פורטל מתכת וקבלנות משנה
פורטל איכות הסביבה, טכנולוגיות מים, בטיחות וגיהות
פורטל בריכות שחייה, ספורט וחופי רחצה
בית
 
פורטל איכות הסביבה, טכנולוגיות מים, בטיחות וגיהות
 
נטרול תרכובות אורגניות נדיפות
-מסביב לאולם-

נטרול תרכובות אורגניות נדיפות

הגזים הנפלטים לאטמוספירה כוללים: גזי חממה, הגורמים להתחממות כדור הארץ ופוגעים בשכבת האוזון המגנה מקרינת UV מסוכנת ומגוון אינסופי של גזים מזהמים אחרים המזיקים לחי ולצומח. אמנות בינלאומיות וחוקי אויר נקי במדינות השונות מצליחים לצמצם את תופעת זיהום האויר והשלכותיה ההרסניות על כדור הארץ ויושביו, אבל המלאכה עדיין מרובה, מרובה מאוד.
מאת יהושע אליזוב M.Sc- חברת אינסופקו בע"מ
נטרול תרכובות אורגניות נדיפות

עם פרוץ המהפכה התעשייתית בתחילת המאה ה-18 והחידושים הטכנולוגיים שהביאה עמה - מנוע הקיטור, כלי תחבורה ממונעים, ייצור חשמל, מפעלי תעשייה ועוד, החלה פליטה מסיבית של גזים מזהמים (אורגניים ואי-אורגניים) לאטמוספירה,  ובימינו אלה –לאחר כ- 300 שנה - היא גדלה למימדים מפלצתיים.
הגזים הנפלטים לאטמוספירה כוללים: גזי חממה (2CO, 4CH, 2,NO HCFC , CFC) הגורמים להתחממות כדור הארץ ופוגעים בשכבת האוזון המגנה מקרינת UV מסוכנת ומגוון אינסופי של גזים מזהמים אחרים המזיקים לחי ולצומח.
אמנות בינלאומיות (כמו אמנת קיוטו המפורסמת משנת 1997) וחוקי אויר נקי במדינות השונות מצליחים לצמצם את תופעת זיהום האויר והשלכותיה ההרסניות על כדור הארץ ויושביו, אבל המלאכה עדיין מרובה, מרובה מאוד.
גם בארצנו הקטנטונת חוק האויר הנקי שחוקק בכנסת ב-2008 מתחיל לתת אותותיו ומחייב חברות תעשיה לטפל בגזים המזהמים הנפלטים  במפעליהן. 
 
שיטות הטיפול בגזים השונים רבות ומגוונות ותקצר היריעה מלפרט את כולן.
נתמקד במספר שיטות טיפול בתרכובות אורגניות נדיפות VOC((Volatile Organic Compounds  כמו אצטון, בנזן, אתנול ועוד:
 
