در دنیای صنعتی، اسکرابرها دارای سابقه طولانی هستند. اولین پتنت مربوط به اسکرابرها در سال 1836 منتشر شده است. 100 سال پس از انتشار اولین پتنت اسکرابر، در سال 1935، حدود 98 درصد از گاز دی اکسید گوگرد منتشر شده توسط صنایع در انگلیس، توسط اسکرابرها جذب شد. در سال 1901 نیز نحوه کنترل و جذب همزمان گاز و ذرات جامد توسط اسکرابرها شناسایی شد.
مکانیزم عملکرد و پارامترهای موثر بر عملکرد سیستم‌های اسکرابینگ در دنیا مطالعه و بررسی شده و پیشرفت‌های زیادی در این خصوص اتفاق افتاده است. در این مقاله به بررسی مختصر مکانیزم‌های عملکردی اسکرابرهای ساینوتک، ساختار اسکرابرهای ساینوتک و دلایل استفاده از آن پرداخته شده است.
مکانیزم عملکرد و ساختار اسکرابرهای ساینوتک
مکانیزم عمکلرد کلیه اسکرابرهای ساینوتک، استفاده از مایعات برای جذب گازها از طریق ایجاد سطوح بزرگ مایع برای جذب گاز با استفاده از انواع روش‌های مکانیکی است. این روش‌ها شامل: اسپری هیدرولیک (hydraulic spray)، سینی‌های برخورد (impingement tray)، کلاهک حباب‌دار (bubble captray)، سینی الک مانند (sieve tray)، بستر پر شده (packing)، توری (grids) و طیف وسیعی از مکانیزم‌ها و ساختارهای پیچیده و مرکب با هدف ایجاد سطح وسیع مایع در یک حجم مشخص تا میزان ممکن است.
مکانیزم‌های عملکرد اسکرابرهای ساینوتک به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند. دسته اول، مکانیزم‌هایی هستند که ساختار اسکرابر به نحوی طراحی شده است که یک مایع بر روی بستری جریان می‌یابد که این بستر می‌تواند بستر پر شده، سینی، مش یا توری باشد. دسته دوم، مکانیزم‌هایی هستند که قطرات ریز مایع بر بستر مورد نظر اسپری می‌شوند. در مکانیزم دوم، قطرات ریز مایع به شکل کروی ایجاد شده و سطح بسیار زیادی برای تماس میان فازهای مایع و گاز ایجاد می‌کنند. در این حالت تعداد بسیار زیادی قطرات کروی مایع حجم اسکرابر را پر می‌کنند.
کلیه پارامترهای طراحی اسکرابر به صورت تجربی بدست آمده و طراحان و سازندگان اسکرابر مانند ساینوتک، این پارامترها را بر اساس متغیرهای موجود در هر کارخانه محاسبه و اعلام می‌کنند. این متغیرها عبارت است از:
- دماهای ورودی و خروجی اسکرابر
- دانسیته و فشار گازهای ورودی و خروجی اسکرابر
- نرخ تبخیر در اسکرابر
- انتالپی خروجی
- توزیع اندازه ذرات غبارات احتمالی
- افت فشار
- غلظت مواد ورودی به اسکرابر
- راندمان اسکرابر
- فشار جزیی گازهای ورودی به اسکرابر
- آثار خنک شوندگی گازها در اسکرابر
- آثار واکنش‌های گرماده یا گرماگیر احتمالی انجام شده در اثر فرآیند تماس دو فاز در اسکرابر
- دبی، دما، رطوبت و فشار گاز ورودی به اسکرابر
- دبی، دما و غلظت مایع ورودی به اسکرابر
به عنوان نمونه یکی از اسکرابرهای طراحی شده در ساینوتک که برای جذب گازهای آمونیاک فرار کرده از راکتور و گرانولاتور کارخانه‌های تولید کودهای کشاورزی مانند سولفات آمونیوم، دی آمونیوم فسفات، مونو آمونیوم فسفات و آمونیوم نیترات به کار برده می‌شود و از مکانیزم بستر پر شده استفاده شده است، شامل بخش‌های زیر است که در شکل 1 نشان داده شده است:
- بدنه اصلی اسکرابر (scrubber body)
- توزیع‌کننده فاز مایع (liquid distributer)
- بخش‌های گریتینگ (grating parts)
- توزیع‌کننده جریان گاز (air flow diffuser)
- دمیستر (demister)
شکل 2 نیز طراحی توزیع‌کننده مایع (water distributer) مورد استفاده در اسکرابر را نشان داده است.
