ตามข้อมูลจาก IEA ในปี 2023 ระบุว่า โรงกลั่นน้ำมันและโรงงาน petrochemical ผลิตตะกอนมากขึ้นประมาณ 35% เมื่อเทียบกับเมื่อสิบปีที่แล้ว สาเหตุหลักที่ทำให้ปริมาณตะกอนเพิ่มขึ้นนี้ ได้แก่ การกลั่นน้ำมันดิบที่มีความหนาแน่นสูงขึ้น และปัญหาโครงสร้างพื้นฐานที่เก่าลงและไม่มีประสิทธิภาพเหมือนเดิม สิ่งที่เรากำลังพูดถึงนี้คือตะกอนหนืดที่ประกอบด้วยสารประกอบไฮโดรคาร์บอนต่าง ๆ ปนอยู่กับน้ำและอนุภาคของแข็ง ซึ่งก่อให้เกิดปัญหามากมายต่อการดำเนินงาน ท่อส่งน้ำมันมักจะอุดตันอยู่บ่อยครั้ง ถังเก็บน้ำมันเต็มเร็วจนกินพื้นที่การจัดเก็บระหว่าง 12 ถึง 18 เปอร์เซ็นต์ทุกปี และยังมีความเสี่ยงต่อการเกิดเพลิงไหม้ตลอดเวลา ยกตัวอย่างเช่น โรงกลั่นแห่งหนึ่งในเขต Midwest ที่ต้องใช้เงินไปประมาณ 4 ล้านดอลลาร์เมื่อปีที่แล้วเพื่อซ่อมแซมเครื่องจักรที่หยุดทำงานเนื่องจากตะกอนสะสม ค่าใช้จ่ายเหล่านี้แสดงให้เห็นถึงเหตุผลว่าทำไมโรงงานหลายแห่งจึงเริ่มลงทุนในระบบบำบัดที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น เช่น เตาเผาแบบ cracking ที่สามารถจัดการวัสดุเหลือใช้เหล่านี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพกว่าเดิม
ตามคำสั่งใหม่ปี 2024 ว่าด้วยการกำจัดของเสียอันตรายของสำนักงานปกป้องสิ่งแวดล้อม (EPA) บริษัทต่าง ๆ จะต้องกู้คืนไฮโดรคาร์บอนที่ยังใช้การได้จากของเสียประเภทตะกอนให้ได้อย่างน้อย 90 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งเพิ่มขึ้นจากข้อกำหนดเดิมเมื่อปี 2020 ที่กำหนดไว้เพียง 75 เปอร์เซ็นต์เท่านั้น โรงงานหรือสถานประกอบการที่ไม่สามารถปฏิบัติตามมาตรฐานดังกล่าว อาจต้องเผชิญกับโทษทางการเงินที่สูงมาก คือต้องเสียค่าปรับถึง 50,000 ดอลลาร์สหรัฐฯ ต่อของเสียแต่ละตันที่ยังไม่ได้รับการจัดการ ข้อบังคับเหล่านี้ถือเป็นส่วนหนึ่งของแผนการใหญ่ระดับโลกเพื่อสนับสนุนความยั่งยืน โดยมีเป้าหมายลดของเสียจากภาคอุตสาหกรรมให้ลดลงเกือบครึ่งหนึ่งภายในสิ้นทศวรรษนี้ สำหรับธุรกิจขนาดเล็กและขนาดกลางที่ต้องการปฏิบัติตามกฎหมายโดยไม่ทำให้เกิดภาระทางการเงินมากเกินไป เทคโนโลยีการเปลี่ยนแปลงทางความร้อน เช่น เตาเผาแบบครั๊กเกอร์ (cracking furnaces) ได้กลายเป็นทางเลือกที่แท้จริงและมีอยู่ไม่มากนักในปัจจุบัน ผู้จัดการโรงงานที่ผมได้พูดคุยด้วยส่วนใหญ่เห็นตรงกันว่า แม้ระบบนี้จะมีค่าใช้จ่ายสูงในช่วงเริ่มต้น แต่ในระยะยาวแล้ว กลับสามารถประหยัดเงินเมื่อเทียบกับวิธีการกำจัดแบบดั้งเดิม