-חמצון (שריפה) במתקנים ייעודיים. זוהי אחת השיטות הנפוצה ביותר.
ניתן לחלק את מתקני החמצון הקיימים למספר סוגים עיקריים:
חמצון תרמי -TO  Thermal Oxidizer – זהו מתקן פשוט הכולל תא בעירה עם מבער גז שמחמצן את הגזים האורגניים לאדי מים ו- 2CO. טמפ' החמצון הממוצעת לנדיפים אורגניים היא בסביבות C º 850 . במתקן מסוג זה אין השבת אנרגיה ואדי המים וה- 2CO נפלטים חמים מאוד לסביבה.
חמצון תרמי עם השבת אנרגיה -  Recuperative Thermal Oxidizer.
אלה מתקנים עם מערכת השבת אנרגיה באמצעות מחליפי חום מסוג tube & shell. הגזים החמים הנפלטים מתא הבעירה עוברים דרך מחליף החום ומחממים את האויר המזוהם הנכנס לתא הבעירה. באופן זה נחסכת כמות משמעותית מהאנרגיה הדרושה לתהליך הבעירה. יעילות השבת האנרגיה במתקנים אלה היא כ- 65%.
חמצון תרמי עם מצעים קרמיים - RTO– Regenerative Thermal Oxidizer
אלה מתקני הבעירה היעילים ביותר - הם כוללים בתוכם מצעים של לבנים קרמיות שאוגרות את האנרגיה של תוצרי הבעירה החמים ומשמשות לחימום האויר המזוהם לפני כניסתו לתא הבעירה. למרבית מתקני הבעירה יש שלושה מצעים עם לבנים קרמיות והם פועלים כלהלן (ראה תמונה 1):
לאחר חימום ה- RTO כולו (תא הבעירה ושלושת המצעים הקרמיים)
לכ-C º 850 מעלות ע"י מבער גז המותקן בתא הבעירה , פותחים (ע"י מערכת שסתומים מבוקרת) שני מצעים קרמיים ואויר מזוהם נכנס ממצע A לתא הבעירה (ראה מסלול ירוק). בתא זה הגזים האורגניים נשרפים ויוצאים דרך מצע B. מצע קרמי זה קולט את האנרגיה של הגזים החמים והטמפ' שלו עולה בהתאם. בו זמנית, זרם קטן של גזי הבעירה יוצא ממצע C ומנקה אותו משאריות גז לא מטופל (מכיוון שזרם זה מזוהם חלקית הוא מוחזר ליניקת המפוח הראשי). לאחר כ- 2 דקות יש היפוך כיוון זרימה (ע"י מערכת השסתומים) והאויר המזוהם עובר עכשיו ממצע B למצע C, כאשר מצע A עובר את תהליך הניקוי וחוזר חלילה. היעילות האנרגטית של מתקנים אלה, עקב התכונות התרמיות המיוחדות של החומרים הקרמיים,  גבוהה מאוד כ- 95%. (כלומר ההפרש בין טמפ' היציאה והכניסה  מה-RTO נמוכה מאוד).
חשוב לציין כי אם ריכוז הנדיפים האורגניים הוא מעל ערך מסוים (הנמדד
ב-mg/m3 או ב- ppmv) הבעירה במתקן תהיה אוטו-תרמית, כלומר הערך הקלורי של הגזים האורגניים באויר המזוהם מספיק בכדי לשמור את תא הבעירה בטמפ' הבעירה של ºC 850, ואין צורך להמשיך ולספק גז חיצוני ( LPG או גז טבעי) למתקן. כאשר ריכוזי הגזים האורגניים נמוכים יותר יהיה צורך בתוספת האנרגיה של הגז החיצוני, דבר שמייקר מאוד את הוצאות התפעול של המתקן.
תמונה מס' 2 מציגה מתקן RTO עם 3 מצעים קרמיים.


 תמונה 1



תמונה 2

חמצון תרמי עם מצעים קרמיים בשילוב קטליזטור- CTO– Catalytic Thermal Oxidizer. ההבדל בין מתקן זה ל- RTO הוא בתוספת של חומר קטליטי שמוסיפים מעל המצע הקרמי. תוספת הקטליזטור לתהליך מאפשרת בעירה בטמפ' נמוכה יותר (כ- C º 450) דבר המביא לחסכון נוסף באנרגיה.
החסרון בשיטה זו הוא הרגישות של החומרים הקטליטיים לזיהומים שונים העלולים לפגוע ביעילותם לאורך זמן.
 
-מתקן עם גלגל סופח מזיאוליט (מרכזת) + RTO.  מכיוון שבמקרים רבים ריכוז הנדיפים האורגניים נמוך  ( כ- mg/m3 1000 ופחות) שימוש ב- RTO בלבד יהיה בזבזני מאוד עקב צריכת הגז הגבוהה שתהיה דרושה בכדי לשמור את תא הבעירה בטמפ' הרצויה. הפתרון האופטימלי במקרה כזה הוא לרכז את זרם האויר הדליל בנדיפים אורגניים לזרם אויר קטן יותר בעל ריכוז גבוה של נדיפים אורגניים. זרם האויר המרוכז נשלח אז ל-RTO קטן לצורך שריפתו ופליטתו לארובה.
"לב" המתקן הוא גלגל הסופח את הנדיפים האורגניים- פעולת הגלגל הסופח זהה לפעולת גלגל סופח מים במערכות ייבוש אויר. ההבדל הוא בחומר הסופח – לספיחת אדי מים משתמשים בגלגל בציפוי סיליקה ג'ל  ואילו לספיחת חומרים אורגניים נדיפים משתמשים בגלגל בציפוי זיאוליט סינתטי.
זיאוליטים הם מינרליים אלומינו-סיליקטים גבישיים הנמצאים בטבע ומצטיינים בתכונות ספיחה (adsorption)  של גזים שונים. הזיאוליטים הסינתטיים פותחו במעבדות מחקר לצורך ספיחה של גזים ספציפיים. רמת התחכום של פיתוח וייצור הזיאוליט הסינתטי היא כזו המאפשרת ספיחת מולקולות אורגניות ספציפיות לפיי דרישות הלקוח. יעילות הספיחה של גלגלי זיאוליט גבוהה מאוד
כ – 90%.  במקרים בהם נדרשת יעילות גבוהה יותר משתמשים בגלגל עמוק יותר או בשני גלגלים בטור (כמו בכל מפעלי אינטל ברחבי העולם).
הסכימה הבאה (תמונה 3) מתארת את התהליך על-פני גלגל הזיאוליט:
 

