China: ontzwaveling van ammoniak - technologieën en producten? 

Als mensen het hebben over de ontzwaveling van ammoniak in China, denken veel mensen onmiddellijk aan gigantische installaties bij thermische energiecentrales. Maar de werkelijkheid is, zoals gewoonlijk, complexer en interessanter. Wat vaak over het hoofd wordt gezien, is dat de belangrijkste uitdaging niet zozeer de technologie zelf is, maar eerder de aanpassing aan de specifieke brandstof en, nog belangrijker, het effectieve beheer van het bijproduct ammoniumsulfaat. Hier is het verschil tussen theorie en praktijk zichtbaar.

Van theorie tot ‘vuile handen’: waar de catch ligt

In leerboeken lijkt het proces eenvoudig: absorptie van SO2 door een ammoniakoplossing, oxidatie, kristallisatie. Het eerste probleem is eigenlijk de kwaliteit van ammoniak. Als u vloeibare ammoniak gebruikt, zijn er serieuze veiligheidsmaatregelen, opslag en logistiek nodig. Wanneer u overstapt op ammoniakwater, heeft u andere apparatuur en verschillende verdampingsnormen. En als de faciliteit toegang heeft tot industrieel afval dat ammoniak bevat, verandert de taak compleet; we hebben het niet langer over pure chemie, maar over engineering “volgens de omstandigheden?”.

Het tweede punt dat beginners vaak onderschatten is de invloed van de samenstelling van de rookgassen. Chinese steenkoolbrandstof is een ander verhaal. Schommelingen in de SO2-concentratie, de aanwezigheid van stof, dampen van zware metalen, chloriden - dit alles is niet alleen maar "achtergrondgeluid", maar factoren die de injectoren kunnen beschadigen of de massaoverdracht in de absorber in slechts een week kunnen verstoppen. Je moet constant de vinger aan de pols houden en de modi aanpassen. Dit is niet ‘instellen en vergeten’.

En de derde valkuil is precies datzelfde ammoniumsulfaat. Het verkrijgen ervan is het halve werk. U moet een verkoopbaar product krijgen dat kan worden verkocht. Dit betekent een stabiele kristalgrootte, een laag vochtgehalte en minimale onzuiverheden. Als de kristallen klein zijn en aan elkaar plakken, veranderen ze in het magazijn in een monoliet, waar je dan niet mee om kunt gaan. Heb je zulke “verrassingen” gezien? bij een van de eerste installaties in de provincie Shanxi - daarna braken ze dit blok steen zes maanden lang.

Evolutie van de technologie: niet alleen absorbers

Lag de focus tien jaar geleden op basisschema's zoals het ammoniakcyclische proces, nu is alles verschoven naar optimalisatie en hybride oplossingen. Bijvoorbeeld een combinatie van natte ammoniakontzwaveling met een voordroog- of halfdroogstadium voor gassen met zeer hoge SO2-concentraties. Hierdoor kunt u de belasting van de hoofdabsorber verminderen en, cruciaal, het volume vloeibaar afval verminderen.

Een apart verhaal is de strijd tegen het verwijderen van druppels ammoniakmist. Standaard dempers (mist eliminators) vallen soms uit, vooral bij piekbelastingen. We moeten experimenteren met meertrapssystemen, inclusief vezelfilters. Dit verhoogt de kapitaalkosten, maar zorgt er wel voor dat er geen ‘rook’ uit de leiding komt. met de geur van ammoniak, die gepaard gaat met klachten van de bevolking en boetes.

Ook hier dringt de digitalisering langzaam maar zeker door. We hebben het niet over “industrie 4.0”, maar over eenvoudige systemen voor het in realtime monitoren van belangrijke parameters: pH van de circulerende oplossing, suspensiedichtheid, uitlaattemperatuur. Hierdoor hoeft de operator niet voortdurend met reageerbuizen rond te lopen, maar trends te zien en problemen te voorspellen, bijvoorbeeld het begin van ongecontroleerde kristallisatie in de warmtewisselaarbuizen.

Assortiment: van kunstmest tot nichetoepassingen

Het hoofdproduct is uiteraardammoniumsulfaatals stikstof-zwavelmeststof. Maar de kunstmestmarkt in China is cyclisch en zeer competitief. Daarom is de winstgevendheid van de gehele installatie afhankelijk van de stabiliteit van verkoop en prijs. Slimme spelers proberen niet alleen een standaardproduct te produceren, maar aan de kwaliteit ervan te werken om zo een premie te ontvangen. Voor gebruik bij de productie van complexe meststoffen of zelfs in de voedingsindustrie (na diepe zuivering) zijn bijvoorbeeld kristallen met een speciale zuiverheid vereist.

