De petrochemische industrie is een van de belangrijkste industriële sectoren ter wereld en houdt zich bezig met de productie van chemicaliën en materialen op basis van fossiele grondstoffen zoals ruwe olie en aardgas. De productieprocessen genereren een verscheidenheid aan verschillende soorten afvalwater en vereisen gespecialiseerde oplossingen op het gebied van waterbehandeling en afvalwaterzuivering. Dit artikel beschrijft de watertechnologische uitdagingen van de petrochemische industrie in detail, waarbij de nadruk ligt op chemisch-technische processen, milieuaspecten en praktijkgerichte oplossingen.

Belang van de petrochemische industrie

De petrochemische industrie staat centraal in de productie van kunststoffen, oplosmiddelen, oppervlakteactieve stoffen, geneesmiddelen, kleurstoffen en vele andere producten. Tegelijkertijd is het een van de grootste verbruikers van zoet water en produceert het sterk vervuild afvalwater, dat een bijzondere uitdaging vormt voor waterbehandeling vanwege de complexe ingrediënten en hoge concentraties vervuilende stoffen.

Waterverbruik in de petrochemische industrie

1. Proceswater:

   • Gebruikt in chemische reacties en voor de zuivering van grondstoffen en producten.
   • Vereisten: Hoge zuiverheid, vrij van zwevende deeltjes en opgeloste zouten.

2. Koelwater:

   • In koelsystemen worden grote hoeveelheden water gebruikt om de warmte te verminderen.
   • Uitdaging: biofouling, corrosie en kalkaanslag voorkomen.

3. Dampvorming:

   • Gebruik van water om stoom onder hoge druk te genereren, wat nodig is in productieprocessen en elektriciteitscentrales.
   • Vereisten: Laag zoutgehalte om afzettingen in boilers te voorkomen.

Afvalwater in de petrochemische industrie

Afvalwater uit de petrochemische industrie wordt gekenmerkt door zijn hoge complexiteit en variabiliteit. Het bevat vaak een mengsel van organische en anorganische verbindingen, die in verschillende concentraties aanwezig zijn.

Typische ingrediënten van petrochemisch afvalwater:

1. Koolwaterstoffen:

   • Aromaten (bijv. benzeen, tolueen, xyleen - BTX), alifaten en polycyclische aromatische koolwaterstoffen (PAK's).
   • Eigenschappen: Hydrofoob, vaak giftig en slecht biologisch afbreekbaar.

2. Slecht afbreekbare organische verbindingen:

   • Gehalogeneerde verbindingen, fenolen en organische zuren.
   • Uitdaging: Persistentie en potentiële toxiciteit.

3. Zwevende vaste stoffen en emulsies:

   • Olie-water emulsies en onopgeloste vaste stoffen die mechanisch gescheiden moeten worden.

4. Anorganische verbindingen:

   • Sulfaten, chloriden, metalen en fosfaten.
   • Eigenschappen: Kan corrosie veroorzaken of aanslag vormen.

5. COD/BOD-waarden:

   • Afvalwater heeft vaak hoge concentraties chemisch zuurstofverbruik (CZV) en biochemisch zuurstofverbruik (BZV), wat een geavanceerde behandeling vereist.

Uitdagingen in water- en afvalwaterbehandeling

1. Hoge concentraties verontreinigende stoffen:

   • Petrochemisch afvalwater bevat vaak giftige stoffen die de efficiëntie van biologische zuiveringsprocessen kunnen aantasten.

2. Fluctuerende samenstelling van afvalwater:

   • Verschillende productieprocessen leiden tot ongelijke volumes en samenstellingen van afvalwater.

3. Wettelijke vereisten:

   • Strenge limieten voor koolwaterstoffen, zware metalen en andere verontreinigende stoffen in afvalwater en emissies moeten worden nageleefd.

4. Kosten- en hulpbronnenefficiëntie:

   • Hoog waterverbruik en hoge energiekosten vragen om innovatieve en duurzame oplossingen.

Processen voor water- en afvalwaterbehandeling in de petrochemische industrie

Petrochemisch afvalwater wordt behandeld in verschillende fases waarin fysische, chemische en biologische processen worden gecombineerd.

1. mechanische voorbehandeling

Doel:
Mechanische voorbehandeling wordt gebruikt om grove vaste stoffen, oliedruppels en emulsies te verwijderen om de belasting van de volgende behandelingsfasen te verminderen en hun efficiëntie te verhogen.

Typische processen:

• Zandbak:

  • Scheiding van zwevende deeltjes zoals zand en minerale deeltjes die zich op de bodem van de bezinktank verzamelen.
  • Toepassing: Voorbehandeling van zwaar vervuild afvalwater met een hoog gehalte aan vaste stoffen, bijv. in raffinaderijen.

• Olieafscheider (API afscheider):

  • Scheiding van de olie- en waterfase op basis van dichtheidsverschillen.
  • API-afscheiders (American Petroleum Institute) zijn standaardsystemen voor het verwijderen van vrije olie (>150 µm) en grove deeltjes.
  • Toepassing: Behandeling van oliehoudend afvalwater, bijvoorbeeld van de verwerking van ruwe olie.

• Flotatie-installaties:

  • Effectieve verwijdering van fijn gedispergeerde oliedruppels en geëmulgeerde verontreinigingen die niet kunnen worden opgevangen door conventionele afscheiders.
  • In opgeloste lucht flotatie installaties (DAF) wordt lucht onder druk in het afvalwater gebracht. Wanneer de druk vrijkomt, worden fijne luchtbelletjes gevormd die deeltjes en oliedruppels naar het oppervlak transporteren.
  • Chemische ondersteuning: Gebruik van flocculanten om de fijnste deeltjes te laten samenklonteren.
  • Toepassing: Afvalwater van destillatie, kraakprocessen of opslag van olieproducten.