در هر فرآیند صنعتی در صنایع مختلف، پسماندهایی تولید می‌شود که در صورت عدم مدیریت این پسماندها، آثار جبران ناپذیری بر محیط‌زیست و سلامت جوامع به همراه خواهد داشت. پسماندهای تولیدی در واحدهای صنعتی می‌تواند به صورت گرد و غبار و ذرات معلق جامد با طیفی از اندازه ذرات مشخص، بخارات گازی و یا مایع باشند.
بنابراین یک یا چند نوع از پسماندهای جامد، مایع و گاز در کلیه صنایع وجود دارند که باید به روش‌های مختلف مدیریت شوند. روش‌های مختلفی برای مدیریت پسماندهای صنایع وجود دارد که از این روش‌ها می‌توان به استفاده از سیستم‌های غبارگیر (De-dusting)، سیستم‌های واکنشی (Reaction-based) و یا سیستم‌های اسکرابینگ (Scrubbing) اشاره کرد. در سیستم‌های غبارگیر عموما با استفاده از تجهیزاتی چون سیکلون، هیدروسیکلون، بگ فیلتر و … اقدام به جذب غبارات جامد تولیدی و بازگرداندن آن به چرخه فرآیند، دپو و … می‌کنند.
همچنین در برخی موارد، پسماند تولیدی یک کارخانه ممکن است برای تولید محصولات جانبی دیگر مورد استفاده قرار گرفته و تحت واکنش‌های مختلف حرارتی، شیمیایی و … قرار گیرد. همچنین با استفاده از تجهیزاتی چون ونتوری و اسکرابر امکان مدیریت پسماندهای گازی در صنایع فراهم می‌شود.
در برخی موارد نیز این سیستم‌ها به صورت ترکیبی برای مدیریت پسماندهای واحدهای صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. بنابراین پسماندهای مختلف در واحدهای صنعتی یا باید به محصولات با ارزش دیگر تبدیل شوند، یا در فرآیند سیرکوله شده و مجددا مورد استفاده قرار گیرند و یا در محل‌های استاندارد و با روش‌های استاندارد دپو شوند. در این مقاله از میان سیستم‌های مدیریت پسماند در صنایع، به سیستم‌های اسکرابینگ پرداخته شده، ماهیت این سیستم‌ها و انواع آن مورد بررسی قرار گرفته است و سیستم‌های اسکرابینگ طراحی شده در ساینوتک معرفی شده‌اند.
فلسفه استفاده از سیستم اسکرابر
گازها و بوهای مضر و نامطبوع ناشی از فعالیت تاسیسات و صنایع تهدید بزرگی برای سلامت انسان و محیط‌زیست است. توسعه سیستم‌هایی برای حفاظت محیط‌زیست در برابر انتشار این گازهای مضر ضروری است. سیستم‌های اسکرابینگ کمک قابل توجهی به تضمین ایمنی محیطی می‌کنند. سیستم‌های ونتوری – اسکرابر ساینوتک با تصفیه گازهای منتشر شده از صنایع (بویژه فلرها و دودکش‌ها) از پراکندگی آلودگی جلوگیری می‌کنند. در سیستم اسکرابینگ یا تصفیه گاز ساینوتک، از اصل “جذب گازها توسط مایعات” استفاده شده است. گازی که هدف خالص‌سازی آن است، با فن مکنده از محیط گرفته شده و از بستر طراحی شده در سیستم اسکرابینگ ساینوتک عبور می‌کند.
در اثر تماس میان فاز جامد و مایع، انتقال جرم اتفاق افتاده و بعضا واکنش‌های شیمیایی انجام می‌شود و گازهای مضر جذب شده و گاز خروجی دودکش یا فلر عاری از گازها و مواد مضر برای سلامت جوامع انسانی و محیط‌زیست خواهد بود. گازهای جذب شده توسط مایع که منجر به ایجاد یک پسماند مایع دیگر شده است بسته به نوع فرآیند یا مجددا در واکنش استفاده می‌شود، یا به عنوان محصول جانبی تحت فرآیند قرار می‌گیرد و یا به صورت استاندارد دپو می‌شود. سیستم‌های اسکرابینگ ساینوتک امکان مدیریت جریان‌های با دمای بالا، دارای گرد و غبار و مرطوب را دارند.