โรงกลั่นน้ำมันสามแห่งในพื้นที่ชายฝั่งอ่าวเม็กซิโกต้องถูกปรับรวมทั้งสิ้น 2.7 ล้านดอลลาร์ในปี 2023 เนื่องจากตะกอนที่พวกเขาจัดการไม่ผ่านการทดสอบพิษวิทยาของสำนักงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อมสหรัฐฯ (EPA) เมื่อผู้ตรวจสอบพิจารณาอย่างละเอียดว่าเกิดข้อผิดพลาดขึ้นที่ใด พวกเขาพบว่าวิธีการบำบัดด้วยความร้อนที่ไม่มีประสิทธิภาพเป็นสาเหตุทำให้ตะกอนมีสารประกอบโพลีไซคลิกอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน (PAHs) สูงกว่าที่กฎหมายกำหนดถึง 22% หลังจากได้รับโทษทางการเงินครั้งนี้ โรงกลั่นแต่ละแห่งติดตั้งเตาเผาแบบแยกส่วนใหม่ในกระบวนการดำเนินงานของตน ภายในระยะเวลาประมาณครึ่งปี ระดับ PAHs ลดลงจาก 15 ส่วนในล้านส่วน (ppm) เหลือเพียง 8 ppm เท่านั้น จากการวิจัยที่เผยแพร่เมื่อปีที่แล้วโดยสถาบันโพนีมอน ระบุว่าการปรับปรุงดังกล่าวช่วยประหยัดเงินให้กับบริษัทได้ประมาณ 740,000 ดอลลาร์ต่อปี จากความเสี่ยงค่าปรับในอนาคตที่อาจเกิดขึ้น พร้อมทั้งช่วยปกป้องระบบนิเวศท้องถิ่นจากผลิตภัณฑ์ของเสียที่ปนเปื้อน
เตาครัคกิ้งแบบคอมแพคถูกใช้เพื่อสลายไฮโดรคาร์บอนที่มีความซับซ้อนซึ่งพบได้ในโคลนน้ำมัน โดยใช้กระบวนการที่เรียกว่าการสลายตัวทางความร้อนแบบควบคุม เมื่อเราให้ความร้อนแก่วัสดุโคลนน้ำมันภายใต้ระดับที่จัดการอย่างระมัดระวัง ระบบจะทำให้องค์ประกอบอินทรีย์กลายเป็นไอระเหยทั้งหมด ทิ้งไว้เบื้องหลังสิ่งที่หนักกว่า เช่น สารตกค้างโลหะ สิ่งที่ทำให้หน่วยเหล่านี้มีประสิทธิภาพคือการออกแบบแบบโมดูลาร์ ซึ่งหมายความว่า พวกมันสามารถดำเนินการได้อย่างมีประสิทธิภาพแม้จะต้องเผชิญกับประเภทของของเสียที่มีองค์ประกอบแตกต่างกันในแต่ละวัน สำหรับผู้ที่ทำงานด้านการจัดการขยะ ความยืดหยุ่นนี้ช่วยแก้ปัญหาที่ใหญ่ที่สุดอย่างหนึ่งที่พวกเขาเผชิญอยู่เป็นประจำ
กระบวนการแตกตัวแบบดูดความร้อน (Endothermic cracking) จะมีบทบาทหลักในช่วงเริ่มต้น โดยทำการย่อยสลายไฮโดรคาร์บอนสายยาวให้กลายเป็นสารประกอบที่เบากว่า การปรับปรุงไอน้ำแบบพร้อมกันจะช่วยลดการสะสมของคาร์บอน โดยการเปลี่ยนยางที่เหลืออยู่ให้กลายเป็นก๊าซสังเคราะห์ (โดยหลักคือ H₂ และ CO) กลไกสองขั้นตอนนี้สามารถกู้คืนพลังงานได้มากกว่าการเผาทำลายแบบทั่วไปถึง 10–15% ตามการเปรียบเทียบวิธีการบำบัดทางความร้อนที่ผ่านมา
ผลการทดลองขนาดทดลองของ EPA ในปี 2022 แสดงให้เห็นว่าเตาแตกตัวแบบกะทัดรัดสามารถกู้คืนเนื้อหาอินทรีย์จากโคลนน้ำมันได้ 85–92% และเปลี่ยนให้กลายเป็นเชื้อเพลิงที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้ ประสิทธิภาพนี้สอดคล้องกับความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับแนวทางการผลิตพลังงานจากขยะในโรงกลั่นน้ำมันที่กำลังเผชิญกับนโยบายห้ามทิ้งขยะในหลุมที่เข้มงวดมากขึ้น