Er zijn ook minder bekende maar veelbelovende gebieden. Gezuiverd ammoniumsulfaat van hoge kwaliteit kan worden gebruikt in brandvertragers en in ertsflotatieprocessen. Maar dit vereist al een diepgaande samenwerking met de consument en begrip van hun technische proces. Het meest interessante geval dat ik tegenkwam was het gebruik van een bijproduct van de ontzwaveling in een chemische fabriek als grondstof voor de productie van kaliumsulfaat met behulp van de Mannheim-methode. Het resultaat is een vrijwel afvalvrije kringloop.

Maar pogingen om er in China zuiver zwavelzuur of elementaire zwavel uit te produceren, zijn, voor zover ik weet, meer experimenteel van aard. De economie is nog niet geconvergeerd, de energiekosten zijn hoog. Hoewel dergelijke projecten, in de context van strengere emissienormen en stijgende zwavelprijzen, een tweede adem kunnen krijgen.

Ervaring en fouten: een blik van binnenuit

Een van de meest indicatieve projecten die ik heb gezien, houdt verband met het bedrijfChengdu Yizhi Technologie Co.(Hun website ishttps://www.yzkjhx.ru). Het is een ontwerpinstituut opgericht door Chengdu Huaxi Chemical Technology Co., Ltd., met een serieus maatschappelijk kapitaal. Hun aanpak onderscheidde zich altijd niet alleen door de verkoop van apparatuur, maar ook door een complex "turn-key" ontwerp, rekening houdend met de daaropvolgende bediening. Ze waren bijvoorbeeld een van de eersten in China die actief systemen introduceerden voor het automatisch wassen van sproeiers in absorbers zonder de installatie te stoppen - een kleinigheid, maar die de revisiekilometers aanzienlijk verhoogt.

Maar ook voor hen verliep niet alles soepel. Ik herinner me dat er bij een van hun eerste installaties voor een klein ketelhuis problemen waren met corrosie in het gebied waar de gastemperatuur op de grens van het dauwpunt lag. Het gekozen materiaal leek correct: duplexstaal, maar de lassen werden een bron van corrosie. We moesten de nabewerkingstechnologie van de naden direct veranderen en extra gasverwarmingskamers bij de inlaat installeren. Het was een dure les, maar later werd het onderdeel van hun standaardprotocollen.

Een andere veelgemaakte fout bij veel faciliteiten is de onderschatting van het verpakkings- en opslagsysteem voor ammoniumsulfaat. Ze zetten reguliere verpakkingslijnen op, en dan blijkt dat onder de hoge luchtvochtigheid in Zuid-China het product in zakken binnen een paar weken gaar is. Het is noodzakelijk om magazijnen achteraf uit te rusten met luchtdroogsystemen, wat tot ongeplande kosten leidt. Het is beter om dit meteen in het project te verwerken.

Wat ons te wachten staat: niet alleen ecologie, maar ook economie

De drijvende kracht achter de ontwikkeling van de ontzwaveling van ammoniak in China is nu niet alleen en niet zozeer strikte milieunormen (die bestaan al), maar het zoeken naar economische duurzaamheid. De installatie moet niet alleen aan de regelgeving voldoen, maar ook winst maken uit de verkoop van ammoniumsulfaat of op zijn minst de bedrijfskosten aanzienlijk verlagen in vergelijking met het gebruik van kalksteen (waar het probleem gipsstortplaatsen zijn).

Er is een trend richting het creëren van compactere, modulaire installaties voor middelgrote en zelfs kleine emissiebronnen – niet alleen in de energiesector, maar ook in de metallurgie en de chemische industrie. De sleutel hier is niet maximale reinigingsefficiëntie (hoewel dat belangrijk is), maar onderhoudsgemak en betrouwbaarheid gedurende het hele seizoen. In de winter in Noord-China, met systemen waar veel vocht is, is er altijd hoofdpijn.

En natuurlijk blijft er de uitdaging van de integratie met zuiveringssystemen voor andere verontreinigende stoffen: stikstofoxiden (NOx) en stof. Gecombineerde technologieën, bijvoorbeeld op basis van ammoniak voor gelijktijdige ontzwaveling en denitrificatie (proces van het SNCR/SCR-type), vereisen een delicaat evenwicht. Overmatig verbruik van ammoniak - en je krijgt een "slip" niet-gereageerde ammoniak, slechte toevoer - de efficiëntie neemt af. Dit is een gebied voor finetuning en voortdurend zoeken naar compromissen, waar geen kant-en-klare recepten bestaan, elk object is uniek. Het is in deze "keuken" en echte ervaring wordt geboren, en niet in ideale schema's uit catalogi.