در صورتی که طراحی سیستم‌های اسکرابینگ به صورت اصولی انجام شود، راندمان جذب تا 99 درصد نیز می‌تواند برسد. سیستم‌های اسکرابینگ ساینوتک می‌تواند جهت حذف آلاینده‌های روغنی، گازهای سمی و خورنده مانند سولفید هیدروژن، دی اکسید گوگرد، امونیاک، سیلان‌ها و … مورد استفاده قرار گیرند.
سیستم اسکرابینگ ساینوتک در صنایع مختلفی مانند: صنایع معدنی، شیمیایی، کودهای کشاورزی، خوراک دام و طیور، شیلات، نفت و گاز، پلیمر، فولاد و فلزات و سایر صنایع کاربرد دارند.
در صورتی که از سیستم اسکرابینگ ساینوتک استفاده شود، از تشکیل باران اسیدی جلوگیری می‌شود، آسیب‌های ناشی از خوردگی و هزینه‌های نگهداری تجهیزات به حداقل می‌رسد، از آلودگی آب و خاک و هوا بوسیله پسماندها جلوگیری می‌شود و تصفیه و جذب پسماندهای مضر با راندمان 99 درصد انجام می‌شود.
انواع اسکرابر
اسکرابر (scrubber) یا سیستم اسکرابینگ (scrubbing system)، سیستمی است که برای مدیریت و جذب مواد مضر برای محیط‌زیست و سلامت جوامع انسانی و به طور عمده برای فاز گاز مورد استفاده قرار می‌گیرد.
دو روش اصلی برای جذب و مدیریت پسماندها در اسکرابر وجود دارد:
الف) اسکرابر تر: که جذب پسماندهای گازی یا جامد خروجی از واحدهای صنعتی از طریق پاشش یک مایع بر روی آن انجام می‌شود.
ب) اسکرابر خشک: جذب پسماندها عموما از طریق تماس فاز گازی با یک فاز جامد (عمدتا پودری شکل) انجام می‌شود.
مبنا و اصول کار هر دو نوع اسکرابر یکسان است و هر دو سیستم منجر به جذب پسماندها و جلوگیری از ورود آنها به محیط‌زیست می‌شوند. مهم‌ترین تفاوت این دو سیستم، مواد مورد استفاده در هریک برای جذب پسماندها است. یکی از مهم‌ترین کاربردهای سیستم‌های اسکرابر، جذب گازهای اسیدی خروجی از دودکش‌ها یا فلرهای صنایع پالایشگاهی، پتروشیمی و فلزی و جلوگیری از ورود آن به هوا و ایجاد باران‌های اسیدی است.
مشخصات فنی اسکرابرهای ساینوتک
اسکرابر با هدف انتقال جزئی از یک فاز به فازی دیگر بستر مناسبی را برای این انتقال فراهم می‌آورد. در این دستگاه دو فاز وجود دارد، فاز پراکنده (به طور مثال فاز مایع) و فاز پیوسته (به طور مثال فاز گازی). انتقال جرم میان فاز مایع و بخار انجام می‌شود و دو پدیده جذب فیزیکی یا واکنش شیمیایی اتفاق می‌افتد. اسکرابر از ورود گازهای واکنش نداده و مضر به محیط جلوگیری کرده و موجب می‌شود تا بعضا اتلاف ماده اولیه نیز اتفاق نیفتد. تزریق فاز مایع در اسکرابر دارای یک حد مشخص است و تا زمانی که رژیم انتقال جرم به هم نخورد امکان تزریق بیشتر فاز مایع نیز وجود دارد.
تجهیز اسکرابر به صورت یک برج طراحی می‌شود که فاز پیوسته و فاز پراکنده به صورت خلاف جهت هم حرکت کرده و با هم تماس پیدا می‌کنند. در سیستم‌های اسکرابر ساینوتک، فاز پراکنده که شامل جریان‌های خروجی از میکسر و ونتوری می‌شود، از قسمت فوقانی وارد برج شده و فاز پیوسته که شامل جریان هوای مکنده حاوی بخارات گازی است، از قسمت تحتانی برج وارد می‌شود و عمل انتقال جرم میان دو فاز انجام می‌گیرد. معمولا یک اسکرابر از بدنه اصلی، قسمت packing، نگهدارنده‌های packing، پراکنده کننده فاز مایع و نازل‌های مایع و گاز تشکیل می‌شود. شکل زیر شمای کلی اسکرابر را نشان داده است.