จุดที่เหมาะสมที่สุดสำหรับ เตาเผาแตก ประสิทธิภาพอยู่ระหว่าง 450 ถึง 650 องศาเซลเซียส อุณหภูมิช่วงนี้สามารถย่อยสลายวัสดุอินทรีย์ส่วนใหญ่ได้ โดยไม่สูญเสียพลังงานมากเกินไปในกระบวนการ เมื่ออุณหภูมิต่ำกว่า 450 องศาเซลเซียส เรามักจะเห็นไฮโดรคาร์บอนที่เหลือค้างอยู่จากปฏิกิริยาที่ไม่สมบูรณ์ กลับกัน การเพิ่มอุณหภูมิเกินกว่า 650 องศาเซลเซียสจะทำให้เชื้อเพลิงส่วนเกินถูกเผาผลาญไปโดยเปล่าประโยชน์ และเริ่มทำให้ชั้นวัสดุทนไฟที่มีราคาแพงเกิดการสึกหรอเร็วกว่าที่จำเป็น ตามรายงานวิจัยบางส่วนที่เผยแพร่โดยกระทรวงพลังงานสหรัฐฯ ในปี 2023 ระบุว่า การใช้งานระบบเหล่านี้ที่อุณหภูมิประมาณ 550 องศาเซลเซียส สามารถลดการใช้พลังงานลงได้ถึง 18 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเทียบกับเทคนิคไพโรไลซิสรุ่นเก่า พร้อมทั้งยังสามารถเข้าใกล้อัตราการเปลี่ยนแปลง (conversion rate) ระดับ 92 เปอร์เซ็นต์ที่ต้องการ
การเก็บวัสดุไว้ในเครื่องปฏิกรณ์ประมาณ 8 ถึง 12 นาที โดยทั่วไปจะให้คุณภาพของก๊าซสังเคราะห์ที่ดีที่สุด เนื่องจากให้เวลาเพียงพอสำหรับการสลายตัวของไฮโดรคาร์บอนหนักที่ดื้อด้านอย่างสมบูรณ์ เมื่อกระบวนการดำเนินการสั้นเกินไป เราจะพบว่ามีทาร์ตกค้างเกิดขึ้นในระบบมากขึ้น บางครั้งอาจสูงถึง 14% โดยน้ำหนัก ซึ่งส่งผลกระทบต่อกระบวนการทำงานถัดไปทั้งหมด ในทางกลับกัน การทำงานในรอบที่ยาวเกินไปจะทำให้ใช้พลังงานเพิ่มขึ้นโดยที่ไม่ได้ประโยชน์มากนัก ผู้เล่นรายใหญ่บางรายในอุตสาหกรรมได้ทำการทดสอบและพบว่าหลังจากอยู่ในเครื่องปฏิกรณ์ประมาณ 10 นาที ก๊าซสังเคราะห์มีความบริสุทธิ์ประมาณ 95% ซึ่งถือได้ว่าเป็นจุดมหัศจรรย์ที่ส่วนใหญ่แล้วโรงงานต่างมุ่งหวังให้บรรลุก่อนที่ผลิตภัณฑ์จะสามารถผ่านมาตรฐานอุตสาหกรรมได้
การรักษาระดับอัตราส่วนสมมูล (ER) ที่ 0.25â0.35 จะช่วยให้มีออกซิเจนเพียงพอสำหรับปฏิกิริยาออกซิเดชันบางส่วน โดยไม่ก่อให้เกิดการเผาไหม้สมบูรณ์ สภาพแวดล้อมที่ "ขาดแคลนออกซิเจน" เช่นนี้ จะช่วยเพิ่มผลผลิตของเหลวสูงสุด พร้อมทั้งลดการปล่อย COâ ลง การจำลองกระบวนการแสดงให้เห็นว่า ความเบี่ยงเบนของ ER ที่ 0.05 จะลดผลผลิตไบโอดีเซลลงถึง 22% และเพิ่มการปล่อยอนุภาคขนาดเล็ก (particulate emissions) ขึ้น 30% (แนวทางกระบวนการของ EPA, 2022)
ผู้ควบคุมต้องพิจารณาสมดุลระหว่าง:
พารามิเตอร์ | ผลกระทบต่อต้นทุนพลังงาน | ประโยชน์ของผลผลิต |
---|---|---|
อุณหภูมิ +50°C | +12% | +8% การเปลี่ยนแปลง |
