اسکرابرها متداول‌ترین روش برای جداسازی ذرات از جریان‌های گازی هستند. در حال حاضر صدها هزار اسکرابر در صنایع مختلف در دنیا مورد استفاده قرار می‌گیرند و عمر بسیاری از آنها به بیش از 50 سال نیز می‌رسد. اصل مهم در طراحی اسکرابر استفاده از جریان مایع برای جذب ذرات و یا گازهاست. طراحی اسکرابر با اینکه دارای اصول ثابتی است اما هر اسکرابر متناسب با مورد کاربرد آن طراحی خاصی خواهد داشت.
محققان ساینوتک به این نتیجه رسیده‌اند که راندمان اسکرابرها وابستگی زیادی به میزان انرژی ورودی به اسکرابر برای هر واحد از جریان گاز ورودی به آن دارد که قرار است ذرات یا اجزای آن جذب شوند. این انرژی ممکن است از طریق هوا یا آب نیز تامین شود. این مساله تنها در اسکرابرهایی اتفاق می‌افتد که به خوبی طراحی شده باشند و انرژی در فرآیند تماس میان فازهای مایع و جامد صرف شود.
شناخت و بهینه‌سازی پارامترهای طراحی اسکرابر یکی از مهم‌ترین بخش‌های طراحی این تجهیزات است که ساینوتک توانسته است این پارامترها را بهینه کرده و از سیستم‌های مختلف اسکرابر – سیکلونیک اسکرابر و کوپل ونتوری – اسکرابر در صنایع مختلفی مانند صنایع شیمیایی،صنایع تولید فرآورده‌های نفتی، صنایع غذایی، صنایع شیلات، صنایع خوراک دام و طیور و صنایع تولید کود کشاورزی استفاده کند.
فناوری و روش طراحی اسکرابرهای ساینوتک
پارامترهای مهم طراحی اسکرابرهای تر عبارت است از:
- تماس نزدیک مایع و فاز گازی برای ارتقای راندمان جداسازی
- جلوگیری از تجمع و انباشته شدن غبارات در بخش‌های مختلف سیستم
- جلوگیری از خروج آب از استک مربوطه با استفاده از روش‌های جمع‌آوری و بازیابی آب
- یافتن راهکار بهینه برای مدیریت مواد و اجرای جذب شده در اسکرابر
مکانیزم‌هایی که بوسیله‌ی آن ذرات و اجزای موجود در فاز گازی توسط جریان مایع تر شده و جمع‌آوری می‌شوند، عبارت است از impingement (برخورد/ تماس)، diffusion (نفوذ) و condensation (تغلیظ/ متراکم شدن). در مکانیزم برخورد یا تماس، در اثر برخورد میان دو فاز، چسبندگی میان آنها اتفاق می‌افتد در این حالت ذرات جامد یا اجزای گازی به قطرات یا فیلمی از مایع می‌چسبند. در مکانیزم نفوذ، ذرات کوچک‌تر توسط ذرات بزرگ‌تر جمع‌اوری می‌شوند و مکانیزم تراکم یا تغلیظ زمانی مورد استفاده قرار می‌گیرد که اسپری ذرات مایع موجب شود تا گاز از نقطه شبنم خود عبور کند و ذرات به عنوان جوانه‌زا عمل کنند.
طراحی اسکرابرهای ساینوتک بر اساس اصول فوق انجام شده و این اسکرابرها می‌توانند گازهای مرطوب یا ذرات چسبنده جامد را بدون گرفتگی اسکراب کنند. گازهای داغ نیز به راحتی در این سیستم‌های می‌توانند وارد شوند به طوری که گازهای داغ در ورودی کلکتورها خنک شده و کلکتور می‌تواند حجم کوچکتری از گاز خنک شده را پذیرا باشد. در طراحی سیستم‌های اسکرابینک ساینوتک، خطرات مربوط به آتش‌سوزی و انفجارهای احتمالی به طور کامل حذف شده و اجزای گازی یا مواد جامد جذب شده به طرق مختلف قابلیت بازیابی مجددا در واحد صنعتی، استفاده برای سایر فرآیندها و یا دپوی کردن بدون خطرات زیست‌محیطی را دارند.
یکی از مهم‌ترین چالش‌ها در طراحی سیستم‌های اسکرابینگ، چالش انتخاب متریال مناسب برای ساخت اسکرابر و مقاومت در برابر خوردگی تجهیزات است که ساینوتک توانسته است تا اطلس خوردگی برای انتخاب ماده مناسب جهت ساخت اسکرابر را تهیه کند و برای هر صنعت، متریال مناسب شرایط فرآیندی و کاری تجهیز ارائه شود.
استفاده از اسکرابرهای پلیمری (PE یا PP)، اسکرابرهای استیل (Stainless steel 304/ 316 L)، اسکرابرهای کربن استیل پوشش داده شده با انواع مواد پلیمری مانند رابر (Rubber lined carbon steel scrubbers) و اسکرابرهای ساخته شده از مواد مقاوم در برابر حرارت و خوردگی مانند سوپرآلیاژها و هاستالوی (Super alloy or Host Alloys).
یکی دیگر از چالش‌های مطرح در طراحی اسکرابرها، مصرف بالای انرژی عمدتا به صورت آب است که در طراحی ساینوتک با استفاده از کوپل کردن ونتوری و همچنین استفاده از تجهیزاتی مانند مبدل‌های حرارتی و کندانسور و در برخی موارد بازچرخانی آب در فرآیندهای کارخانه، این میزان به حداقل رسیده است.
