China: ontzwaveling van ammoniak - is het effectief? 

Als je hoort over de ontzwaveling van ammoniak in China, is de eerste gedachte hoeveel ammoniak er nodig is, en waar moet het ammoniumsulfaat vervolgens naartoe? Velen, vooral degenen die net in deze richting beginnen te kijken, denken dat dit slechts een vervanging is voor de kalkmethode. Maar in de praktijk hangt alles niet af van de chemie van het proces, maar van de logistiek, de bijproductenmarkt en, belangrijker nog, van het vermogen van de ontwerper om rekening te houden met duizenden kleine details die niet in leerboeken staan. Efficiëntie - ja, maar niet altijd en niet overal. Laten we hierover praten, zonder glans.

Van theorie naar concreet: waar ligt de catch

In theorie is alles in orde: ammoniak bindt SO2, er wordt ammoniumsulfaat verkregen, dat als kunstmest kan worden verkocht. Het reinigingsrendement bedraagt ​​naar verluidt 99%. Maar wanneer u zich in projecten gaat verdiepen, realiseert u zich dat de belangrijkste parameter niet maximale efficiëntie is, maar stabiliteit van de werking wanneer de belasting en samenstelling van de rookgassen veranderen. Bij een thermische energiecentrale in de buurt van Chengdu zag ik een installatie die uitstekende cijfers liet zien in paspoortmodi. Maar zodra de ketelbelasting regelmatig veranderde (en dit is het echte leven, geen laboratorium), begonnen er problemen met kristallisatie in het apparaat en een ongelijkmatige verdeling van de aerosol.

En dit is waar het verschil tussen eenvoudige technologie en competent ontwerp zich manifesteert. Veel lokale ontwerpinstituten nemen standaardoplossingen zonder deze aan te passen aan een specifieke vuurhaard of specifieke as. Ik herinner me dat ze in een van de cokesproductiefabrieken probeerden een standaardschema van industriële en thermische energie-ingenieurs toe te passen - het resultaat was rampzalig. De sproeiers raakten verstopt en de gassamenstelling bleek een grote hoeveelheid harsen en fenolen te bevatten, waar niemand rekening mee hield. We moesten het ammoniakbereidingssysteem ter plekke opnieuw uitvoeren.

Als we het dus hebben over effectiviteit, moeten we ons onmiddellijk de vraag stellen: effectiviteit onder welke omstandigheden? Onder constante belasting van steenkool van stabiele kwaliteit? Of onder omstandigheden waarin de ketel in de ontlaadmodus werkt en de steenkool vandaag uit de ene mijn komt, morgen uit een andere? Dit zijn twee grote verschillen. Naar mijn mening komt de echte effectiviteit van de ontzwaveling van ammoniak tot uiting daar waar de mogelijkheid bestaat van diepe integratie in de technologische cyclus van de onderneming, waar warmte uit reacties kan worden gebruikt, waar de verkoop van (NH4)2SO4 tot stand komt. Zonder dit wordt het een dure hoofdpijn.

Ammoniumsulfaatmarkt: kunstmest of afval?

Dit is misschien wel de meest pijnlijke vraag. Bij het ontwerpen van een installatie trekt iedereen prachtige terugverdiengrafieken uit de kunstmestverkoop. Maar de realiteit is dat de ammoniumsulfaatmarkt in China zeer grillig en lokaal is. Als de onderneming zich in het binnenland bevindt, kunnen de transportkosten alle winst opslorpen. De kwaliteit van het product is een ander verhaal. Om commercieel granulair ammoniumsulfaat te verkrijgen is een complexe en energie-intensieve fase van kristallisatie, drogen en granulatie nodig. Vaak leveren ontzwavelingsinstallaties het eenvoudigweg in de vorm van pulp of natte kristallen, die dan moeilijk te verwijderen zijn.

Er was ervaring bij één energiecentrale in de provincie Sichuan. Ze bouwden een ultramoderne faciliteit, maar dachten niet na over de logistiek. Als gevolg hiervan stond het magazijn vol met zakken met product die niet konden worden verwijderd. We moesten het proces stopzetten en overschakelen naar een afvalgenererende modus, wat uiteraard de economische aspecten van het project teniet deed. Aan de andere kant zijn er positieve voorbeelden wanneer een onderneming, bijvoorbeeld een chemische fabriek, ammoniumsulfaat gebruikt in haar volgende technologische proces. Dan neemt de efficiëntie van het systeem als geheel sterk toe.

Het is de moeite waard om het hier te vermeldenChengdu Yizhi Technologie Co.(Hun website ishttps://www.yzkjhx.ru). Dit is niet alleen een verkoper van apparatuur, maar een ontwerpinstituut dat is opgericht op basis van Huaxi-technologie. In hun aanpak merkte ik de nadruk op een systemische oplossing. Ze plaatsen niet zomaar een scrubber, maar kijken naar de hele keten: van ammoniaklevering tot verpakking en logistiek van het eindproduct. Hun projecten, die ik in de metallurgische sector heb gezien, omvatten vaak modules voor het verwerken van ammoniumsulfaat tot een verkoopbare staat, waardoor veel problemen onmiddellijk worden weggenomen.Chengdu Yizhi Technologie Co., Ltd., als instituut met een maatschappelijk kapitaal van 120 miljoen yuan, richt zich duidelijk op uitgebreide technische oplossingen in plaats van op de verkoop van hardware. Dit is een belangrijk verschil.

