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Cubic Instruments améliore la précision et la fiabilité de son système d'analyse laser Raman LRGA-6000 pour le processus de pyrolyse du caoutchouc

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Solutions Raman laser de Cubic Instruments pour une surveillance fiable du processus de pyrolyse du caoutchouc

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Contexte : Transformer les pneus usagés en ressources précieuses

Une entreprise environnementale de Guangzhou, en Chine, exploite une installation de recyclage de pneus usagés soutenue par le gouvernement, qui produit principalement du noir de carbone sur la base de sa propre technologie de valorisation énergétique des déchets (WTE). Le projet vise à assurer la protection de l'environnement et à obtenir des avantages économiques grâce à la récupération de produits de valeur tels que le noir de carbone, le mazout et le gaz de pyrolyse à partir de pneus usagés. Les matériaux récupérés servent de matières premières importantes pour diverses industries, notamment la fabrication de caoutchouc, la production de carburant et la synthèse chimique.

La société a contacté Cubic Instruments à la recherche d'un équipement d'analyse de gaz fiable et de haute précision, capable d'assurer une surveillance continue de plusieurs composants gazeux au cours du processus de pyrolyse, dans le but d'améliorer l'efficacité de la production et la sécurité du processus.

Défi : Surveillance de paramètres gazeux complexes au cours de plusieurs étapes de production

L'usine exploite une ligne de production comportant huit fours de gazéification en continu, dont six fours de pyrolyse à haute température et deux fours de purification. Le processus de pyrolyse du caoutchouc se déroule dans un environnement anaérobie, sous une pression micro-négative maintenue avec précision et à des températures comprises entre 200 et 450 °C, ce qui nécessite un contrôle rigoureux du processus pour maintenir des conditions de réaction optimales.

En raison de la complexité de la réaction de pyrolyse, la stabilité du processus a constitué un défi important. La surveillance précise de paramètres gazeux spécifiques était nécessaire à différents stades de la réaction :
- Phase initiale : Contrôle des niveaux de CH4 pour assurer une initiation correcte de la réaction et établir des conditions optimales de décomposition thermique. La mesure précise du méthane est un indicateur essentiel de la progression et de l'efficacité de la réaction.
- Phase de réaction principale : Contrôle des niveaux d'oxygène pour éviter les risques de combustion incontrôlée ou d'explosion tout en maintenant l'environnement anaérobie idéal nécessaire à la formation de produits de haute qualité. Les quantités d'oxygène peuvent avoir un impact significatif sur la sécurité du processus et la qualité du produit.
- Étape finale : Analyse des hydrocarbures lourds (C5+) pour optimiser la production de noir de carbone par le contrôle des matières premières et l'ajustement des paramètres de réaction. La composition de ces hydrocarbures influence directement la qualité et les propriétés du produit noir de carbone.

L'entreprise avait donc besoin d'une solution de surveillance complète capable de fournir des mesures précises et en temps réel de plusieurs composants gazeux simultanément à plusieurs points critiques du processus de production, y compris les entrées de réaction, les intérieurs de four et les sorties de noir de carbone, afin de garantir à la fois l'efficacité de la production et la sécurité du processus.

Solution : Technologie laser Raman avancée pour une analyse complète

Cubic Instruments, l'un des principaux fabricants d'analyseurs de gaz de qualité supérieure, s'est appuyé sur la plate-forme technologique mature de Cubic en matière de spectroscopie laser Raman pour mettre au point le LRGA-6000, un système d'analyse avancé qui permet de mesurer les gaz avec une grande précision dans diverses conditions industrielles complexes et dangereuses.

Basé sur le principe de la diffusion Raman par laser, le LRGA-6000 excite, collecte, traite et identifie les spectres de diffusion Raman caractéristiques des gaz mesurés pour réaliser des analyses qualitatives et quantitatives d'une précision exceptionnelle. Le système permet la surveillance simultanée de plus de 13 composants gazeux différents, notamment CO, CO2, CH4, C2H2, C2H4, C2H5, C3H8, H2O, NH3, iC4, nC4 et des gaz diatomiques homonucléaires cruciaux tels que H2, N2 et O2, qui sont généralement difficiles à détecter avec les méthodes d'analyse GC conventionnelles.

Grâce à une conception flexible d'échantillonnage multicanaux, une seule unité LRGA-6000 peut réaliser la surveillance de plusieurs points critiques dans l'ensemble du processus de gazéification. Avec une couverture complète, le système permet de surveiller le CH4 à l'entrée des réactions, l'O2 à l'intérieur des fours et le C5+ à la sortie du noir de carbone. La capacité analytique complète du LRGA-6000 élimine le besoin de plusieurs instruments spécialisés, ce qui réduit considérablement la complexité du système, simplifie le processus d'exploitation et améliore à la fois la cohérence des données et l'efficacité de la maintenance.

Principaux avantages du LRGA-6000

Le système LRGA-6000 fournit des résultats de mesure de haute précision avec une large plage de détection de 0,1 % à 100 %, fournissant des mesures précises de la concentration de gaz essentielles pour l'optimisation des processus. Son temps de réponse rapide, de l'ordre de quelques secondes, permet une analyse en temps réel, autorisant des ajustements immédiats du contrôle du procédé et des interventions de sécurité pour maintenir des conditions de réaction optimales tout au long du cycle de production.

En outre, le système assure une surveillance continue grâce à des mesures non destructives, ce qui permet de maintenir des opérations de production ininterrompues. L'analyse intégrée en temps réel de la qualité des gaz permet de calculer des indices clés tels que le pouvoir calorifique et l'indice de Wobbe, ce qui contribue à l'optimisation du processus et garantit une qualité constante du produit.

Au-delà de ses avantages en termes de performances, le LRGA-6000 réduit considérablement les coûts de maintenance. Il ne nécessite pas de consommables tels que des vannes, des fours, des colonnes ou des gaz vecteurs dans les systèmes de chromatographie en phase gazeuse (GC), ce qui minimise les besoins de maintenance, réduit les temps d'arrêt et diminue les coûts opérationnels, ce qui en fait une solution rentable et efficace pour l'analyse des gaz industriels.

Résultats et impact : Optimisation de la production et amélioration de la sécurité et de l'environnement

Suite à la mise en œuvre réussie du LRGA-6000 en remplacement du système GC précédemment utilisé, la société environnementale a obtenu un contrôle précis de son processus de pyrolyse tout en maintenant des normes de sécurité strictes. Les capacités de surveillance complètes du système LRGA-6000 ont permis d'optimiser l'efficacité de la production et l'utilisation des ressources, de garantir une qualité de produit constante et la stabilité du processus, et de réduire les coûts d'exploitation en minimisant les besoins de maintenance.

En intégrant le système avancé d'analyse des gaz de Cubic Instruments, l'installation a renforcé sa capacité de recyclage durable des pneus usagés, en traitant des dizaines de milliers de tonnes de pneus usagés par an tout en maximisant les avantages environnementaux et économiques.