Kina: ny teknik för användning av restgas? 

När hör du om "nya tekniker för användning av restgas?" i Kina är den första tanken återigen marknadsföring. Alla skriker om innovation, men i verkligheten visar det sig ofta vara gamla goda PSA (pressure swing adsorption) eller membran, bara i ny förpackning. Men under de senaste 5-7 åren har bilden verkligen förändrats. Det är inte så att det var en revolution, men specifika lösningar som fungerade till fullo dök upp för de flöden som tidigare antingen bränts eller, ursäkta mig, helt enkelt ventilerades. Och den främsta drivkraften är inte ens ekologin i sig, utan den strikta resursekonomin och politiken för "ren produktion". Det har blivit lönsamt för företag att fånga dessa procentsatser.

Från ?måste vara? till "hur exakt?": tillvägagångssättets utveckling

Tidigare en typisk historia: installationen har ett restgasflöde, främst väte med föroreningar. Enligt projektet, rikta den till en ficklampa eller till ugnsbränsle. Det finns en återvinningsteknik, men CAPEX är högt och avkastningen på investeringen är tveksam. Och allt fryser. Nu är tillvägagångssättet ett annat. Inte "hur kan vi använda det?", utan "vad i det här flödet har värde här och nu?" Väte? Därefter renas den och återförs till en process, till exempel vätebehandling. Kolväten C1-C4? Sedan antingen förädling till bränslegas, eller, om sammansättningen tillåter, separation av enskilda fraktioner. Nyckelord -integration. Tekniken väljs inte abstrakt, utan för en specifik punkt där produkten introduceras i den befintliga anläggningslayouten.

Här är ett levande exempel från ett raffinaderi i Shandong. Det kom en ström från en hydrokrackare som var rik på väte, men med endast 0,3 MPa tryck och med en hyfsad mängd CO. Den klassiska membranmetoden eller svängadsorptionen var inte särskilt lämplig på grund av det låga trycket och behovet av djupt avlägsnande av CO. En hybridlösning hittades: först grovrening och kompression, sedan en speciell konfiguration av en kortcykeladsorptionsenhet (PSA) med adsorbenter i flera skikt som klarar av CO. Vätet gick tillbaka in i processen, och avfallsdelen, som fortfarande innehåller mycket kalorier, skickades inte till fakkeln, utan till bränslegasnätverket för pannorna. Betalade sig själv på 3 år. Men här är det viktigt: framgången låg inte i superny teknik, utan i precisionsteknik för specifika förhållanden. Många misslyckanden beror just på att de tar "förpackade" sådana. lösning och försök att skruva upp det.

En annan punkt som ofta förbises är stabiliteten i avgassammansättningen. I teorin karakteriseras flödet, prover tas och en design görs. I praktiken kan kompositionen "flyta" beroende på huvudinstallationens läge, råmaterial, katalysator. Om tekniken inte har ett tillräckligt driftsfönster börjar problem: produkten uppfyller inte specifikationen, eller utrustningen kokar. Det är nödvändigt att installera bufferttankar eller, dyrare, onlineanalys och automatiska styrsystem. Detta är samma "bagatell" som äter upp hela ekonomin i projektet om det inte tas med i beräkningen i FEED-stadiet (design).

Teknisk zoo: vad som verkligen fungerar på platser

Om vi lägger hypen åt sidan så dominerar flera områden de kinesiska industriplatserna idag. För det första är detta naturligtvismembranseparationför flöden med högt partialtryck av målkomponenten (samma väte). Kinesiska membrantillverkare, som företaget från Chengdu, som kommer att diskuteras senare, har gjort stora framsteg. Deras filmer konkurrerar redan med västerländska analoger i selektivitet och stabilitet, och är märkbart billigare. Men membran är nyckfulla för aerosoler, tunga kolväten och mjukgörare - mycket högkvalitativ preliminär rengöring behövs.

För det andra,svängcykeladsorption (PSA). Här sker framstegen främst inom styralgoritmer och adsorberkonstruktioner, som gör det möjligt att minska väteförlusterna och öka adsorbentens livslängd. Jag har sett installationer där de genom att optimera kretsloppet och använda skiktade adsorbenter (molekylsilar + aktivt kol) uppnår en väteextraktionshastighet på 90% från ganska smutsiga strömmar. Men detta är energikrävande – avsevärda volymer bränslegas används för regenerering.

Och den tredje trenden -kryogena teknologier. De används mindre ofta, främst för stora flöden, där det är nödvändigt att få inte bara bränslegas, utan flytande produkter (etan, LPG) av hög renhet. CAPEX är skyhögt, men för jättar som Shenhua eller Sinopec, som bygger integrerade kemiska komplex, är detta motiverat. De "stänger" kolets kretslopp och omvandlar avgaserna till råmaterial för pyrolys.

Men det är för tidigt att prata om biologiska metoder eller plasmakemiska processer i industriell skala. Det finns laboratorieprover, pilotinstallationer är också aktuella, men de är fortfarande långt ifrån kommersiell tillförlitlighet och begriplig ekonomi. Investeringar i sådana "dark horses" kommer främst genom statliga forskningsfonder, och inte från företagen själva.

