عملية TACS لتحويل النفايات العضوية

علمية TACS لتحويل النفايات العضوية

خلفية اختراع وتفاصيل حول عملية TACS لتحويل النفايات العضوية

يَحْدثُ تكريرالنَفط الخامِّ المتحجّرِ في مجموعة عقد التصفية الكبيرةِ التي تُعالجُ النَفط الخامَّ المتحجّرَ خلال التقطيرِ والعزلِ للحُصُول على منتجات الهيدروكربون الأربعة الاساسية:

النفثين، شمع البارفين، الاسفلت أو المنتجات النفطية الاساسية الخام، والمنتجات الخام العطرية

عملية التصفية العامّةِ تَشْملُ تدفئة النَفط الخامِّ المتحجّرِ لتَشكيل ِ بخارِ الهيدروكربونِ ويُقطّرُ هذا ِ البخارِ بالتَبريد والفَصْل ثم تقليصه وتَحويله إلى مُنتَجاتَ الهيدروكربونِ المكوّنةِ المُخْتَلِفةِ. في هذه العمليةِ، المنتجات الأولية المكوّنة الأخف تلك هي النفطَ والغازولينَ والنفط الأبيضَ. المنتجات الأثقل هي الغازولين وشمع البارفين وبقايا ثقيلة. هذه المُنتَجاتِ المكوّنةِ الأثقلِ يُمكنُ أَنْ تصفى بشكل أكبر لإنْتاج المُنتَجاتِ المكوّنةِ الأخفِ الإضافيةِ.

باِضافة المزِيد من المساهمات العاملة المساعدة سيتم انتاج منتجات مصفاة بشكل أكبروتَتضمّنُ كحولاً منظّفات، مطاط صناعي، غليسرين، كبريت، ومنتجات أخرى تستعمل في تصنيع الأدويةِ، النايلون، البلاستيك، البولستر، إضافات غذائية، متفجرات، طلاء، أصباغ، مخصّبات، مواد عازلة, والعديد مِنْ المواد الاستهلاكية والصناعية.

تَختلفُ مصافي النَفط الخامِّ المتحجّرةِ على القدرةِ وعلى تسهيل عملية التحويل.

خلفية الاختراع

وهناك ايضا طريقة تقنية المركبات الجزئية العضوية لانتاج الهيدروكربون القابل للاشتعال من الكربون الحاوي للمواد المتعددة بدأ منذ عام 1900 كعملية تحويل الفحم الى نفط بتهدرج كربون الكوكا باٍجراء صحيح.

أنتجت هذه العملية التفاعلية بخار الهيدروكربون الذي يحوي على خليط غاز صناعي من الهيدروجين والكربون والسينغاز. حيث ان السينغاز يتم تحويله بالتقطير الى الدرجة المخفضة والنوعية الرديئة من الوقود والنفط.

المركبات الجزئية العضوية لانتاج الهيدروكربون القابل للاشتعال كانت غير مطبقة حتى منتصف القرن التاسع عشر لأن هذه العملية لم يكن لها استعمال تجاري و غالي الثمن حيث انه عدم الكفاءة في تحويل المركبات الجزئية العضوية استهلك وحدات طاقة في العملية أكثر من انتاج الوقود والنفط وتمثلت في منتجات طاقة سلبية.

حاليا الوقود البديلة مثل الديزل الحيوي, الايثانول الحيوي, والميثانول الحيوي توسعت كمصدر طاقة بديل للطلب المتزايد وتأمينه بشكل متوافق من قبل المزودين وارتبط عرض أسعارها بأسعار الوقود العادي بشكل توافقي.

ان المشكلة المتأصلة للديزل الحيوي والايثانول الحيوي والميثانول بالمواد الأوليةالمطلوبة للإنتاج البديل من حبوب وغذاء ومحاصيل أشجار والغابات.

تحويل محصول الحبوب كمواد أولية (غذاء للوقود)الى وقود مطلوبة للحصول الى هذا الوقود الحيوي.

