברת שמן ןחברת פז שמנים עושות גם כן שימוש בטכנולוגיה זאת.

מחמצן קטליטי מחייב שימוש בזרז אשר על פני שטח חלקיקיו מתרחשת התגובה לאחר ספיחה של הפחמימן והחמצן, באמצעות שימוש בזרז ניתן להוריד את הטמפרטורה בה מתבצעת תגובת החימצון לטווח של 320-540 מעלות צלסיוס. חימום הזינה מתבצע כדי להעביר את הזרם דרך הסף האנרגטי הדרוש להוצאת התגובה לפועל. הזרז נדרש לעבור רענון תקופתי ונקיטה באמצעים למנוע פליטת חלקיקים שלו לאוויר. מתקן לחמצון קטליטי מצוי ברשות מפעל גדיב וברשות מפעל דור כימיקלים.

אמצעי מניעה – שימוש באביזרי ציוד אטומים מאפשר למנוע פליטה לא מוקדית של חומרים אורגניים נדיפים. בין פרטי ציוד ממין זה ניתן למנות שסתומים עם אטם כפול, משאבות/מדחסים המונעים באופן מגנטי או לחלופין משאבות/מדחסים עם אטמים מכאניים, ניתן לעשות שימוש בשרוולים עמידים עבור חלקי ציוד הנוטים לדלוף. מפעלים המאחסנים נפחים גדולים של חומרים אורגניים נדיפים במיכלים נדרשים אחת לתקופה לוודא את אטימות המיכלים בהשבתה מלאה ולצייד אותם באמצעים להפחתת פליטות כגון גג צף, צבע מחזיר קרינה ו/או חיבור נשמים למתקן טיפול בהתאם לדרישות.

אמצעי איתור וטיפול – לשם איתור וטיפול בדליפות מרכיבי ציוד האחראים לפליטה לא מוקדית של חומרים אורגנים נדיפים ניתן להוציא לפועל תוכנית LDAR באמצעי חישה וכימות כימיים ובאמצעות דימות תרמי של הגז. דימות תרמי מסתמך על תכונות הבליעה של הגזים שאת פליטתם מעוניינים למנוע, כאשר ישנן מערכות המקרינות את הסביבה המנוטרת בגלי אור ולאחר מכן מודדות את האור המוחזר ויש כאלו אשר קולטות את גלי האור הנפלטים מהסביבה המנוטרת. כימות כימי של הדליפה באזור הקרוב למקור הדליפה ניתן לבצע באמצעות טכנולוגיה של FID או PID. מפעלים בעלי סיכון לפליטות לא מוקדיות של חומרים אורגניים נדיפים (VOC) נדרשים לבצע תוכנית מתמשכת לאיתור ותיקון דליפות מרכיבי ציוד (LDAR) לפי נוהל של המשרד להגנת הסביבה המסתמך על שיטה מקבילה ומוכרת ע"י הסוכנות האמריקאית להגנת הסביבה העושה שימוש במכשיר TVA 1000B של חברת Thermo המצוייד בתא שריפה למדידת ריכוז מקומי של חומר אורגני ובליווי מצלמה תרמית תוצרת חברת אופגל הישראלית לאיתור מקור הדליפה.

בחירה בזרז מתאים -  שימוש בזרז לא מתאים או הפעלתו בתנאים לא מתאימים שוי לייצר מגוון של תוצרי לוואי העלולים להיפלט לאוויר. לדוגמא במהלך רענון של זרז המשמש במתקני פירום קטליטי, יש צורך בכלוריד אורגני לשם שיקום האיזון הכלורידי ופיזור המתכות על פני הזרז המתאימים לביצועים המיטביים שלו. הבחירה בתרכובת הכלוריד האורגני המתאימה משפיעה על ייתכנות פליטות דיאוקסינים ופוראנים.

מניעת פליטה מלפידים – שימוש במערך מחזור של גזי הפליטה ללפיד ובשסתומי פריקת לחץ כדי למנוע פעילות של הלפיד בשגרה. תכן לפיד מבחינת גובהו, הלחץ בו, והרכב האוויר והקיטור בזרם הנפלט אליו כמו גם סוג המבער המותקן בקצהו לשם הפעלה בתנאי חירום שאינה כוללת פליטת עשן שחור או שריפה לא שלמה של החומרים האורגניים הנדיפים. ניתן לייעל את הבקרה על תפעול הלפיד באמצעות ניטור רציף ובקרה על פרמטרים של כמות הגז המוזרם ללפיד, הרכב הגז המוזרם ללפיד, מהירות יציאה ועוד. כיום ניתן למצוא 3 לפידים בבית זיקוק לנפט חיפה, 3 לפידים בכרמל אולפינים, לפיד במפעל גדיב ואחד נוסף בדור כימיקלים. הלפידים נמצאים במעקב מתמיד תוך שימוש במצלמה צבעונית, בנוסף לנתוני ספיקות והרכב גזים ללפיד המתקבלים מטעם המפעלים בהתאם לדרישות היתרי הפליטה.