در سیستم اسکرابر پر شده ساینوتک، گاز آمونیاک و سایر گازهای همراه از قسمت تحتانی وارد اسکرابر شده و در قسمت پر شده توسط (packing pall rings) بالا می‌رود. نیروی بالا رفتن (مکش) گاز درون اسکرابر توسط یک فن که به استک تعبیه شده در کارخانه متصل است ایجاد می‌شود. از قسمت بالایی و از طریق سیستم توزیع‌کننده فاز مایع، مایع مورد نظر به داخل اسکرابر تزریق شده و در بخش پر شده بدنه اسکرابر، تماس میان فاز گاز و مایع اتفاق می‌افتد و جذب مورد نظر انجام می‌شود. در این نوع اسکرابر علاوه بر جذب، واکنش میان محلول اسیدی و گاز آمونیاک یا فاز مایع آمونیومی انجام شده و سولفات آمونیوم تولید می‌شود. همین واکنش موجب افزایش دمای محلول تولید شده در اسکرابر می‌شود.
دمیستر تعبیه شده در قسمت فوقانی اسکرابر، از خروج بخشی از بخارات آب جلوگیری کرده و آن را مجددا به داخل اسکرابر برمی‌گرداند. بخارات آب که قصد خروج از اسکرابر را دارند بر روی دمیستر مجددا میعان یافته و به صورت مایع به سیستم برمی‌گردند. راندمان اسکرابر آمونیاک ساینوتک حدود 95 درصد (بسته به شرایط کارخانه) است.
در سیستم‌های اسکرابینگ ساینوتک عموما از یک ونتوری به صورت کوپل شده به اسکرابر استفاده می‌شود. شکل 3 شماتیک ونتوری مورد استفاده در سیستم‌های اسکرابینگ ساینوتک را نشان داده است. ونتوری با ایجاد یک سرعت بالا از جریان سیال در قسمت گلویی آن، موجب حل شدن کامل ذرات جامد در داخل فاز مایع شده و آن را وارد اسکرابر می‌کند. به طور کلی می‌توان گفت، هدف از طراحی ونتوری در کنار اسکرابر، جذب غبارات و ذرات جامدی است که احتمالا از بخش‌های مختلف خط تولید توسط فن‌های مکنده سیستم اسکرابر به سمت آن جریان می‌یابند. این مساله هم از هدر رفت مواد جلوگیری می‌کند و هم مانع از آلودگی محیط‌زیست توسط غبارات می‌شود.
در شکل فوق، قسمت‌های مختلف ونتوری به شرح زیر است:
- بدنه اصلی ونتوری
- فلنج پایینی
- فلنج بالایی
- خروجی پایینی
- فلنج پایینی
- اسپری آب
اسکرابرها بر اساس اصول مشخص طراحی شده و در صنایع مختلف کاربرد دارند. از جمله صنایعی که اسکرابرهای ساینوتک امکان طراحی و استفاده را دارند می‌توان به اسکرابرهای کارخانه‌های آسفالت، اسکرابرهای بویلرها، اسکرابرهای مورد استفاده در صنعت ریخته‌گری، اسکرابرهای کوره‌های پخت آهک، اسکرابرهای واحدهای مدیریت پسماند (زباله) شهری، اسکرابرهای صنعت فاضلاب، اسکرابرهای بوگیر، اسکرابرهای هیبرید و اسکرابرهای جذب گازهای آلاینده صنایع مختلف اشاره کرد. شرکت ساینوتک علاوه بر طراحی سیستم‌های اسکرابینگ مورد استفاده در کارخانه‌های تولید مواد شیمیایی و کودهای کشاورزی، توانسته است اسکرابرهای بوگیر مورد استفاده در صنایع فرآوری ماهی و گوشت را نیز طراحی و اجرا نماید.