ระยะเวลาอยู่ในระบบ +2 นาที | +9% | +5% ความบริสุทธิ์ของก๊าซสังเคราะห์ |
ปรับ ER เพิ่ม +0.1 | -6% (การใช้ Oâ‚ ลดลง) | -15% ผลได้ของเหลว |
การจัดวางแบบที่เหมาะสมที่สุดโดยทั่วไปสามารถบรรลุประสิทธิภาพพลังงานรวม 85â88% ในขณะที่กู้คืนไฮโดรคาร์บอนที่สามารถกู้คืนได้มากกว่า 90% â ซึ่งเป็นมาตรฐานที่ยืนยันแล้วจากการประเมินภาคสนามในปี 2023 ที่ดำเนินการในหน่วยงานจำนวน 47 แห่ง
การออกแบบเตาแตกตัวรุ่นใหม่กำลังเปิดเส้นทางใหม่ในการแปรรูปโคลนน้ำมันให้กลายเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีมูลค่าสูง พร้อมทั้งเป็นไปตามมาตรฐานสิ่งแวดล้อมที่เข้มงวด
การเติมตัวเร่งปฏิกิริยาเข้าไปในกระบวนการสลายความร้อนช่วยเพิ่มคุณภาพของน้ำมันชีวภาพได้อย่างมาก โดยหลักๆ เป็นเพราะช่วยลดทั้งความหนืดและระดับกำมะถัน นวัตกรรมใหม่ในเทคโนโลยีของตัวเร่งปฏิกิริยาซีโอไลต์สามารถเพิ่มการผลิตไฮโดรคาร์บอนที่ใช้การได้มากขึ้นราว 18 ถึง 23 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเทียบกับวิธีการสลายความร้อนมาตรฐานที่ไม่ได้ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา การวิจัยเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงทางวัสดุยังคงสนับสนุนแนวทางนี้ โดยแสดงให้เห็นว่าการบำบัดด้วยตัวเร่งปฏิกิริยายังคงมีความสำคัญอย่างมาก หากเราต้องการได้ผลิตภัณฑ์ที่โรงกลั่นสามารถนำไปใช้ต่อได้ ไม่ใช่แค่น้ำมันชีวภาพดิบๆ
ก๊าซสังเคราะห์จากโคลนน้ำมันมักมีสิ่งเจือปนในรูปของอนุภาคอยู่ที่ 12–15% ซึ่งจำเป็นต้องมีการบำบัดขั้นสูงเพื่อการกู้คืนพลังงาน ระบบเยื่อกรองเซรามิกส์รุ่นที่สามสามารถทำประสิทธิภาพการกรองได้ถึง 99.2% ที่อุณหภูมิ 550°C ช่วยให้สามารถใช้ก๊าซสังเคราะห์โดยตรงในกังหันแบบไซคลัสผสมผสาน ผลการทดลองภาคสนามแสดงให้เห็นว่า ระบบดังกล่าวสามารถลดต้นทุนการทำความสะอาดได้ 40% เมื่อเทียบกับหน่วยล้างแบบดั้งเดิม
เศษของแข็งที่ได้จากเตาเผาแตกตัวมีประโยชน์เชิงสิ่งแวดล้อมสองประการ:
กระแสผลตอบแทนเชิงมูลค่านี้ทำให้โคลนน้ำมันเปลี่ยนจากภาระทางเศรษฐกิจมาเป็นสินทรัพย์ในเศรษฐกิจหมุนเวียน
เทคโนโลยีเตาเผาแยกสลายแบบโมดูลาร์กำลังเปลี่ยนวิธีที่เราจัดการกับปัญคน้ำมันปิโตรเลียมเสีย โดยสามารถดำเนินการบำบัดได้ในสถานที่ที่เกิดขึ้นแทนที่จะขนส่งทุกอย่างออกไปยังที่อื่น ตามคำบอกเล่าของผู้เชี่ยวชาญในอุตสาหกรรม ระบบนี้ที่มีขนาดเล็กและเคลื่อนย้ายได้ ช่วยลดต้นทุนการขนส่งลงประมาณ 40 ถึง 60 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเทียบกับวิธีการประมวลผลแบบรวมศูนย์ในอดีต