Kina: etengasanvändning, teknik? 

När man talar om användningen av etenhaltiga gaser i Kina föreställer sig många omedelbart gigantiska pyrolysanläggningar vid nya petrokemiska komplex. Men den verklighet man möter i praktiken är ofta mer komplex. Den största utmaningen ligger inte så mycket i skala som i mångfalden av källor och sammansättning. Det är inte bara gaser från pyrolysanläggningar, där koncentrationen av eten är hög, utan även sidoströmmar från katalytisk krackning, avfallsgaser från olika processer där eten kan spädas ut med en etan-propenfraktion, metan och väte. Och det är här det roliga börjar, och ibland huvudvärken: hur kan man utvinna värde från en sådan "cocktail?" ekonomiskt motiverat.

Från teori till "fältförhållanden": det som ofta förbises

I läroböckerna ser allt harmoniskt ut: välj, bränn, förvandla. Faktum är att när du kommer till platsen, säg till ett av de många moderniserade raffinaderierna, är det första du ställs inför frågan om lönsamhet. Det kan finnas teknik, men dess genomförande beror på frågor om energieffektivitet och den slutliga kostnaden för produkten. Till exempel är klassisk lågtemperaturfraktionering för att separera ren eten från utspädda strömmar en energikrävande process. Om gasvolymerna inte är särskilt stora och infrastrukturen för att samla in den är spridd, kanske projektet aldrig lönar sig.

Därav den aktiva utvecklingen av teknologier för selektiv hydrogenering av acetylen och MAPD (metylacetylen och propadien) i sådana strömmar. Uppgiften är inte bara att erhålla eten, utan att erhålla den av den erforderliga renhet, lämplig för vidare syntes av polyeten, till exempel. Kinesiska ingenjörsföretag som t.exChengdu Yizhi Technology Co., de arbetar aktivt här och anpassar katalysatorer och system för specifika sammansättningar av råvaror. På deras hemsidayzkjhx.ruman kan se att de positionerar sig som ett designinstitut skapat på basis av kemisk teknologi. Detta är en viktig nyans - det är projektmetoden, och inte bara försäljningen av utrustning, som gör att du kan välja en "icke-standard" lösning. gas.

Ett vanligt misstag är att försöka tillämpa samma processflödesdiagram för alla typer av gaser. Jag har sett projekt där man försökte installera standard absorptionskolonner för gaser med högt inertinnehåll. Resultatet är låg återhämtning och ständiga inställningsproblem. Jag var tvungen att revidera schemat och lägga till preliminär membran- eller adsorptionsrening. Detta kommer att öka kostnaderna, men utan detta är det ett slöseri med tid.

Teknologiskt pussel: från absorption till membran

Så vilka alternativ finns ens på bordet? Om vi ​​talar om frisättning av eten, så finns det förutom djupkylning adsorptionsmetoder, till exempel med zeoliter eller MOF (metall-organiska ramverk). Det senare är ett lovande område som det arbetas aktivt med i Kina. Men återigen, i industriell skala, beror allt på adsorbentens stabilitet i närvaro av föroreningar som vätesulfid eller vatten. Laboratorieframgångar och arbete med en riktig installation är två väldigt olika saker.

Ett annat sätt är att inte välja det, utan att använda det direkt. Katalytisk oligomerisering av eten till bensinfraktioner eller dimerer. Tekniken är i princip inte ny, men dess användning för utnyttjande av sidoströmmar av eten är en intressant uppgift. Problemet är med katalysatorn: den måste vara resistent mot förgiftning och fungera under varierande belastningar, eftersom flödet är en sidoström och dess volym är inte konstant. Jag hörde om försök att använda sådana lösningar på några kemiska företag i Sichuan-provinsen. Resultaten var tvetydiga: utbytet av målfraktioner fluktuerade och ibland sjönk selektiviteten. Men själva försöken talar om sökandet efter flexibla lösningar.

Membranseparation är ett trendigt ämne. För preliminär anrikning av flödet med eten innan huvudinstallationen - ibland fungerar det mycket bra. Men nyckelordet är "ibland". Membran är känsliga för tryck, temperatur och, återigen, föroreningar. Om gasen inte är förberedd kommer membranet snabbt att gå sönder. Därför är det ofta bara ett steg i kedjan. Jag såg ett projekt där de kombinerade membranseparation med kortcykel värmelös adsorption (SCA). Det visade sig vara kompakt och ganska effektivt för ett flöde med en måttlig koncentration av eten.

Praktiskt fall och fallgropar

Jag ska berätta om ett specifikt fall, utan att namnge växten. Uppdraget var att tillvarata spillgas från en anläggning där eten blandades med kväve och metan. Etenkoncentrationen är cirka 15 %. Möjligheten att tilldela den till försäljning var omedelbart utesluten: den var dyr. Vi övervägde möjligheten att skicka den till vår egen ugn för att generera värme, men kaloriinnehållet i gasen var ganska lågt.

