Kina: Hur fungerar borttagning av trycksvängadsorption? 

Om vi talar om PSA (pressure swing adsorption) i Kina föreställer sig många omedelbart enorma luftseparationsanläggningar. Men i verkligheten finns det många finesser i denna process, och alla är inte uppenbara ens för erfarna ingenjörer. Det förbises ofta att effektiviteten av att avlägsna föroreningar beror inte så mycket på trycket som sådant, utan på dess dynamik - på exakt hur cykeln fortskrider. Detta är vad jag skulle vilja prata om, baserat på praktiken.

Kärnan i processen: inte tryck, utan dess förändring

Själva namnet -trycksvängadsorption– är redan nyckeln. Vi pratar inte om konstant högtryck, utan om att svänga. Matargasen passerar under tryck genom ett skikt av adsorbent, till exempel zeolit ​​eller aktivt kol. Den nödvändiga komponenten är, säg, CO? eller fukt hålls kvar. Och sedan - tryckavlastning. Det är här många gör misstaget att tro att huvudsaken är att gå ner mer i vikt. Faktum är att hastighet och gradering är viktiga. En skarp urladdning leder till dammning av adsorbenten och förstörelse av granulerna. Jag har sett sådana fall på reningsverk för vätgas - sedan tar det månader att rengöra apparaten.

Kinesiska tillverkare har gjort stora framsteg i att automatisera dessa cykler de senaste åren. Men problemet är ofta ett annat - viljan att spara på rördragningen. Det finns inte tillräckligt med ventiler, eller så är de av dålig kvalitet, och cykeln fortsätter inte som planerat. Adsorbenten fungerar inte med full kapacitet; föroreningsgenombrott inträffar tidigare. Vi måste förkorta cykeln och produktiviteten sjunker.

Och en sak till - de glömmer ofta steget att utjämna trycket mellan kolumner. Det verkar som en liten sak, men det ger betydande energibesparingar för återinjektion. I våra projekt inkluderar vi alltid minst två nivåer av utjämning. Utan detta sjunker installationens effektivitet med 15-20%, vilket är enorma siffror för storskalig produktion.

Adsorbenter: urval och nedbrytning

Hjärtat i systemet är adsorbenten. Kina använder i stor utsträckning sina egna zeoliter, och deras kvalitet är nu ganska hög. Men det finns en nyans: olika gasblandningar kräver sin egen modifiering. Till exempel, för torkning av naturgas med hög svavelhalt förlorar standard 13X zeolit ​​snabbt kapacitet. Detta kräver en speciell impregnering eller en kombination av lager - först kol, sedan zeolit.

I praktiken såg jag hur man vid en av metanolproduktionsanläggningarna under lång tid inte kunde förstå orsaken till ökningen av daggpunkten för renad syntesgas. Vi bytte lägen och kollade automatiseringen. Det visade sig att leverantören, sparade pengar, laddade adsorbenten med en lägre bindemedelshalt. Det började gå sönder i tryckfallscykeln och producerade litet damm som täppte till distributionsnäten. Vi var tvungna att helt sluta och starta om kolumnerna. Förlusterna är kolossala.

Därför, nu när vi designar, inkluderar vi alltid en marginal för cykeltid och insisterar på provladdning av adsorbenten med testcykler på stativet. Hur gör det t.ex.Chengdu Yizhi Technology Co.– deras ingenjörer tillhandahåller alltid detaljerade nedbrytningskurvor för kundens specifika blandning före bulktransport. Detta skyddar mot många problem i början.

Automation och cykelkontroll: var felen ligger

Modern PSA är en berättelse om ventiler och en programmerbar styrenhet. Det verkar som att du ställt in programmet och det fungerar. Men verkligheten är mer komplicerad. System är särskilt känsliga för ventiltider. En fördröjning på en bråkdel av en sekund leder till en tryckstöt, en vattenhammare på lagret. I ett av CO-fångningsprojekten? från rökgaser, detta är vad som orsakade konstanta haverier av de pneumatiska ventilställdonen.

Kinesiska kontrollertillverkare, som vissa lösningar från Siemens eller lokala märken som Supcon, gör ett bra jobb. Men mjukvaran, cykelstyrningsalgoritmen, är ofta kunskapen hos ett ingenjörsföretag. Alla pauser, uppringning och återställningshastigheter skrivs där. En dålig algoritm kommer att "äta" full potential hos en bra adsorbent. Ibland är det användbart att manuellt, på gammaldags sätt, titta på tryckoscillogrammen i varje kolumn för att hitta den "svaga länken". i PLC-logik.

