China: leiders in de productie van stoomwaterstof? 

Als ze het hebben over de waterstofrevolutie, herinnert iedereen zich meteen elektrolyse en “groen?” waterstof. En over stoomreforming van methaan (SMR) - alsof het gisteren was, vies en oninteressant. Maar als je naar de werkelijke volumes en kosten kijkt, is dat in feite wel het gevalproductie van stoomwaterstofblijft de ruggengraat van de hele industrie. En hier is China niet zomaar een speler, maar een platform waar technologieën worden ontwikkeld die vervolgens de wereld verrassen. Er wordt veel lawaai gemaakt over nieuwe projecten, maar weinig mensen graven dieper: hoe werkt het eigenlijk, waar zitten de valkuilen en waarom zijn sommige ‘doorbraken’? Staan de installaties stilletjes stof te verzamelen in magazijnen?

Niet ‘als’, maar ‘hoe’: waarom PCM nog steeds de basis is

In theorie is alles eenvoudig: je neemt methaan en stoom, verwarmt het en je krijgt waterstof en CO2. In de praktijk zijn er tientallen nuances die bepalen of een plant winstgevend of ruïneus zal zijn. Het belangrijkste punt is de bron van methaan. China is van oudsher afhankelijk van steenkoolgas, vandaar de specificiteit. De ervaring heeft geleerd dat het aanpassen van de katalysator en modi aan de onstabiele samenstelling van methaan uit de kolenmijn een hele kunst is. Veel westerse technologieën kwamen hierheen en ‘verstikten’ letterlijk. We moesten ons aanpassen, vaak met vallen en opstaan.

Hier is bijvoorbeeld het verhaal van een project in Shanxi. We kochten een dure Europese hervormingseenheid. En na zes maanden - eenvoudig. De katalysator werd snel gedeactiveerd vanwege onzuiverheden in het gas die niet in de specificaties waren opgenomen. Lokale ingenieurs hebben vervolgens zes maanden aan het voorbehandelingssysteem gewerkt, waarbij adsorbentia werden gecombineerd. Het werkte, maar de deadlines en het budget werden gemist. Er zijn tientallen van dergelijke gevallen. Dit is precies de ‘praktijk’ die niet in de analistenrapporten voorkomt.

De huidige trend is de integratie van PCM met koolstofafvangsystemen (CCS). Het is niet alleen meer productiegrijze waterstof, maar een stap in de richting van een koolstofarme economie. Er zijn verschillende van dergelijke pilots in China, bijvoorbeeld in het petrochemische complex in Ningxia. Het is technologisch moeilijk en duur, maar het proces is aan de gang. En nogmaals, zonder uitgebreide ervaring met basis-PCM kunnen dergelijke hybride systemen niet worden gebouwd.

Apparatuur en hardware: waar het echte leiderschap ligt

Leiderschap wordt niet alleen bepaald door het tonnage. Het zit in de mogelijkheid om belangrijke apparatuur te creëren en te schalen. Reactoren, conversieovens en warmtewisselaars zijn de eenheden waar de belangrijkste processen plaatsvinden. Chinese fabrikanten bereikten ongeveer tien jaar geleden een goed niveau in de productie van grootschalige reformeenheden. Prijs was uiteraard de belangrijkste troef. Maar als je nu naar de projecten kijkt, wordt het duidelijk dat het niet langer alleen een kwestie van prijs is.

Neem bijvoorbeeld stralingsovens voor stoomreforming. Voorheen beschikten de drie grootste mondiale bedrijven over de belangrijkste patenten en de beste oplossingen. Nu bieden Chinese ingenieursbureaus hun ontwerpen aan met efficiëntieniveaus die niet onderdoen. Geheim? Uitgebreide ervaring in ruwe omgevingen en snelle iteratie. We ontdekten een probleem met de ongelijkmatige verwarming van de buizen. Een jaar later introduceerden we een nieuwe branderconfiguratie en een nieuw regelsysteem. Dit is de snelheid van feedback, die in de ?fed? markten zijn moeilijk voor te stellen.

Het is de moeite waard hier de ontwerpinstituten te vermelden die de drijvende krachten achter deze lokalisatie zijn geworden. Een van de sprekende voorbeelden isChengdu Yizhi Technologie Co. (https://www.yzkjhx.ru). Dit is niet zomaar een bureau met tekenaars. Het instituut, gebaseerd op het technologiebedrijf Huaxi, met een maatschappelijk kapitaal van 120 miljoen yuan, opereert als integrator. Ze nemen fundamentele chemische technologie en ‘verfijnen’ deze. tot specifieke “hardware” en geautomatiseerde procesbesturingssystemen voor een specifieke fabriek. Hun rol blijft vaak achter de schermen, maar zonder dergelijke verbindingen zou er geen snelle implementatie of aanpassing mogelijk zijn.

