Rückgewinnungsanlagen für flüchtige organische Verbindungen (VOC)

VOC-Rückgewinnungsanlagen sind Komplettsysteme für die Behandlung von Dämpfen, die bei der Verladung oder Lagerung von Erdölprodukten entstehen. Sie sind so konzipiert, dass sie flüchtige organische Verbindungen, Geruchskomponenten oder Aromaten zurückgewinnen und gleichzeitig Emissionen in die Atmosphäre vermeiden.

 

Flüchtige organische Verbindungen (Volatile Organic Compounds, VOC) sind leichte Komponenten, die aus Erdölprodukten wie Benzin, Naphtha, Diesel oder Rohöl entstehen. Die typischen Quellen für Rohöldämpfe sind die Befüllung von schwimmenden Lager- und Entladungsschiffen (FSO) in der Nähe der Ölplattformen. Auch Schiffe oder Tanker an Landterminals oder Tanklagern können während des Be- und Entladens Dämpfe erzeugen.

Typische Quellen für kondensierte Dämpfe bei raffinierten Erdölerzeugnissen sind:

  • Be- und Entlüftung von Lagertanks
  • Beladung des Lagertanks
  • Shuttle-Tankschiff- und Binnenschiffsverladung (auch Schiffsverladung genannt)
  • Truck loading
  • Waggonverladung
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    Ein Dampfbehandlungssystem ist eine grundlegende Einrichtung zur Behandlung dieser Dämpfe, die als gefährlich für die Umwelt und die menschliche Gesundheit gelten. Die derzeit beste verfügbare Technik zur Rückgewinnung dieser Dämpfe ist die  Vapor Recovery Unit (VRU) mit Aktivkohlebetten. Sie beruhen auf der Aktivkohle-Technologie (auch Kohlenstoff-Vakuum-Adsorption genannt), die die beste Lösung für stark flüchtige Produkte ist.

    Benzin, Diesel, Naphtha, Kondensate, Methanol, Ethanol, Benzol, Toluol, Xylol und auch Rohöl sind mit Aktivkohlen kompatibel.  Eine auf Aktivkohle basierende Dampfrückgewinnungsanlage ist mit den folgenden Hauptelementen ausgestattet:

    1.  Die Kohlenstoffbetten. Dabei handelt es sich in der Regel um zwei mit Aktivkohle gefüllte Behälter, die die flüchtigen organischen Verbindungen aus dem Dampfstrom auffangen und saubere Luft ausströmen lassen.
    2.  Die Vakuumpumpen. Sie extrahieren die abgeschiedenen Kohlenwasserstoffe von den Aktivkohlen und bringen sie in eine Absorberkolonne. Flüssigkeitsring- oder trockene Schraubenvakuumpumpen sind für diese Anwendung am besten geeignet.
    3. Die  Absorber-Säule. Es funktioniert wie ein Flüssigschrubber. Hier treffen die Dämpfe auf eine absorbierende Flüssigkeit, die sie aufnimmt. Das flüssige Produkt (Absorptionsmittel + zurückgewonnenes Produkt) wird zurück in den Lagertank geleitet.

     Diese drei Hauptkomponenten spiegeln die drei Hauptprozessschritte wider, die die Arbeitsweise einer Carbon Bed VRU kennzeichnen:

    • ADSORPTION: Die VOC werden an den Aktivkohlen adsorbiert.
    • REGENERATION: Die Aktivkohlen werden durch Vakuum von den adsorbierten Kohlenwasserstoffen gereinigt.
    • ABSORPTION: Die Dämpfe werden in die Absorbersäule geleitet, wo sie von einer absorbierenden Flüssigkeit aufgenommen werden.

     Die Dämpfe aus den Lade- oder Lagervorgängen gelangen in die Dampfrückgewinnungseinheit (VRU). Sie gelangen in den Kohlebettbehälter, der auf Adsorptions-/Aufnahmebetrieb eingestellt ist. Die Kohlenwasserstoffe in den Dämpfen werden an den Aktivkohlen (AC) adsorbiert und die saubere Luft wird in die Atmosphäre abgegeben.

    Wenn die ACs gesättigt sind, im Durchschnitt nach 10 bis 15 Minuten, werden die Dämpfe in den zweiten Behälter geleitet. Der erste, gesättigte Behälter wird isoliert und durch eine oder mehrere Vakuumpumpen unter Vakuum gesetzt. Auf diese Weise werden die adsorbierten Kohlenwasserstoffe aus dem AC entfernt und gelangen über die Vakuumpumpen in die Absorberkolonne. In der Absorberkolonne wird ein Absorptionsmittel (z. B. Benzin) niedergeschlagen, während die abgesaugten und hochkonzentrierten Dämpfe in umgekehrter Richtung abziehen.

      Der größte Teil der Kohlenwasserstoffe im Dampf wird von der absorbierenden Flüssigkeit absorbiert. Die nicht absorbierten Dämpfe werden über eine Rückführleitung in den AC-Behälter im Adsorptions-/Aufnahmebetrieb zurückgeleitet. Der Absorber wird mit dem zurückgewonnenen Produkt in den Lagertank oder die Rohrleitung zurückgeführt. Wenn der gesamte Zyklus beendet ist, ist die Klimaanlage sauber und bereit, einen neuen Dampfstrom aufzunehmen. Aus diesem Grund schalten die AC-Behälter ihre Funktion um und die Dämpfe werden in den sauberen AC-Behälter im Empfangsmodus geleitet.  Dieser Vorgang wiederholt sich alle 10-15 Minuten, solange Kohlenwasserstoffdämpfe in das Dampfrückgewinnungssystem gelangen.

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    volatile-organic-compound-recovery-units_compliant-with-the-major-emission-standards

     

    Einer der Hauptgründe für die Installation einer VRU ist die Notwendigkeit, die Umweltvorschriften einzuhalten. Bei Rohöl bezieht sich die Norm auf die Rückgewinnungseffizienz, die in der Regel zwischen 90 und 95 % liegen muss.

    Für Produkte auf Ölbasis hat jedes Land seine eigene Norm, viele Länder verlangen <10 mg/Nm3 gemäß dem unterzeichneten Göteborger Protokoll. Einige Länder gehen sogar noch weiter nach unten mit Emissionsgrenzwerten von 5 Gramm, 2 Gramm bis zu 150 oder 50 mg/Nm3. Die Normen für aromatische Bestandteile liegen zwischen 10mg/Nm3 und 1mg/Nm3.

     

    Ein Kohlenstoffbett-Dampfrückgewinnungssystem reduziert die Emissionswerte und gewinnt gleichzeitig wertvolle Kohlenwasserstoffe zurück. Sie sind in der Lage, ca. 99 % der entstehenden flüchtigen organischen Verbindungen abzuscheiden, und bieten folgende Vorteile:

  • Einhaltung der Umweltvorschriften
  • Verringerung der VOC-Emissionen und Verbesserung der Luftqualität
  • Sicherere Arbeitsumgebung für das Personal an den Terminals
  • Geringere gesundheitliche Auswirkungen auf die umliegenden Gemeinden
  • Steigerung der Gewinne durch die Rückgewinnung von zusätzlichem Benzin aus den Dämpfen
  • Schnelle Amortisierung der Investition
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