هزینه‌های بالای تعمیرات و نگهداری فن‌های سیستم‌های اسکرابینگ نیز یکی دیگر از چالش‌های طراحی آن است که در طراحی ساینوتک با در نظر گرفتن اینورتر و دمپرهای مکانیکی و هیدرولیکی این مساله تا اندازه زیادی حل شده است تا از وارد شدن فشار زیاد به فن و مسائل مترتب بر آن جلوگیری شود.
برج اسکرابر تر پر شده (packed tower wet scrubber) از یک برج که داخل آن مواد پر کننده از جنس‌های مختلف (فلزی/ پلیمری یا سرامیکی) وجود دارد، تشکیل شده است. مواد پرکننده بستر مورد نیاز برای تماس میان فازهای مایع و گاز را ایجاد می‌کنند. فاز مایع که می‌تواند آب یا هر محلول دیگر بسته به نوع و ترکیب گاز ورودی به اسکرابر باشد، از قسمت فوقانی اسکرابر و از طریق نازل‌ها اسپری می‌شود. گاز نیز در خلاف جهت حرکت مایع وارد اسکرابر می‌شود هر چه فاز گازی به سمت بالا حرکت می‌کند، آلاینده‌های گازی و جامد موجود در آن کاهش می‌یابد. بدیهی است که گاز با میزان آلاینده جامد یا گازی کمتر با فاز مایع تازه‌تر در تماس قرار می‌گیرد تا راندمان جذب بیشتر باشد. بعضا از سینی‌هایی در داخل برج اسکرابر استفاده می‌شود که فاز گازی از میان فاز مایع جریان پیدا کرده در سینی‌های برج عبور می‌کند.
پارامترهای مهم طراحی اسکرابرهای ساینوتک به شرح زیر است که به صورت فرموله شده تدوین شده و امکان طراحی برای ظرفیت‌های مختلف و کاربردهای مختلف وجود دارد:
- اندازه و تعداد قطرات مایع ورودی از نازل اسکرابر به داخل برج
- نسبت فاز جامد به مایع (liquid/gas ratio)
- سرعت نسبی حرکت فازهای مایع و ذرات جامد
- میزان ترشوندگی فاز جامد احتمالی موجود در جریان گاز
- دانسیته ذرات
- ویسکوزیته گاز
- و سایر پارامترها
در صورتی که برای یک صنعت خاص داده‌های کافی برای طراحی اسکرابر وجود نداشته باشد و یا این مساله در تجربه کاری ساینوتک نباشد، تیم فنی و تحقیق و توسعه ساینوتک می‌تواند با طراحی یک پایلوت (واحد نیمه صنعتی) با هزینه پایین، پارامترها را برای طراحی بهینه کند. جدول زیر انواع سیستم‌های اسکرابینگ طراحی شده در ساینوتک، ویژگی‌ها و کاربردهای آنها را نشان داده است.
جدول 1، انواع طراحی‌های سیستم‌های اسکرابر ساینوتک
| نوع اسکرابر | ویژگی‌ها | اصول بهره‌برداری |
| اسکرابر تر سیکلونیک Wet cyclonic scrubber | طراحی ساده نازل‌های مستقل قابل کنترل مصرف انرژی پایین بدون نیاز به baffle یا سطوح برخورد بهره‌برداری آسان | ورود فاز گازی از قسمت تحتانی ورودی مماسی الگوی جریان یابی حلزونی گاز الگوی اسپری تزریقی شعاعی |
| برج اسکرابر تر پر شده با جریان‌های غیر همسو Counterflow packed tower scrubber | مصرف انرژي پایین تعمیرات و نگهداری آسان جذب با راندمان بالا سطح تماس بالای دو فاز امکان ساخت از انواع متریال هزینه پایین بهره‌برداری | جریان یابی گاز به صورت عمودی ورود فاز گازی از قسمت تحتانی برج عبور فاز گازی از بستر پر شده و تر تماس گاز و مایع در بستر پایینی ضرورت وجود دمیستر پد |
| برج اسکرابر تر تماسی Impingement wet tower scrubber | مصرف انرژی متوسط استفاده از سیستم Underspray برای جلوگیری از مشکلات ناشی از تماس فاز خشک و تر امکان استفاده برای خنک‌کاری گازها به عنوان تبادل‌کننده حرارت دارای تعداد متغیر سینی | ورود گاز از قسمت تحتانی جریان گاز از داخل منطقه آب عبور کرده که شامل آب پساب و آب از نازل‌های زیر صفحات است امکان تغییر تعداد و محل سینی‌ها وجود دارد جریان یابی گاز از صفحات سوراخ‌دار |
| ونتوری – اسکرابر Venturi – scrubber | امکان جذب ذرات زیر میکرون با راندمان بالا انعطاف‌پذیری در میزان جریان مایع ورودی تعمیرات و نگهداری آسان و کم | ورود گاز از قسمت بالایی ونتوری ایجاد جریان اختناق با سرعت بالا جهت جذب ذرات جامد |
شایان ذکر است کلیه سیستم‌های اسکرابر تر سیکلونیک، برج اسکرابر تر پر شده و برج اسکرابر تر تماسی قابلیت کوپل شدن با ونتوری را دارند.
با ارائه مشخصات جریان گاز کارخانه خود، ساینوتک می‌تواند بهینه‌ترین سیستم اسکرابینگ را برای شما طراحی نموده و پیشنهاد دهد.
جهت کسب اطلاعات بیشتر در خصوص اسکرابر و کارکرد آن می توانید به مقاله معرفی طراحی جدید دستگاه اسکرابر صنعتی توسط شرکت ساینوتک مراجعه فرمایید.