תמונה 3
 
גלגל הזיאוליט מחולק ל-3 מקטעים: מקטע ספיחה גדול (כ-70% משטחו) , מקטע קרור (purge) ומקטע רענון (reactivation או desorption). אויר מזוהם נכנס לגלגל הזיאוליט ועובר דרך מקטע הספיחה ומקטע הקרור בו-זמנית (היחס בין כמויות האויר בכל מקטע הוא למעשה יחס הריכוז). במקטע הספיחה גלגל הזיאוליט סופח את הנדיפים האורגניים שבאויר המזוהם. האויר שיוצא מהמקטע הזה הוא בדרגת נקיון כזו המאפשרת לשלוח אותו ישירות לארובת הפליטה.
חלק קטן מזרם האויר הראשי נכנס למקטע הקרור, המטרה כאן היא לקרר את מקטע הרענון החם לפני כניסתו למקטע הראשי, בכדי לשפר את יכולת הספיחה במקטע הראשי. לאחר מכן עובר אויר זה דרך מחליף חום המעלה את הטמפ' שלו לכ- C º 250 וחוזר למקטע הרענון של הגלגל  (ברוב המתקנים האנרגיה הדרושה לחימום זה נלקחת מה- RTO עצמו). האויר החם מסלק מהגלגל את הנדיפים שסופחו על המקטע הראשי. כלומר התבצעה כאן פעולה של ריכוז זרם האויר מריכוז של נניח mg/m3 500 לריכוז של  mg/m3  5000 (יחס ריכוז של 1:10). זרם מרוכז זה מופנה ל- RTO שם מתבצעת פעולת השריפה ומשם נשלחים תוצרי השריפה (אדי מים ו- 2CO) לארובת הפליטה.
יחסי הריכוז במתקנים מסוג זה ינועו בין 1:5 ל- 1:20.
דוגמא: נניח שיחס הריכוז הרצוי הוא 1:10.
זרם אויר מזוהם של 100,000 מ"ק לשעה המכיל 1 גרם\מ"ק נדיפים אורגניים, יעבור ריכוז בגלגל זיאוליט לזרם אויר של  10,000 מ"ק לשעה עם ריכוז של 10 גרם\מ"ק. זרם מרוכז זה ישלח ל- RTO קטן (10,000 מ"ק לשעה) לצורך חמצונו. התהליך ב- RTO יהיה אוטו-תרמי, כלומר לא יהיה צורך בתוספת אנרגיה בכדי לשמור על טמפ' הבעירה. די ברור שהחסכון בעלויות התפעול של מתקן כזה יהיה נמוך ביותר בהשוואה לעלויות התפעול של RTO גדול של 100,000 מ"ק לשעה, שיצרוך כמויות עצומות של גז בכדי לשמור על טמפ' הבעירה.


 תמונה 4 מציגה מערכת מושלמת של מרכזת זיאוליט + RTO.
 
שתי התמונות הבאות מציגות דוגמת גלגל סופח מזיאוליט ודוגמת לבנת חומר קרמי.
 

תמונה 5


תמונה 6
 
-ספיחת הגזים ע"י פחם פעיל בשילוב עם מתקן לרענון הפחם או בלעדיו.
זו שיטה נפוצה למדי בתעשייה בעיקר לריכוזים נמוכים מאוד (ppmv בודדים).
אחד השיקולים העיקריים כאן יהיה האם להחליף את הפחם לאחר שהגיע לרוויה או לרענן אותו. יש מגוון טכנולוגיות לרענון הפחם שלא נרחיב בהן, כמו רענון הפחם בקיטור ועוד.
 
-קרור עמוק (למינוס C º30) של האויר המזוהם ושלב סופי (polish) עם פחם פעיל.
שיטה זו משלבת שתי טכנולוגיות:
בשלב ראשון - קרור בשתי דרגות ( C º 4  + , ו- C º 30 -)  לצורך עיבוי המים ומרבית הנדיפים האורגניים.
בשלב שני -  הוא שלב הספיחה הסופי (polish) של שאריות הנדיפים המתבצע ע"י פחם פעיל.
 
 כל מערכות הטיפול הנ"ל מתאימות ליישום במגוון תעשיות:
כימיה, תרופות, דלק, מזון, אלקטרוניקה, פלסטיקה, גומי, נייר, צביעה ועוד.
 