Ett annat vanligt misstag är otillräcklig övervakning. Trycksensorer är endast placerade vid inloppet och utloppet, men inte inne i kolonnerna. Men det är tryckprofilen längs med skiktets höjd som visar hur adsorptionsfronten fortskrider och om det har bildats kanaler. Nu i avancerade projekt, som de som han publicerar på sin resursyzkjhx.ru, ställ in flera provtagningspunkter i höjdled för periodisk övervakning. Detta är dyrare, men vid idrifttagning eller diagnos av problem är det ovärderligt.

Energibalans: något som ofta glöms bort

På tal om effektivitetavlägsnande med adsorption, alla tittar på graden av rening. Men den andra nyckelparametern är energiförbrukningen. Huvudkonsumenten är kompressorn, som skapar samma tryck. Och här ligger en enorm reserv i energiåtervinningen när trycket släpps. Lufta inte bara ut gasen i atmosfären eller in i en flamma, utan för den genom en turboexpander eller använd den åtminstone för att rikta in den med en annan kolumn.

Implementeringen av sådana lösningar begränsas av kostnaden för utrustning och komplexiteten i hanteringen. För små installationer kanske detta inte är kostnadseffektivt. Men för stora, till exempel vid petrokemiska komplex i Jiangsu eller Shandong-provinserna, ger detta en återbetalning på 2-3 år. Jag såg hur, efter modernisering med installation av ett återvinningssystem, den specifika energiförbrukningen per ton produkt sjönk med nästan en tredjedel.

En viktig punkt är renheten hos reningsgasen. Om en del av den renade produkten används för att regenerera adsorbenten är detta en direkt förlust. Ibland är det mer effektivt att använda extern reningsgas, även om den behöver värmas upp lite. Beräkningen här är alltid individuell och kan inte göras enligt en mall.

Fall och lärdomar från praktiken

Jag skulle vilja ge ett exempel på ett inte särskilt lyckat, men lärorikt projekt. Kunden ville rena biogas från deponier (främst CH? och CO?) till naturgaskvalitet. Vi använde en standard tvåkolonn PSA på zeoliter. Men de tog inte hänsyn till närvaron av spårsiloxaner och vätesulfid. Zeoliten blev snabbt giftig och behållaren föll. Jag var tvungen att lägga till ett preliminärt rengöringssteg med aktivt kol i farten. Slutsats: förtrycksvängadsorptionEn fullständig analys av råvaror, inklusive mindre föroreningar, är kritisk. Du kan inte ta ett standardprojekt utan anpassning.

Men ett positivt exempel är moderniseringen av en vätgasproduktionsenhet vid ett raffinaderi. Det fanns en gammal PSA där med empiriskt beräknade cykeltider. Vi gjorde en digital simulering av processen, valde en ny adsorbent med en brantare isoterm och optimerade sekvensen och varaktigheten av stegen. Som ett resultat ökade vätgasproduktiviteten med 12 % med samma råvaruförbrukning. Detta är frågan om att potentialen ofta ligger i själva arbetets logik och inte i hårdvaran.

På det hela taget har den kinesiska inställningen till PSA blivit mycket pragmatisk när man tittar på marknaden. Flyttade bort från enkel kopiering. Företag gillarChengdu Yizhi Technology Co., Ltd., som är ett designinstitut etablerat av Huaxi Technology, med ett registrerat kapital på 120 miljoner yuan, fungerar just som ingenjörsintegratörer. De säljer inte bara installationen, utan modellerar processen för en specifik uppgift, med hänsyn till alla fallgropar. råvaror och önskad produkt. Detta är det största framstegen – övergången från att sälja utrustning till att sälja tekniska resultat.

Så, för att sammanfatta, PSA:s arbete i Kina är långt ifrån att bara "trycka på en knapp". Det här är en komplex historia där framgången bestäms av detaljerna: korrekt val och testning av adsorbenten, smart cykelautomation, energiöverväganden och, viktigast av allt, en djup förståelse av tekniken av dem som implementerar den. Misstag är dyra, men de lär dig att inte upprepa mallbeslut.