ان المحدودية من العرض لهذا الغذاء كمواد أولية كي يتم الانتاج كطاقة بديلة تتنافس مباشرة مع استهلاك الانسان والماشية لهذا الغذاء

ان استعمال الأشجار كمواد أولية أيضا لانتاج الميثانول الحيوي يؤدي الى دمار الغابة وازالة الأشجار. والأرض المخصصة لزراعة هذه المواد الأولية أيضا محدودة نسبيا.

لذلك ببساطة, ليس هناك ما يكفي من الأراضي والغذاء ليتم استخدامها لانتاج الطاقة البديلة ولو حتى لجزء صغير ليتم تخصيصه للطاقة ناهيك عن تكلفة التنقل ومتطلبات التحويل المباشرة من المحاصيل والأشجار كل هذا يؤدي الى خلق ميزان طاقة غير متوازن وغير كفء كما هو مدروس من مصاريف النقل العالية ومشاكل تحديد موقع النبات المرتبطة والبدائل الصغيرة المتاحة التي تؤثر تجهيزها على أن تكون منافسة كوقود بديل صديق للبيئة على المدى الطويل.

TACS لتحويل النفايات العضوية

في التسعينياتِ، الدِراسات التقنية على الفحم (المحتوي على سلسلة كربون جزئية طويلة) وعلى الكتل العضوية، الحرارة، الضغط والتطبيقات الكيميائية كانت مجالا للدراسة  لتَقْرير علاقتِهم إلى العواملِ العاملة المساعدةِ العنصريةِ والحرارية الأرضيةِ والجيولوجيةِ المطلوبة لتشكيلِ النفط الخام.

إستنتجتْ هذه الدِراساتِ التقنيةِ بأنّ بَعْض العناصرِ العاملة المساعدةِ المطلوبة للنَفط الخامِّ الطبيعيِ المتحجّرِ أَنْ يُشكّلَ وهذه التشكيلاتِ تَحْدثُ فقط عندما تتوافر مجموعات معيّنة من الشروط  مِنْ الحرارةِ والضغط وبَعْض العناصرِ العاملة المساعدةِ المتوفرة..

        استناداً لتلك الدراسات، بَدأَت عمليةُ تحويلِ (TACS)  بتجريبِ العواملِ الحركيّةِ المحفزةالمُخْتَلِفةِ، درجات حرارة، ضغط جوّي وعناصر عاملة مساعدة.

        البحث النهائي الذي يَستعملُ مواد الكتلة العضويةِ الفحميةِ تم اخضاعها إلى العواملِ الحركيّةِ المعيّنةِ والعناصرِ العاملة المساعدةِ عملياً وعندئذ تم انتاج هيدروكربونَ قابل للإشتعالَ بشكل كفوء.

        نباتات جديدة وكفوءة جداً صمّمتْ لتكون مصدر وقود الديزلِ الصناعيِ العالي النوعيةِ القابل للتجديدِ  (أَنْ لا يَكُونَ مشوّ ب بزيت البيروليسيس َأوبالديزل الحيوي) و كهذا نستنتج أن وقود الديزلِ الصناعيِ متفوّقُ في النوعيةِ على النَفط الخامَّ المتحجّرَ طبيعياً من المواد الأولية العضوية.

فصل التحويل الجوي الحراريِ (TACS)

تقنية فصل التحويل الجوي الحراريِ (TACS) تحول الهيدروجين والكربون المتحولين الموجودين في مواد الكتلة العضوية الاولية لإنتاج الهيدروكربون القابل للإشتعال.

 عملية TACS تستخدم مادة عضوية خام، تطبق درجة حرارة، تطبق لامع جوي، مدخلات مواد بللورية أيونية  نشيطة جداً  لتطبيق عملية التقطير ثم إنتاج الهيدروكربون القابل للإشتعال بشكل يحاكي ظروف البيئة الطبيعية الجيولوجية والحرارية الأرضية الحركية الموجودة في تشكيلات النفط الخام المتحجرة الطبيعية ولكن بزمن سريع جداً.