עשרות מערכות מהסוגים הנ"ל, תוצרת חברות בינלאומיות שונות, הותקנו בארץ בשנים האחרונות, בעיקר מערכות RTO. המפעל הראשון בארץ שהתקין בארץ מערכות עם מרכזת זיאוליט + RTO (recuperative) הוא מפעל אינטל בקרית גת (28FAB). במפעל זה הותקנו לפני כ-8 שנים 4 מערכות כאלה תוצרת חברת MUNTERS ארה"ב. עקב הדרישות ליעילות ספיחה של 99% מותקנים ביחידות אלה 2 גלגלים בטור. בהרחבה החדשה של אינטל בקריית גת, המתרחשת בימים אלה ממש, מתוכננות עוד 4 מערכות כאלה עם ספיקות אויר גבוהות יותר באופן משמעותי.
 
בשנתיים האחרונות הותקנו בארץ 2 מרכזות זיאוליט נוספות (60,000 מק"ש כ"א) + RTO (regenerative) בשני אתרים של אחד המפעלים המצליחים בארץ בתחומו.
הייחודיות של מערכות אלה בהשוואה למערכות שהותקנו במפעל אינטל היא הנצילות האנרגטית של מתקני החמצון המבוססים על מצעים קרמיים המגיעה ל-95% לעומת המחמצנים מסוג recuperative  שנצילותם כ- 65%.
כמו-כן הותקנו 2 מערכות מסוג עיבוי עמוק + פחם פעיל בשני אתרים העוסקים בהובלה ואחסון ממיסים אורגניים שונים.
לאחרונה הוזמנה גם מערכת דומה ע"י אחת מחברות הדלק הגדולות שהקימה מיזם להשבת ממיסים אורגניים. כל המערכות אלה הן תוצרת חברת AIRPROTECH מאיטליה המתמחה במתן פתרונות מגוונים ומתקדמים לטיפול בפליטות מזהמים אורגניים ואי-אורגניים  בתעשייה.
 
סיכום: חוק אויר נקי המיושם בארץ באחריות המשרד לאיכות הסביבה, נותן את אותותיו החיוביים בשנים האחרונות. משרד איכות הסביבה, למרות הקשיים התקציביים המוכרים, עושה מלאכתו נאמנה. מפעלים נדרשים להציג תכניות לשיפור תהליכים ולטיפול במזהמים השונים, ויש גם היטלי פליטה, סנקציות וקנסות מרתיעים.
תקני איכות האויר הישראליים עוקבים אחר התקנים האירופאים ובמיוחד אחר התקן הגרמני Luft TA. משרד איכות הסביבה מבצע בדיקות תקופתיות במפעלים המזהמים. הבדיקות נעשות בארובות הפליטה ובשטח המפעל עצמו. לפי התקן הקיים הריכוז המותר של סך החומרים האורגניים הנדיפים (מנורמל לפחם) הנפלטים בארובה לא
יעלה על  mgC/m³ 20.
אחת הבעיות העיקריות הניצבות בפני המפעלים הנדרשים לפתור בעיות זיהום אויר היא בחירת הטכנולוגיה המתאימה לטיפול במזהמים השונים. הפעולה הראשונה שיש לבצע היא סקר של ריכוזי החומרים המזהמים הנפלטים מהמפעל. לצורך זה קיימות בארץ מספר חברות המתמחות בכך. השלב הבא הוא בחירת הטכנולוגיה המתאימה לטיפול במזהמים אלה. זוהי משימה מורכבת שצריכה לכלול שיקולים הנדסיים, בטיחותיים וכלכליים שבסופם מוצג למפעל פתרון שעונה לדרישות התקן מצד אחד ולוקח גם בחשבון את עלויות התפעול השוטף. לצורך זה המפעלים יכולים להיעזר בנסיונם של:
אנשי משרד איכות הסביבה, יועצי איכות סביבה, חברות מקומיות וחברות בינלאומיות המתמחות בתחום זה ומיוצגות בישראל.
 
נכתב ע"י יהושע אליזוב  M.Sc. מחברת אינסופקו בע"מ
 

כתבות נוספות שיעניינו אתך

מנכ"ל "ישראווינד" :עם קצת פחות סחבת אפשר להעניק פרנסה טובה לחקלאי הפריפריה פלוס אנרגיה ירוקה לישראל

"הגיעה השעה לשלב בין רצון הממשלה להיטיב עם הפריפריה לבין רצונה באנרגיה ירוקה שתאפשר למשק החשמל שלנו לצלוח את עונות הקיץ המאתגרות." לכתבה המלאה

ממחזרים באור יהודה ומקבלים על האשפה כסף

לראשונה באור יהודה! עמותת מלר"ז מציגה – אוספים פסולת למחזור,ומקבלים 100 ₪ לטון ! לכתבה המלאה

חוק האריזות

הצעת חוק האריזות התקבלה לכתבה המלאה

מי אנחנו תנאי שימוש פרטיות מפת האתר פרסם באתר
כל הזכויות שמורות © 1996-2019