Ammoniak: veiligheids- en logistieke kwesties

Werken met ammoniak brengt altijd hogere veiligheidseisen met zich mee. En dit is niet alleen gekoelde of onder druk staande opslag. Deze omvatten dagelijkse procedures, personeelstraining en noodontgrendelingssystemen. Bij een van de eerste projecten waar ik aan meewerkte, bespaarden de ingenieurs geld op het gasregelsysteem in de ammoniakpomp. Als gevolg hiervan bleef een klein lek in de flensverbinding lange tijd onopgemerkt, totdat klachten van het personeel begonnen. Het is goed dat er geen gevolgen waren, maar er bleef een residu achter.

Logistiek is de tweede nachtmerrie. Als het niet mogelijk is om ammoniak via een pijpleiding van een naburige fabriek te ontvangen, moet u deze via de weg of het spoor importeren. Dit zijn extra risico's, kosten en afhankelijkheid van leveranciers. In de winter kunnen er in de noordelijke regio's problemen zijn met het lossen. Daarom kan de effectiviteit van het gehele ammoniakontzwavelingssysteem in twijfel worden getrokken als dit probleem niet op het niveau van het ontwerpconcept wordt opgelost. Soms blijkt het goedkoper en betrouwbaarder te zijn om direct op de locatie een locatie te bouwen voor de productie van ammoniak uit ureum, hoewel dit de technologische kaart ingewikkelder maakt.

Een andere nuance is de zuiverheid van de ammoniak. Technische ammoniak kan onzuiverheden bevatten (bijvoorbeeld oliën), die vervolgens de katalytische processen vergiftigen of eenvoudigweg de injectoren verstoppen. We moeten extra schoonmaak installeren. Dit is een detail dat vaak over het hoofd wordt gezien bij voorlopige berekeningen en dat vervolgens resulteert in eenvoudige en ongeplande reparaties.

Praktijkervaring: toen alles misging

Ik wil graag één casus met u delen die veel verduidelijkt. Ik zal de fabriek niet noemen, maar het was een grote non-ferrometallurgische onderneming. We besloten om ammoniakontzwaveling in de roostruimte te introduceren. De gassen waren complex, met een hoog en variabel SO2-gehalte, plus stof. Het project werd uitgevoerd door een op papier gerenommeerd bedrijf. Geïnstalleerd en gelanceerd. De eerste weken zijn allemaal goed. Toen begon het: pH-schommelingen in de absorber, onstabiele kristallisatie, constante verstopping van het gasdistributienet.

Het bleek dat de ontwerpers geen rekening hielden met de cyclische werking van de ovens. De piek-SO2-emissies op het moment van laden waren aanzienlijk hoger dan de berekende emissies, en het systeem had geen tijd om deze te verwerken. De ammoniak werd met vertraging geleverd. Het was nodig om het automatische regelsysteem volledig opnieuw uit te voeren, waarbij cascaderegeling voor verschillende parameters werd geïntroduceerd, en niet alleen voor de pH aan de uitlaat. Dit verhoogde de kosten, maar redde het project. Moraal: Technologie is gevoelig voor procesdynamiek. Het kan niet zomaar aan de bestaande productie worden gekoppeld zonder een diepgaande analyse van de technologische regelgeving.

In hetzelfde project was er een probleem met het materiaal van de apparaten. Om geld te besparen hebben we in sommige onderdelen gewoon roestvrij staal gebruikt. En de gassen bleken fluorwaterstofzuurdampen te bevatten (vanwege onzuiverheden in de grondstoffen). Zes maanden later begon putcorrosie. De les werd tegen hoge kosten geleerd: een volledige vervanging van de absorber. Nu heb ik altijd de volledige chemische samenstelling van het gas nodig, inclusief eventuele hotels, en sta ik op het gebruik van meer resistente legeringen of voeringen op belangrijke punten.

Maar is het effectief?

Terugkomend op de hoofdvraag. Ja, ontzwaveling van ammoniak is effectief. Maar met een groot aantal reserveringen. Dit is geen one-size-fits-all oplossing. De effectiviteit ervan is het resultaat van een competent ontwerp, inzicht in de gehele context van de onderneming (van grondstoffen tot afzetmarkten) en de beschikbaarheid van gekwalificeerd personeel voor de bediening. Het breekt records voor de mate van zuivering bij normaal gebruik op het ontwerpgas. Het kan economisch verantwoord zijn als het bijproduct geen ballast is, maar een handelsartikel.

In China wordt er vaak niet voor gekozen omdat het het beste is in een vacuüm, maar omdat het beter aansluit bij het specifieke milieu- en economische beleid van de regio. Ergens zijn gipsstortplaatsen van de kalkmethode verboden - en ammoniak wordt de oplossing. Ergens is er een teveel aan ammoniak uit een naburige productie - en dit lost het logistieke probleem op.

Mijn conclusie is dus deze: de technologie werkt en is krachtig. Maar de implementatie ervan is altijd risicovolle engineering, en niet de aanschaf van een kant-en-klare oplossing. Er moet niet alleen rekening worden gehouden met CAPEX en OPEX, maar ook met de risico's van verstoringen van het aanbod, schommelingen op de kunstmestmarkt en uiteraard met de kosten van mogelijke lokale verbeteringen. Als al deze schakels tot een ketting worden samengevoegd, zal het resultaat hetzelfde zijn. Zo niet, dan kun je eindigen met een heel duur en grillig object dat alleen maar de schijn van milieuvriendelijkheid wekt. De keuze is aan de ingenieur, die verder moet kijken dan de absorptiereactor.