المواد الأولية للتحويل

المواد الأولية المستعملة لعملية TACS تتطلب كتل عضوية فحمية تحتوي على سلاسل طويلة من الكربون وكميات صغيرة من الماء .

رمي النفايات الحضرية المتعددة التشكيلات لها مشاكل رمي وتجميع في جميع المدن الكبيرة في كبيرة وغير منتهية من المواد الأولية العضوية التي تشكل المواد الأولية  لهذه العملية. المواد العضوية مثل المنخفضة القيمة أو بدون مواد عضوية أصلاً بالنفايات, المواد الزراعية وبقايا النباتات, الورق والبلاستيك المعاد استعماله, الزيوت والدهون المعاد استعمالها منخفضة القيمة, وحل الماء, بقايا المستشفيات, مواد المركبات المخردة, الإطارات المستعملة, وبعض النفايات الصناعية الخطرة يمكن استخدامها كبقايا عضوية ومواد أولية للتطبيق والمعالجة.

عملية TACS يمكن أن تحول الأطنان من النفاية العضوية كمواد أولية كل يوم لانتاج وقود الديزل الحيوي العالي النوعية والقابل للتجديد ومركبات كربونية وماء. النفايات الباقية لكل أنواع النفايات البلدية الصلبة المتنوعة بمافيها بقايا الطعام, الأوراق, الورق والبلاستيك, الألبسة ونفايات مدنية أخرى يمكن أن يعاد 30% من وزنها إلى هيدروكربون قابل للإشتعال.

TACS لتحويل النفايات العضوية

البقايا الزراعية والنباتات من الحبوب, الفاكهة والنباتات الزراعية, مخلفات حدائق البيوت, النفايات الخشبية, مخلفات الغابات ومخلفات عمليات الصناعات الخشبية , والمخلفات السيللوزية المشابهة أيضاً يمكن أن يتحول 30 % من وزنها إلى هيدروكربون قابل للاشتعال.

النفايات البلاستيكية بما فيها مواد البوليثلين, والبلاستيك ومنتجات أخرى يمكن أن يتحول 90 % من وزنها إلى هيدروكربون قابل للإشتعال.

الأوراق المعاد تكريرها يمكن أن يتحول 30 % من وزنها إلى هيدروكربون قابل للإشتعال.

الزيوت والدهون المستعملة يمكن أن يتحول 95 % منها إلى هيدروكربون قابل للإشتعال.

المياه الوحلة يمكن أن يتحول 40 % منها إلى هيدروكربون قابل للإشتعال.

بقايا المستشفيات التي تحوي على الشاش، الضمادات ومنتجات نسيجية اخرى، الحقن والإبر، البلاستيك والزجاج، بقايا المواد من العمليات الجراحية مثل الدم، المحارم الورقية، الجراثيم والأوبئة، الجراثيم المعدية المترافقة مع تلك المواد، يمكن أن يتحول 40 % منها إلى هيدروكربون قابل للإشتعال. عملية التحويل تبطل مفعول كل المواد والجراثيم المعدية الموجودة بالزجاج والمعادن الباقية المعاد تكريرها.

مواد المركبات المعاد تكريرها والإطارات المستعملة مثل المواد البلاستيكية الأغطية الداخلية، المنسوجات، التنجيدات، والبطانات يمكن أن يتحول 90 % منها إلى هيدروكربون قابل للإشتعال.