สำหรับผู้ที่ทำงานบนแท่นขุดเจาะนอกชายฝั่งหรือตามโรงกลั่นที่อยู่ห่างไกล ระบบนี้มีความสำคัญอย่างมาก ระบบดังกล่าวสามารถจัดการกับตะกอนได้ตั้งแต่ 2 ถึง 5 ตันต่อชั่วโมง เวลาเดียวกันใช้พื้นที่ติดตั้งน้อยลงประมาณหนึ่งในสามเมื่อเทียบกับอุปกรณ์แบบดั้งเดิม ประสิทธิภาพในระดับนี้จึงเป็นเหตุผลว่าทำไมผู้ดำเนินการจำนวนมากจึงหันมาใช้วิธีนี้ในปัจจุบัน
การพัฒนาวัสดุเชิงประกอบเมทริกซ์เซรามิกส์ ได้ยืดอายุการใช้งานของเตาแตกตัวได้เพิ่มขึ้น 200â300% แผ่นบุทนความร้อนรุ่นใหม่สามารถทนอุณหภูมิสูงกว่า 800°C และต้านทานการกัดกร่อนจากองค์ประกอบของโคลนกรดได้อย่างมีประสิทธิภาพ การปรับปรุงความทนทานนี้ช่วยลดเวลาการหยุดซ่อมบำรุงลง 45â55% ตามรายงานการวิจัยทางโลหะวิทยาในปี 2023
ผู้ดำเนินการรายใหญ่ในอ่าวเม็กซิโกสามารถทำอัตราการแปรรูปโคลนเป็นเชื้อเพลิงได้สูงถึง 92% โดยใช้เตาแตกตัวแบบโมดูลาร์บนแท่นผลิต โครงการนี้ช่วยขจัดความเสี่ยงในการขนส่งทางทะเล และลดต้นทุนการแปรรูปลง 18 ดอลลาร์สหรัฐต่อบาร์เรล เมื่อเทียบกับทางเลือกที่ตั้งอยู่บนฝั่ง
แม้เตาเผาแบบคอมแพคจะต้องใช้ต้นทุนเริ่มต้นสูงกว่าระบบเผาทำลายถึง 20â35% แต่ผู้ดำเนินการสามารถคืนทุนได้ภายใน 18â30 เดือน จากค่าใช้จ่ายในการกำจัดที่ลดลง แบบจำลองทางเศรษฐกิจในปี 2024 แสดงให้เห็นว่าสามารถประหยัดเงินตลอดอายุการใช้งานได้มากกว่า 2.8 ล้านดอลลาร์ต่อหน่วย เมื่อประมวลผลวันละ 50 ตันขึ้นไป
เตาเผาแบบทันสมัยสามารถเปลี่ยน 85â90% ของมวลโคลนให้กลายเป็นไฮโดรคาร์บอนที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้ ช่วยลดการปล่อย COâ ลง 62â68% เมื่อเทียบกับการกำจัดด้วยการฝังกลบ แนวทางแบบวงจรปิดนี้สนับสนุนเป้าหมายเศรษฐกิจหมุนเวียน พร้อมทั้งสร้างเครดิตคาร์บอนที่มีมูลค่า 120â150 ดอลลาร์ต่อตันของโคลนที่บำบัด
สาเหตุหลักๆ ได้แก่ การกลั่นซึ่งใช้น้ำมันดิบที่หนักกว่า และโครงสร้างพื้นฐานที่เก่าลงจนเกิดความไม่มีประสิทธิภาพและสะสมโคลนมากยิ่งขึ้น
การจัดการที่ไม่เหมาะสมอาจนำไปสู่ค่าปรับ ความเสียหายของอุปกรณ์ และผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม สถานประกอบการอาจต้องเผชิญกับโทษสูงถึง 50,000 ดอลลาร์ต่อตันสำหรับของเสียที่ไม่ได้ผ่านการบำบัด
เตาเผาดังกล่าวช่วยให้สามารถบำบัดตะกอนในพื้นที่ ลดต้นทุนการขนส่งลง 40-60% และประมวลผลได้สูงสุดถึง 5 ตันต่อชั่วโมงอย่างมีประสิทธิภาพ
2024-09-25
2024-09-18
2024-09-12
2024-09-05
2024-08-30
2024-08-23
ลิขสิทธิ์ © 2025 โดย Shangqiu AOTEWEI environmental protection equipment Co.,LTD นโยบายความเป็นส่วนตัว