Till slut bestämde du dig för ett schema med katalytisk oxidation i en reaktor med behandlad zeolit ​​för att producera etylenoxid? Nej, det skulle vara för komplicerat för ett sådant flöde. Vi bestämde oss för att följa vägen för selektiv katalytisk förbränning av föroreningar för att öka koncentrationen av eten och sedan leverera den till det befintliga nätverket som en bränslegas av högre kvalitet. Det verkar enkelt. Men i uppstartsfasen visade det sig att spår av klororganiska föreningar från en annan anläggning periodvis förekom i gasen. Katalysatorn började avaktiveras snabbare än väntat. Vi var tvungna att omedelbart installera ett extra kolfilter vid inloppet, vilket ändrade hydrauliken och schemat för byte av adsorbent. Bagatell? Nej, det här är en typisk "fallgrop" som det inte alltid skrivs om i förstudier.

Det är i sådana situationer som erfarenheten från ett designinstitut, som har sett olika scenarier, är värdefull. FöretagChengdu Yizhi Technology Co., Ltd., som ett designinstitut med ett registrerat kapital på 120 miljoner yuan, skapat av Huaxi Technology, närmar sig vanligtvis frågan systematiskt: inte bara "låt oss leverera anläggningen?", utan genomför först en detaljerad analys av råvaror, tittar på hela logistiken för flöden i företaget och bedömer de möjliga riskerna med att ändra sammansättningen. Detta är själva "designen" som skiljer bara en entreprenör från en teknikpartner.

Ekonomi som avgörande faktor

I slutändan handlar valet av etenåtervinningsteknik om pengar. Inte bara i kapitalutgifter (CAPEX), utan också i driftskostnader (OPEX). Samma adsorption kräver kostnader för regenerering av adsorbenten, membran för att upprätthålla tryck och djupkylning för elektricitet. Därför överväger de nu ofta inte bara "hur mycket eten kommer vi att spara?", utan "vilket mervärde kommer vi att få genom hela cykeln?"

En intressant trend är integrationen av gasåtervinningsanläggningar för biprodukter i det allmänna "cirkulära" systemet. företagsekonomi. Det vill säga, etenströmmen betraktas inte som ett avfall, utan som ett råmaterial för en annan process på samma plats. Till exempel för syntes av etylbensen eller oxietylering, om det finns lämpliga produktionsanläggningar. Detta minskar logistikkostnaderna och ökar de totala marginalerna. Men detta kräver ett kompetent anläggningsomfattande schema, och att utforma ett sådant schema är just uppgiften för starka ingenjörsföretag.

Det händer också att med nuvarande priser på energiresurser och polymerer är det mest ekonomiska alternativet att skicka gas för förbränning i kraftverk med värmeåtervinning. Och detta är inte ett nederlag, utan ett balanserat affärsbeslut. Återvinningstekniken måste vara tillräcklig för ekonomiska förhållanden. Att jaga banbrytande lösningar som inte betalar för sig inom en rimlig tidsperiod är ett misstag.

Inblick i framtiden: flexibilitet och digital

Vart är allt på väg? Ledorden enligt mig är flexibilitet och anpassningsförmåga. Flödena av biproduktgaser är inte konstanta och deras sammansättning kan ändras. Framtida installationer kommer sannolikt att vara mer modulära, vilket gör att parametrar eller till och med processkedjan snabbt kan konfigureras om beroende på kvaliteten på inkommande råvaror. Kanske hybridsystem som kombinerar t.ex. membran och adsorption kommer att bli mer utbredda.

Digitaliseringen spelar också roll. Implementeringen av APC-system (avancerad processkontroll) i sådana anläggningar gör att de kan optimera sin drift i realtid och anpassa sig till förändringar. Det här är inte längre fantasi, utan riktiga projekt. Sensorer för onlineanalys av gassammansättningen vid inloppet, associerade med en kontrollalgoritm som justerar temperaturer, tryck och flödeshastigheter - detta ökar allvarligt effektiviteten och stabiliteten i driften.

Och naturligtvis fortsätter arbetet med katalysatorer som är mer selektiva, stabila och billigare. Speciellt för processer som direkt omvandlar utspädd eten till värdefulla produkter. Här finns utrymme för både vetenskapliga institut och tillämpade ingenjörscentra att utvecklas. Huvudsaken är att kopplingen mellan dem är stark, så att laboratorieutvecklingen snabbt går vidare till pilotindustriella tester. I detta avseende en struktur som liknarChengdu Yizhi Technology Co., som är en projektdel av ett större teknikföretag (Huaxi Technology), verkar logiskt – teoretisk utveckling kan snabbt hitta en väg till praktisk implementering.

I allmänhet är ämnet användning av etenhaltiga gaser i Kina långt ifrån avslutat. Det handlar inte om att bara ”bli av med avfall”, utan om att utvinna maximalt värde från varje kubikmeter gas inom en ständigt föränderlig ekonomisk och miljömässig ram. Och här är det inte den mest komplexa tekniken som vinner, utan den mest intelligenta och anpassade till det verkliga livet på fabriksgolvet.