بعض النفايات الصناعية الخطرة بمافيها المواد الكيميائية العضوية الخطرة مثل الغليسيرين المتشكلة من انتاج الزيوت النباتية و المعالجات البتروكيمائية وتحويل الديزل الحيوي أصبح الآن مشكلة بيئية مع  نفايات المركبات الصناعية العضوية والمركبات التي تحوي مواد غير آمنة ومواد مؤذية وعناصر رئيسية كالكلور، البرومين، فلورين، مواد الفيوران والبوليكلورينايتد البفينيلس (PCB) سامة، وهي كواشف تستعمل للاستعمال الطبيعي تعدم العناصر الضارة والمعدية. هذه المواد كلها يمكن أن تتحول إلى هيدركربون قابل للإشتعال .التحويل بالغربلة والتلثيم لتقليص حجم النفايات ثم تطبيق عملية التحويل. عملية التحويل تتم اخيراً بإنتاج الهيدروكربون القابل للإشتعال ومنتجات كربونية ثم الماء.

الضغط والعناصر المحفزة هي عناصر أساسية وضرورية لهذه العملية.

في التطبيق المغلق تكون درجة الحرارة من 250 إلى 450 سيليسيوز. وبضغط معين وتطبيقات حركية أخرى، الكتل العضوية الخام تخلط بعناصر وادخالات محفزة لإغراء مواد البوليميريزيشن و العناصر الاساسية الممزوجة. عملية التحويل يمكن أن تستخدم مواد عضوية اخرى لأكثر التراكيب الممزوجة والمركية بأي جزء.

 TACS ليست معتمدة على الأنزيمات او البكتيريا. إن الطاقة المطلوبة لمعالجة المواد الخام تنتج بالمولدات الكهربائية المتولدة باستهلاك جزئي من منتج الوقود المركب. العناصر والمركبات الخطرة والموجدة دائماً بشكل عفوي في النفايات مثل الكلور، البرومين، القورين، المواد السامة، والفوران تمحى وتجمع كملح غير متآكل.

TACS

التحضير

يتم تسليم النفايات إلى حقل التجميع عن طريق الشاحنات. المواد العضوية كالنفاية المدنية، النباتات والبقايا الزراعية، الأوراق والبلاستيك المراد إعادة تكريرها، وحل الماء، بقايا المشافي،, مواد نفايات المركبات، الإطارات المستعملة وبعض النفايات الصناعية الخطرة بيئياً كلها يتم تحضيرها إالى وتحويلها إلى طبقة طينية بإستعمال محولات صناعية قياسية ثم يتم غربلتها وتثليمها ثم طحنها بمعدات طحن خاصة.

الطين الناشئ بعد الطحن ينقل إلى خزانات تخزين أو يتم معالجتها فوراً. التحضير وتخزين تلك المواد قبل معالجتها يحذف تغير وقت التسليم ويسيطر على النفايات المراد معالجتها وبعد ذلك تتم معالجتها وتتحول إلى هيدركربون.

إن الهدف من عملية TACS هو الحصول على الهيدركربون بواسطة عكس المادة الكيميائية بوليمير أو الإنشقاق وبعد ذلك توحيد الكربون مع الهيدروجين العنصرين الأساسيين في النفايات الفحمية.

عملية TACS، عملية كيميائية طبيعية ميكانيكية. النفايات تتقلص إلى 3 ميليميتر أو اقل بعملية الطحن ثم تتقلص أيضاً إلى المستوى الجزئي بالقص والإحتكاك وتنفض بالمواد الحرارية مثل تلك المستعملة في الصناعات الكيميائية النفطية. إن الروابط الجزئية العنصرية تكسر للحصول عل الهيدروجين والكربون المبسط. جزئيات الكاربون والهيدروجين يخضعان إلى عملية كيميائية. المدخلات التحفيزية المساعدة توضع لإزالة وتحييد العناصر الغير المرغوبة ثم يتم الحصول على الهيدركربون السائل.

لكي نبدأ بعملية TACS تسخن النفاية بدرجة حرارة 250 إلى 450 سيليسيوز عن طريق مبدل حرارة للتعديل ويتم سحب الماء من المركبات. إن المحلول الطيني الناشئ يتم تسخينه وضغطه بالمفاعل الحراري لفصل العناصر العضوية وعزلها إلى مواد عضوية ولا عضوية(معدنية).ترافق عمليتي التسخين والضغط يزيل كافة الأمراض والعدوى في النفايات ويدمرها. معظم الطاقة الحرارية المطبقة في عملية التحويل هي العملية الإصلاحية الهامة وهي العنصر الأساسي في التقنية (كفاءة الطاقة العالية).