Fall i fokus: Chengdu Yizhi Technology Experience

I samband med att prata om praktiskt genomförande är erfarenhet intressantChengdu Yizhi Technology Co.(ett dotterbolag till Chengdu Huaxi Chemical Technology). Deras hemsida (https://www.yzkjhx.ru) positionerar dem som ett designinstitut, och detta är nyckelordet. De säljer inte bara utrustning, utan gör helcykelteknik. Av deras öppna fall framgår det tydligt att deras specialisering är gaser inom kemi och oljeraffinering.

Ett av deras projekt som jag fick möjlighet att indirekt studera var utvinningen av restgas från en olefinproduktionsanläggning. Problemet var klassiskt: en ström av variabel sammansättning (eten, etan, propen, väte), som periodvis brändes. Standardlösningen är att bygga en separat fraktioneringsanläggning, men det är tidskrävande och dyrt. Yizhi-ingenjörer föreslog och implementerade ett schema med en preliminär membranenhet för att separera och återföra en del av väte och lätta olefiner, och den återstående strömmen, berikad med etan, skickades direkt till pyrolysugnen som ytterligare råmaterial. I huvudsak byggde de in återvinning i huvudprocessen, och undvek skapandet av ett fristående komplex.

Vad är värdefullt här? Inte ett tekniskt mirakel, utan systemtänkande. De såg på växten som en enda organism. Deras styrka, som ett designinstitut med ett registrerat kapital på 120 miljoner yuan, är förmågan att utföra detaljerad processmodellering (Aspen HYSYS, etc.) och erbjuda kundanpassade snarare än standardlösningar. Deras portfölj innehåller både PSA och membransystem, men valet motiveras alltid av en teknisk och ekonomisk kalkyl för en specifik kund.

Allt går förstås inte som det ska för dem heller. I ett av de tidiga projekten för utnyttjande av koksugnsgas vid en metallurgisk anläggning ställdes de inför snabb igensättning av förfilter med tjära och damm. Vi var tvungna att modifiera tvättsystemet i farten och införa ytterligare ett rengöringssteg. Detta ledde till att budgetöverskridanden och deadlines försenades. Men sådan erfarenhet är en del av professionell utveckling. Nu är jag säker på att de sätter mer konservativa toleranser för renheten hos råvarorna vid inloppet.

Fallgropar och lärdomar som inte är skrivna i broschyrer

När man talar om ny teknik kan man inte bortse från fallgroparna. Först och främst -ekonomi vid låga koncentrationer. Om den värdefulla komponenten i flödet är mindre än 15-20%, kommer projektet oftast inte att ta fart. Kostnaden för att isolera den kommer att överstiga kostnaden för produkten. Ibland är det mer lönsamt att använda gas direkt som ett lågkaloribränsle i närmaste ugn, genom att modernisera brännarna, än att bygga ett helt reningssystem.

Den andra stenen är infrastruktur. Låt oss säga att du isolerade vackert, rent väte. Men var ska man lämna in det? Om anläggningen inte har ett nätverk av vätgasledningar med lämpligt tryck eller ledig kapacitet för mottagning, kommer projektet att möta behovet av enorma ytterligare investeringar. Ofta är den optimala lösningen inte maximal rening, utan att få en produkt som är "tillräckligt bra". för användning vid närmaste konsumtionsställe.

Den tredje punkten är driftskostnader (OPEX). Nya katalysatorer, speciella adsorbenter, membranelement - allt detta har sin egen livslängd och ersättningskostnad. Om leveranser och tjänster är beroende av en enda utländsk leverantör är det enorma risker. Nu är detta förresten ett kraftfullt incitament för utvecklingen av lokala tillverkare i Kina. Tillförlitlighet och tillgänglighet av tjänsten är ibland viktigare än ett par procent i effektivitet enligt passet.

Och det sista är den mänskliga faktorn. En komplex återvinningsanläggning behöver underhållas. Om det inte finns någon utbildad personal på anläggningen kommer även den mest avancerade tekniken att förbli inaktiv eller arbeta på halv kapacitet. Framgångsrika projekt inkluderar alltid inte bara leverans av "hårdvara", utan också fullständig utbildning av teknologer och operatörer, och skrivning av detaljerade regler. Utan detta förvandlas varje innovation till en huvudvärk.

Framöver: åt vilket håll blåser vinden?

Så vad är slutsatsen? Kina har inte uppfunnit en trollstav för bortskaffande av restgas. Men här har ett kraftfullt ekosystem skapats för den praktiska, ekonomiskt sunda implementeringen av befintlig teknik. Drivkrafter – grön policyutveckling, skärpta utsläppsbestämmelser och, ännu viktigare, den växande mognaden och konkurrensen bland lokala verkstadsföretag som t.ex.Chengdu Yizhi-teknik.

Framtiden, enligt min mening, tillhör hybridsystem. Inte PSA eller membran, utan kombinationer av båda valda för att maximera värdet av en viss ström. Och även bakom digitalisering - användningen av realtidsdata och prediktiv analys för att optimera driftsätten för återvinningsanläggningar under förhållanden med en föränderlig sammansättning av råvaror.

Huvudförskjutningen är i medvetandet. Avgas upplevs allt mindre som ett avfall som måste destrueras. Det ses i allt högre grad som en underutnyttjad resurs, en potentiell inkomstkälla, eller åtminstone ett sätt att minska driftskostnaderna i huvudproduktionen. Och detta är kanske den viktigaste ?nya tekniken? - inte i utrustningen, utan i inflygningen. Och tekniken följer som vi vet efterfrågan. Och efterfrågan här växer klart.