Klor Kazalarını Kontrol Altında Tutmak

02 Şubat 2017


İlker Damar / Norbert Strieder – Roland Luchte – Satış Müdürü – Endüstriyel Uygulamalar – GEA Group

Norbert Strieder / Kimya Uygulamaları Merkezi – Pazarlama & Satış Müdürü – GEA Group

Roland Luchte / Kimya Uygulamaları Merkezi – Emisyon Kontrolü-Gaz – Temizleme Sistemleri Direktörü – GEA Group


Klor Kazalarını Kontrol Altında Tutmak Klor ve Hidrojen Klorür Üretimi ve İşlemesi İçin Klor Acil Durum Ünitelerinin Kullanılması

Klor ve hidrojen klorür üretimi, insanlar ve çevre için her daim bir risk teşkil etmiştir ve dolayısıyla uygun güvenlik önlemlerinin alınmasını gerektirir. GEA, özellikle bu gibi uygulamalarda gazın kontrolsüz bir şekilde sızmasına engel olmak için geliştirilmiş klor acil durum üniteleri sunmaktadır. Bu cihazlar, hemen kullanılabilir olmaları ve basit tasarımları sayesinde üst düzey işletme güvenliği sağlayan püskürtmeli gaz yıkayıcılardır. Klor ve hidrojen klorürün endüstriyel üretimi ve kullanıldıkları kimya ve su arıtma endüstrilerindeki çok çeşitli prosesler, bu gibi aşırı toksik kimyasallar kullanıldığında özel güvenlik önlemleri alınmasını gerektirir. Üretim, nakliye ve depolama esnasında yaşanabilecek kazalar sonucu oluşabilecek tüm muhtemel riskler göz önünde bulundurulmalı ve gaz kaçışlarının hemen belirlenmesi ve klor ile hidrojen klorürün atmosfere sızmasına engel olunması gerekmektedir.

Depolama tankları doldurulurken ve her biri 500 kg veya 1000 kg olan klor varillerinin depolama alanlarında üst üste istiflenmesi sırasında klor sızıntısının meydana geldiği pek çok durum yaşanmıştır.

Klor ve hidrojen klorür, sulu kostik soda çözeltisi içinde kimyasal emilim yöntemi ile en güvenli şekilde bertaraf edilmektedir. Bu süreç esnasında yüksek oranda ısı açığa çıkar.

nH2O + 2NaOH + Cl2 ï (n + 1) H2O + NaCl + NaOCl nH2O + NaOH + HCl ï(n + 1) H2O + NaCl

İlgili teknik ekipmanla ilgili temel gereksinimler aşağıdaki gibidir:

• Sistem anında tam kapasitede çalışmaya hazır olmalıdır.

• Yüksek çalışma güvenliğine sahip olmalıdır.

Acil durum üniteleri olarak püskürtmeli gaz yıkayıcıları

Püskürtmeli gaz yıkayıcılar bu gereksinimleri mükemmel bir şekilde karşılar. Yalnızca gaz yıkayıcısı değil, fan görevi de görürler. Gaz geçişinde hareketli parçası bulunmayan basit tasarımları sayesinde son derece güvenilirdirler ve anında tam kapasitede çalışmaya hazırdırlar.

Bir başka oldukça faydalı avantajı ise, değişen çalışma koşullarına göre yük adaptasyonu yapabilmesidir. Püskürtmeli gaz yıkayıcılarda, yıkama sıvısı ağızlıklar aracılığıyla damlacık şeklinde püskürtülür. Püskürtme tüpünde, damlacıklar hareket enerjilerini gaz akışına geçirirler ve böylelikle basıncı yükseltirler. Püskürtme ilkesi uyarınca oluşan basınç, mekanik fanlarda olduğu gibi gazların içe çekilmesi ve transferi için kullanılabilir.

Gaz ve sıvının teması, püskürtme fanını mükemmel bir gaz yıkayıcı haline getirir. Tahrik nozulları tarafından püskürtülen yıkama sıvısı, gaz akışı için sürekli yenilenen bir ısı transfer yüzeyi sağlar. Gaz ve sıvı damlacıkları arasındaki yüksek bağıl hız, damlacıkların bulunduğu alanda türbülans ve dolayısıyla iyi kütle transfer katsayıları sağlar.

Yüksek ayrım oranı gaz yıkayıcıları arasındaki özel konumundan gelmektedir ve bu da yıkamayla transferin eşzamanlı etkilerinden kaynaklanmaktadır. Yalnızca damlacıkların ara yüzeyindeki gaz parçacıkları transfer edilir ve sıkıştırılır. Yıkama sıvısıyla yakın temas halinde olan ve kirletici maddelerinden arındırılan gaz budur. Damlacıklardan uzakta bulunan saflaştırılmamış gazın basıncı artmaz. Bu gaz yıkayıcıya geri döner.