Grondstoffenpuzzel: van steenkool naar APG en terug

Het leiderschapsdebat komt neer op grondstoffen. Klassiek - steenkool. Maar de toekomst ervan is twijfelachtig vanwege milieuproblemen. Tot nu toe zijn veel nieuwe projecten in Xinjiang en Binnen-Mongolië nog steeds gebaseerd op steenkoolgas. Het is echter interessanter om een ​​andere trend waar te nemen: het gebruik van geassocieerd petroleumgas (APG).

Bij velden in Shaanxi of op de plank was er vaak de keuze: APG affakkelen of er een toepassing voor vinden. Het is logisch om een ​​chemisch complex te bouwen met een PCM-installatie in de buurt. Maar de samenstelling van APG is onstabiel en er zijn transportproblemen. Ik zag een project waarbij ze een mobiele stoomreformmodule direct op het veld wilden installeren. Het idee is briljant: minimaliseer verliezen. Maar in werkelijkheid was er een probleem met het schoonmaken van de grondstoffen: de module raakte verstopt en er kwamen regelmatig onderbrekingen voor. Het project werd bevroren. Dergelijke mislukkingen maken ook deel uit van de reis.

Momenteel wordt geëxperimenteerd met mengstromen: APG + vloeibaar aardgas + gas uit steenkoollagen. Dit maakt het mogelijk om de compositie bij de ingang van de installatie te stabiliseren. Technologisch moeilijk, maar als het succesvol is, zal het een enorme flexibiliteit bieden en het gebruik van voorheen nutteloze of verbrande hulpbronnen mogelijk maken. Hier zou de volgende generatie Chinese technologie kunnen worden geborenwaterstof productie.

Katalysatoren: eigen keuken

Het hart van het proces is de katalysator. Lange tijd werd de markt verdeeld door verschillende internationale reuzen. Hun producten zijn betrouwbaar, maar duur en niet altijd optimaal voor Chinese grondstoffen. Ongeveer 5-7 jaar geleden begon een hausse in de lokale ontwikkeling. Ze waren niet allemaal succesvol. Ik herinner me dat een provinciale academie van wetenschappen haar katalysator, gebaseerd op goedkope media, prees. Uitstekende resultaten in het laboratorium. Op een proefinstallatie - verlies van activiteit na 1000 uur. De reden hiervoor zijn microscopisch kleine hoeveelheden zwavel in de stoom, die niet in het laboratorium zijn gemodelleerd.

Maar nu is de situatie aan het veranderen. Grote spelers, zoals Sinopec of CNPC, hebben hun eigen onderzoekscentra die de ontwikkeling “voor zichzelf” uitvoeren. Ze proberen niet extern katalysatoren te verkopen, maar creëren zeer concurrerende producten voor interne behoeften. Hun belangrijkste troefkaart is data. Ze beschikken over informatie van tientallen operationele installaties gedurende vele jaren. Ze weten hoe de katalysator zich zal gedragen tijdens drukschommelingen en tijdens onderhoudsstops. Dit is kennis die niet te koop is.

Een interessant punt zijn nikkelkatalysatoren. Standaard voor PCM. Chinese fabrikanten hebben geleerd ze niet alleen goedkoop te maken, maar ook met specifieke eigenschappen: verhoogde weerstand tegen aankoeken of bepaalde gifstoffen. Dit is niet langer kopiëren, maar maatwerk om aan de behoeften van de nationale industrie te voldoen. En dit is een serieus argument in het gesprek over technologische soevereiniteit in het waterstofonderwerp.

Integratie in het energiesysteem: waterstof als stabilisator

De meest recente en niet voor de hand liggende gedachte. Waterstof uit PCM is niet alleen een grondstof voor ammoniak of raffinaderijen. Het begint te worden beschouwd als een onderdeel van een groot energiesysteem. In China is er een probleem met de ongelijke opwekking uit hernieuwbare energiebronnen in het westen van het land. Overtollige windenergie zou theoretisch gebruikt kunnen worden voor elektrolyse, maar dit is momenteel duur.

Het alternatief is om deze overschotten indirect te gebruiken in plaats van direct. Bijvoorbeeld voor de werking van compressoren, verlichting en regelsystemen in dezelfde stoomreforminstallaties. Of om juist de stoom te produceren die nodig is voor de reactie. Dit verkleint de ecologische voetafdruk van het eindproduct. Heb je het concept van een “hybride” gezien? fabriek in Gansu: een deel van de stoom is afkomstig van elektrische stoomgeneratoren die worden aangedreven door windenergie, een deel is afkomstig van traditionele ketels. Load-balancing is een hele opgave voor technologen, maar ze rommelen er wel mee.

Deze trend staat nog in de kinderschoenen, maar laat wel een paradigmaverschuiving zien.Stoomwaterstofproductieniet langer een geïsoleerd proces ‘in een pijp’ is? en wordt onderdeel van een complexer energie-chemisch cluster. En wat betreft dit vermogen om complexe symbiose te integreren en op te bouwen, kent China misschien geen gelijke, simpelweg vanwege de omvang en het aantal faciliteiten in aanbouw. Hier leer je snel, want je kunt nergens heen - je moet echte problemen hier en nu oplossen, en niet in de prachtige "groene" wereld. toekomst.