Kina: användning av etylengas? 

När det gäller återvinning av etylengas i Kina föreställer sig många omedelbart storskaliga hydreringsanläggningar eller dyra projekt för att återställa den till pyrolys. Men verkligheten på plats är ofta mycket mer prosaisk och komplex. Huvudproblemet är inte bristen på teknik, utan dess ekonomiska genomförbarhet för en viss anläggning, särskilt när det gäller relativt små eller gamla produktionsanläggningar. Jag ser ofta ingenjörer som försöker tillämpa "bok"-idéer. beslut utan att ta hänsyn till gasens faktiska sammansättning, belastningsfluktuationer eller en enkel brist på utrymme för utrustning.

Vad döljer sig egentligen i "svansarna"?

Låt oss börja med grunderna, som av någon anledning ofta förbises. Etenavgas är inte bara en standardblandning. Dess sammansättning är fingeravtrycket av en viss pyrolysproduktion. Förutom eten och propen kan det finnas allt från väte och metan till acetylen, MAPD (metylacetylen och propadien) och till och med spår av aromater. I ett projekt jag stötte på för ungefär fem år sedan var huvudproblemet inte ens eten, utan den höga vätehalten, vilket var "förvirrande?" standardhydreringsscheman och krävde ett ytterligare separationssteg.

Det är därför det första steget alltid bör vara att inte välja en teknik från en katalog, utan en lång och detaljerad analys av gassammansättningen. Inte en gång, utan över tid, med hänsyn till alla driftslägen för ugnarna. Det har hänt att en installation designad för "genomsnittlig" sammansättning helt enkelt inte kunde klara av toppbelastningar eller omvänt blev olönsam med minimal produktivitet. Detta är själva punkten där teori avviker från praktiken.

Här är det värt att nämna tillvägagångssättet hos vissa designinstitut som specialiserar sig på sådana icke-standardiserade lösningar. Till exempel Chengdu Yizhi Technology Co., som är design- och forskningsavdelningen för Huaxi Technology. Deras arbete börjar ofta med en djupgående granskning och modellering, och inte med försäljningen av en färdig enhet. Detta är rätt sätt, även om det inte är det snabbaste.

Hydrogenering: inte ett universalmedel, utan ett verktyg

När det gäller återvinning är den första tanken katalytisk hydrogenering för att återvinna eten och propen. Tekniken är beprövad, men... Nyckelordet är katalysator. Att välja en katalysator är en konst. Det måste vara selektivt specifikt för våra målkomponenter (säg acetylen och MAPD), men samtidigt inte påverka eten och inte orsaka överhettning. Vid en av installationerna kämpade vi länge med den snabba koksningen av katalysatorn. Det visade sig att den skyldige var spår av högre olefiner, som helt enkelt inte "fångades" i den ursprungliga analysen.

En annan nyans är värmeavlägsnande. Hydrogeneringsreaktionen är mycket exoterm. Om man inte säkerställer effektiv värmeavledning kan man inte få selektiv hydrering, utan fullständig hydrering av allt, med en kraftig temperaturökning och risk för reaktorn. Det var nödvändigt att designa flerstegssystem med mellankyla, vilket naturligtvis ökade kostnaden för projektet.

Och naturligtvis en vätekälla. Det är idealiskt om du har ditt eget billiga väte från reformeringsanläggningar. Om inte, måste du överväga att antingen köpa det eller alternativa system. Detta slår direkt mot ekonomin. Ibland visar det sig vara lättare och billigare att styra avgasen för förbränning i ugnar, även om detta ur resurseffektivitetssynpunkt naturligtvis är ett nederlag.

Alternativ: när hydrering inte är fördelaktigt

För små bäckar eller gaser med en speciell sammansättning kan klassisk hydrering vara som att skjuta sparvar från en kanon. Vad då? Ett av alternativen vi övervägde för anläggningen i Shandong-provinsen var separationen av enskilda värdefulla komponenter. Till exempel koncentrera eten genom adsorption eller membran för användning i andra processer på samma plats (till exempel vid framställning av etylenoxid eller styren).