در اسکرابر ساینوتک، هدف جذب (جذب فیزیکی) گازها توسط فاز پراکنده است. در این سیستم‌ها عموما از برج اسکرابر پُر شده (Packed) استفاده شده است که فلسفه به کارگیری برج پرشده در این سیستم، ایجاد تماس بیشتر برای واکنش، جذب بهتر و همچنین دادن زمان تماس لازم برای انجام این واکنش‌ها هست. ساختار پرکن‌ها باید طوری باشد که نسبت سطح خارجی آن به حجمی که اشغال می‌کند بزرگ باشد تا در کمترین حجم، بیشترین سطح تماس را ایجاد کند. در سیستم اسکرابر ساینوتک عموما از پرکن‌های پال رینگ و با جنس پلاستیکی استفاده می‌شود. در طراحی اسکرابر ساینوتک پارامترهایی مانند طول و قطر اسکرابر بر انجام کامل واکنش احتمالی و جلوگیری از پدیده‌هایی همچون طغیان و افت فشار آن در بدست آوردن ظرفیت فن مکنده سیستم و جلوگیری از پدیده‌هایی همچون انباشتگی یا ریزش موثر است.
شکل 2، سیستم ونتوری – اسکرابر ساینوتک مورد استفاده در واحد سولفات آمونیوم شرکت شیمی پژوهان ایلیا پارت
مشخصات فنی ونتوری‌های ساینوتک
ونتوری ساینوتک در کنار اسکرابر برای پالایش ذرات ناخالصیِ گازهای خروجی از فرآیندها به کار می‌رود. برای رسیدن به این هدف، تجهیزات مختلفی در صنعت وجود دارند که می‌توانند به کار گرفته شوند اما اگر بیش از نیمی از ذرات معلق در گاز، اندازه‌ای زیر یک میکرومتر داشته باشند، راندمان عملکردی هیچ دستگاهی همانند ونتوری اسکرابر نیست و این تجهیز بیشترین راندمان را خواهد داشت. این تجهیز در دو نوعِ طراحی به کار می‌رود: 1- مرطوب و 2- خشک. اغلب این تجهیزات از نوع ونتوری مرطوب هستند چرا که راندمان بالاتری را خواهد داشت. هدف از استفاده از این تجهیز، جداسازی ذرات معلق موجود در گاز است.
اساس کار این تجهیز، اتمیزه کردن قطرات آب و توزیع آنی آنها در فاز گاز است. عملکرد ونتوری ساینوتک به گونه‌ای است که مایع وقتی از قسمت همگرای تجهیز پایین می‌آید، شتاب گرفته و این شتاب ناگهانی باعث اتمیزه شدن ذرات آب می‌شود. به محض اینکه آب اتمیزه شود، به ذرات گرد و غبار می‌چسبد و آنها را از گاز جدا می‌کند. این چسبیدن ذرات و جداسازی آنها به علت تفاوت سرعت بین گاز (سریع) و قطرات آب (کند) است. بعد از اینکه مخلوط گاز و قطرات آب از گلویی رد شود، شتاب مخلوط کاهش پیدا می‌کند. در این نقطه، ذرات گرد و غباری که قطرات آب به آنها چسبیده‌اند، به بالک آب برمی‌گردند. پارامترهای اساسی طراحی شامل: 1- افت فشار ( )، 2- سطح مقطع گلویی (At) و 3- طول گلویی (Xt) است.
سیستم‌های اسکرابینگ ساینوتک
ساینوتک توانسته است تا امتحان خود را در طراحی و اجرای سیستم‌های اسکرابینگ در پروژه‌های مختلفی پس دهد و سربلند از آن بیرون بیاید. طراحی و اجرای سیستم‌های اسکرابینگ در کارخانه‌های سولفات آمونیوم شرکت شیمی پژوهان ایلیا پارت (رفسنجان)، شرکت کیمیای سبز رفسنجان (رفسنجان)، شرکت پترو اکسیر مهرگان (قزوین)، شرکت پودر ماهی دانه طلایی چابهار (کنارک) و شرکت فرآوری پودر ماهی قشم (جزیره قشم) از این جمله هستند. با طراحی و اجرای این سیستم‌ها از ورود گازها و بخارات مضر برای سلامت انسان و حیوان و محیط‌زیست و همچنین از اتلاف مواد اولیه جلوگیری شده و راندمان فرآیندها افزایش یافته است.