Püskürtmeli gaz yıkayıcılar paralel akışlı yıkayıcılardır. Proses ihtiyaçları doğrultusunda büyük miktarlarda sirkülasyon gerektiren, örneğin yüksek miktarda kirletici madde içeren ya da termal proseslerde kullanılırlar. Bunun için, klor absorpsiyonu genel olarak kullanılan klasik bir uygulamadır. Klor ve hidrojen klorür absorpsiyonu için gereken separasyon verimliliğine genellikle seri olarak bağlanmış iki jet püskürtmeli gaz yıkayıcı ile ulaşılır (bkz. Şekil 1).

Şekil 1: Sabit, ters-akış kolonlu, klor acil durum püskürtmeli gaz yıkayıcı. Gaz emiş hızı; yaklaşık 1000 m3/s, absorpsiyon kapasitesi: 150 kg/s klor

GEA, oda boşaltımı için bu tip bir acil durum klor ünitesini dört standart boyutta sunmaktadır. Yakalanacak ve transfer edilecek gaz miktarı sistemin boyutunu belirler. Şekil 2’de, klor absorpsiyon kapasitesi 1.000 kg olan bir ünite gösterilmektedir.

Şekil 2: Aşağı ters akışlı kolonu olan sabit, 2-aşamalı acil durum klor püskürtmeli gaz yıkayıcı Gaz emiş hızı: yaklaşık 5,000 m³/s, absorpsiyon kapasitesi: 1,000 kg/s Şekil 3, GEA tarafından sağlanan ve absorpsiyon kapasitesi 150 kg/s olan bir mobil acil durum klor ünitesini göstermektedir. Özellikle tank vagonlarındaki kazalarda kullanılır ve kaza mahalline kamyon, demiryolu yahut helikopter aracılığıyla ulaştırılabilir.

Şekil 3, GEA tarafından sağlanan ve absorpsiyon kapasitesi 150 kg/s olan bir mobil acil durum klor ünitesini göstermektedir. Özellikle tank vagonlarındaki kazalarda kullanılır ve kaza mahalline kamyon, demiryolu yahut helikopter aracılığıyla ulaştırılabilir.

Şekil 4, bir tank vagonu boşaltma istasyonu için absorpsiyon kapasitesi 50.000 kg klor olan bir başka sabit acil durum klor ünitesini göstermektedir. Çıkış havasının saflığına dair özel talepler nedeniyle bu sistemde üç püskürtme aşaması bulunmaktadır.

Şekil 4: Absorpsiyon kapasitesi 50.000 kg klor olan sabit acil durum klor ünitesi Gaz emiş akışı: 10,000 m3/s Klor veya hidrojen klorür absropsiyonu için daha büyük sistemler, yalnızca kapasiteleri 50.000 kg/s klor ya da 20.000 kg/s hidrojen klorür olan acil durum üniteleri olarak kullanılmakla kalmayıp, aynı zamanda büyük üretim tesislerinin devreye alınması veya kapatılmasında da kullanılır ve kısmi olarak düşük yükte sürekli de çalıştırılır.

Bu tip üniteler, çok farklı yüklerin işletme koşullarını kolaylıkla idare edebilir.

Şekil 5, 15.000 kg/s hidrojen klorür absorpsiyonu için tasarlanmış bir sistem örneğini göstermektedir. Bu sistem, birkaç günlük işletim süresi esnasında, plakalı ısı eşanjörü aracılığıyla soğutma suyuna 15 kW ısı akta rır. Bir başka uygulamada bu ünite yüksek işletim basınçlarında 35.000 kg/s soy gaz saflaştırmaktadır.

Özet olarak:

Yukarıda verilen tasarım örnekleri, püskürtmeli gaz yıkayıcılarının aşağıdaki temel özellikleri nedeniyle klor ve hidrojen klorürün güvenli işlenmesi konusunda mükemmel işlev gördüğünü ortaya koymaktadır:

• Anında ve tam kapasiteyle kullanıma hazır,

• Yüksek çalışma güvenilirliği,

• Rejenerasyon özelliği,

• Son derece esnek (yüke göre adaptasyon),

• Basit ve kompakt tasarım,

• Aşınma ve yıpranmaya karşı dayanıklı, az bakım gerektirir,

• Kullanıcı dostu,

• Uygun yapım ve işletim maliyeti.