Ett annat sätt är energiåtervinning. Men inte bara fackling, utan använder den som bränslegas för processugnar eller för ånggenerering. Problemet här är det instabila värmevärdet. För att en panna eller ugn ska fungera stabilt behövs ett blandnings- eller justeringssystem. Vi implementerade ett sådant system, och huvudvärken var förknippad med automatiseringen, som var tvungen att reagera i realtid på förändringar i sammansättningen av avgasen.

Det har också gjorts mer exotiska försök, såsom användningen av etenberikad gas vid framställning av linjära alfa-olefiner eller som råmaterial för högdensitetspolyeten. Men här stöter du på logistik, renheten hos råvaror och konkurrens med huvudflödet av polymereten. Oftast förblev sådana projekt på papper.

Erfarenhet och fallgropar: en inblick

Jag skulle vilja dela ett specifikt fall som väl illustrerar alla svårigheter. Detta var ett projekt för att modernisera ett gammalt etenkomplex. Uppdraget är att tillvarata restgas från reningsverket. De tekniska specifikationerna gjordes initialt för hydrogenering. Men när vi (jag arbetade då med ett team från Chengdu Yizhi Technology Co.) gjorde en detaljerad analys visade det sig att gasen innehåller en oanständig mängd inerta ämnen (kväve, metan). Att hydrera en sådan komposition innebär att man kör enorm ballast genom reaktorn och kompressorerna och slösar energi.

Som ett resultat föreslog de ett hybridsystem. Först membranseparation för förkoncentration av eten och propen. Sedan - en kompakt enhet för selektiv hydrogenering av detta koncentrat. Den återstående magra gasen användes för bränsle. Företagets hemsidayzkjhx.rubeskriver liknande integrerade tillvägagångssätt, och i det här fallet fungerade det. Den ekonomiska effekten uppnåddes genom att minska kapitalkostnaderna för kompression och reaktorstorlek, samt genom att spara bränslegas.

Den viktigaste lärdomen från detta projekt: det finns ingen lösning som passar alla. Varje fall kräver sin egen tekniska granskning och ofta en kombination av metoder. Den största fallgropen är anläggningsledningens önskan att få en snabb och billig lösning. Men på det här området betyder snabbt och billigt vanligtvis ?ineffektivt? eller ?fungerar inte i längden?.

Processens framtid och ekonomi

Vart är branschen på väg? Trenden är maximal integration och digitalisering. Vi pratar om system som optimerar återvinningsregimen i realtid beroende på sammansättningen av råvaror och produkternas marknadsvärde. Om priset på polymereten är högt kommer systemet att försöka maximera sin återvinning. Om det är mer lönsamt att producera el går det över till prioriteringen energiutnyttjande.

Den andra trenden är miniatyrisering och modularisering av installationer. Detta gäller särskilt för medelstora och små tillverkare. Istället för gigantiska kapitalstrukturer finns kompakta, nästan containerlösningar som snabbt kan implementeras och anpassas. Förresten, Chengdu Yizhi Technology Co., Ltd. arbetar aktivt med sådan utveckling, med hjälp av erfarenheten från sitt moderinstitut Huaxi Technology inom området för katalys- och separationsprocesser.

I slutändan beror frågan om användningen av etenavgas inte på teknik, utan på ekonomi och ekologi. Trycket från tillsynsmyndigheter för att minska utsläppen och koldioxidavtryck ökar. Det blir bara dyrare att elda på grund av avgifterna. Att investera i kompetenta återvinningssystem är därför inte längre en fråga om premium, utan en fråga om företags överlevnad på medellång sikt. Men investeringar måste vara smarta, baserade på djup analys, inte tjusiga broschyrer. Och här visar sig erfarenheten från utövare som har gått igenom dussintals sådana projekt vara ovärderlig.