المزيج الناتج يحلل ويحصى لتحديد الأجزاء العضوية الكيميائية المرتبطة بسلاسل الهيدروجين والكاربون. هذه الأجزاء العضوية هي بشكل عام مؤلفة من الهلوجين، الكلوريد، الفلوريد، والتي تعالج بمدخلات تحفيزية مثل الزئبق، الكروم، معادن ثقيلة و عناصر غير مرغوبة واخرى حيادية مع مواد تحفيزية مساعدة أخرى. يتم خلط التركيبة المتشكلة بزيت ناقل وادخالهما بالمقدمة التوربينية للإستعداد للمراحل التالية. يتم القص مع حرارة عالية فينتج مخلوط منخفض الحجم بمعدل 20 ميكرون عن حجم سابقه.

التوربينات اللاحقة تقلص المزيج وتجعله بحالة أبعاد صمغية(جزئية تقريباً). هذا المزيج الصمغي الناشئ يحوي على الهيدروجين الحر والمقيد وجزئيات كربون. مواد عاملة مساعدة تحفيزية تدخل يجعل المخلوط يدخل بمرحلة التبلمر أو بمرحلة الإنشقاق للجزئيات الكربونية والهيدروجينية.

التطبيقات الحرارية والجوية تستعمل لإعادة توحيد هذه الجزئيات الهيدروجينية والكربونية لتشكيل بخار الهيدروكربون,مركبات كربونية , والماء.هذا الإختزال والإعادة لمجموعة الجزئيات الكربونية مشابه تماماً للسرعة العالية وإختزال الحواجز كالطريقة المستخدمة في الصناعة البتروكيميائية.

بعد الإنتهاء من مرحلة التوربينات الهيدركربون الخفيف المتشكل على شكل بخار هيدركربوني ينقل لعملية التقطير في برج التقطيروالتكثيف. البخار الهيدروكربوني يبرد على شكل ماء ويتم فصله بعملية التقطير.

المواد الغير عضوية ومركبات الكربون التي تحوي على عناصر النتروجين، الفوسفات، البوتاسيوم، والمدخلات المحفزة يتم تأهيلها وإصلاحها.

وقود الديزل الصناعي المركب  العالي النوعية (صديق البيئة)، مركبات الكربون، والماء تفصل بين بعضها البعض بإستخدام أجهزة تفريق حديثة ثم تنقل عبر الأنابيب إلى الخزانات بقسم التخزين. المركبات الكربونية والتي تحوي على عناصر النتروجين، الفوسفات، البوتاسيوم والمدخلات المحفزة تفصل أيضاً عبر توربينات إختصاصية بكثافة ويتم إنتاج حوالي 95 % من المدخلات التحفيزية بشكل صالح لإعادة استعمالها أيضاً بالتطبيقات مرة أخرى.

مركبات الكربون قد تحتوي على السيليكون، الألمنيوم، الكبريت ويتم أيضاً فصل هذه العناصر بشكل بارع من خلال تقنيات مشتركة أخرى.

منشور ذات صلة
طرق معالجة النفايات الطبية الخطرة 4 Minutes

معالجة النفايات الطبية الخطرة

غزل إبراهيم

في الماضي، كانت معالجة النفايات الطبية تتم بشكل أساسي في الموقع في المستشفيات في مرافق مخصصة للنفايات الطبية. بمرور الوقت، دفعت نفقات وتنظيم هذه المرافق المنظمات إلى توظيف مقاولين لجمع ومعالجة والتخلص من النفايات الطبية، وانخفضت النسبة المئوية للمنظمات الطبية التي تقوم بمعالجتها والتخلص منها.

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

السلة