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Cubic Instruments offre una maggiore precisione e affidabilità con il sistema analitico laser Raman LRGA-6000 per il processo di pirolisi della gomma

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Soluzioni laser Raman di Cubic Instruments per un monitoraggio affidabile del processo di pirolisi della gomma

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Il contesto: Trasformare i rifiuti di pneumatici in risorse preziose

Un'azienda ambientale di Guangzhou, in Cina, gestisce un impianto di riciclaggio di pneumatici usati, sostenuto dal governo, che produce principalmente nerofumo grazie alla propria tecnologia WTE (Waste to Energy). Il progetto mira a raggiungere sia la protezione dell'ambiente che i benefici economici attraverso il recupero di prodotti di valore, tra cui il nerofumo, l'olio combustibile e il gas di pirolisi dai rifiuti di pneumatici. I materiali recuperati servono come importanti materie prime per vari settori industriali, tra cui la produzione di gomma, di combustibili e la sintesi chimica.

L'azienda si è rivolta a Cubic Instruments alla ricerca di un'apparecchiatura per l'analisi dei gas affidabile e di elevata precisione, in grado di fornire un monitoraggio continuo di più componenti gassosi durante il processo di pirolisi, allo scopo di migliorare l'efficienza della produzione e la sicurezza del processo.

La sfida: Monitoraggio di parametri gassosi complessi in più fasi di produzione

L'impianto di produzione gestisce una linea di produzione con otto forni di gassificazione continua, composti da sei forni di pirolisi ad alta temperatura e due forni di purificazione. Il processo di pirolisi della gomma avviene in un ambiente anaerobico, a una pressione micro-negativa mantenuta con precisione e a temperature comprese tra 200 e 450 ºC, richiedendo un controllo rigoroso del processo per mantenere le condizioni di reazione ottimali.

A causa della complessità della reazione di pirolisi, la stabilità del processo ha rappresentato una sfida significativa. È stato necessario un monitoraggio preciso di specifici parametri del gas in diverse fasi della reazione:
- Fase iniziale: Monitoraggio dei livelli di CH4 per garantire il corretto avvio della reazione e stabilire le condizioni ottimali di decomposizione termica. La misurazione accurata del metano serve come indicatore critico della progressione e dell'efficienza della reazione.
- Fase principale della reazione: Controllo dei livelli di ossigeno per prevenire rischi di combustione incontrollata o di esplosione, mantenendo l'ambiente anaerobico ideale necessario per la formazione di prodotti di alta qualità. La quantità di ossigeno può avere un impatto significativo sulla sicurezza del processo e sulla qualità del prodotto.
- Fase finale: Analisi degli idrocarburi pesanti (C5+) per ottimizzare la produzione di nerofumo attraverso il controllo delle materie prime e la regolazione dei parametri di reazione. La composizione di questi idrocarburi influenza direttamente la qualità e le proprietà del prodotto nero carbone.

L'azienda aveva quindi bisogno di una soluzione di monitoraggio completa, in grado di fornire misurazioni accurate e in tempo reale di più componenti gassosi simultaneamente in diversi punti critici del processo di produzione, tra cui gli ingressi della reazione, gli interni del forno e le uscite del nerofumo, per garantire l'efficienza della produzione e la sicurezza del processo.

Soluzione: Tecnologia laser Raman avanzata per un'analisi completa

Cubic Instruments, produttore leader di analizzatori di gas di qualità superiore, ha sfruttato la piattaforma tecnologica matura di Cubic per la spettroscopia Laser Raman e ha sviluppato LRGA-6000, un sistema analitico avanzato in grado di fornire misure di gas di alta precisione in varie condizioni industriali complesse e pericolose.

Basato sul principio del Laser Raman Scattering, LRGA-6000 eccita, raccoglie, elabora e identifica gli spettri Raman Scattering caratteristici dei gas misurati per ottenere analisi qualitative e quantitative di eccezionale precisione. Il sistema consente il monitoraggio simultaneo di oltre 13 diversi componenti gassosi, tra cui CO, CO2, CH4, C2H2, C2H4, C2H5, C3H8, H2O, NH3, iC4, nC4 e gas diatomici omonucleari cruciali come H2, N2 e O2, che in genere sono difficili da rilevare con i metodi analitici GC convenzionali.

Grazie a un design di campionamento multicanale flessibile, una singola unità LRGA-6000 può realizzare il monitoraggio di più punti critici nell'intero processo di gassificazione. Con una copertura completa, il sistema consente di monitorare il CH4 all'ingresso della reazione, l'O2 all'interno del forno e il C5+ all'uscita del nerofumo. La capacità analitica completa di LRGA-6000 elimina la necessità di più strumenti specializzati, riducendo significativamente la complessità del sistema, semplificando il processo operativo e migliorando la coerenza dei dati e l'efficienza della manutenzione.

Vantaggi principali di LRGA-6000

Il sistema LRGA-6000 offre risultati di misura di elevata precisione con un ampio intervallo di rilevamento dallo 0,1% al 100%, fornendo misure precise della concentrazione di gas essenziali per l'ottimizzazione dei processi. Il suo rapido tempo di risposta in pochi secondi consente l'analisi in tempo reale, permettendo regolazioni immediate del controllo di processo e interventi di sicurezza per mantenere condizioni di reazione ottimali durante l'intero ciclo di produzione.

Inoltre, il sistema garantisce un monitoraggio continuo attraverso misure non distruttive, mantenendo ininterrotte le operazioni di produzione. L'analisi integrata della qualità del gas in tempo reale consente di calcolare indici chiave come il potere calorifico e l'indice di Wobbe, contribuendo all'ottimizzazione del processo e garantendo una qualità costante del prodotto.

Oltre ai vantaggi in termini di prestazioni, LRGA-6000 riduce significativamente i costi di manutenzione. Non richiede materiali di consumo come valvole, forni, colonne o gas di trasporto nei sistemi di gascromatografia (GC), il che riduce al minimo i requisiti di manutenzione, i tempi di inattività e i costi operativi, rendendolo una soluzione economica ed efficiente per l'analisi dei gas industriali.

Risultati e impatto: Produzione ottimizzata con maggiori benefici per la sicurezza e l'ambiente

Dopo aver implementato con successo il sistema LRGA-6000 in sostituzione del sistema GC precedentemente utilizzato, l'azienda ambientale ha ottenuto un controllo preciso del processo di pirolisi, mantenendo al contempo rigorosi standard di sicurezza. Le capacità di monitoraggio complete del sistema LRGA-6000 hanno ottimizzato l'efficienza produttiva e l'utilizzo delle risorse, garantito una qualità costante del prodotto e la stabilità del processo e ridotto i costi operativi grazie alla minimizzazione dei requisiti di manutenzione.

Integrando l'avanzato sistema di analisi dei gas di Cubic Instruments, l'impianto ha rafforzato la propria capacità di riciclare in modo sostenibile i pneumatici di scarto, trattando decine di migliaia di tonnellate di pneumatici di scarto all'anno e massimizzando i benefici ambientali ed economici.