China: nieuwe technologieën voor het reinigen van cokesovengas? 

Wanneer hoor je over “nieuwe technologieën?” op dit gebied wil ik meteen vragen: wat wordt precies als “nieuw” beschouwd? Veel mensen stellen zich, vooral in het begin, iets revolutionairs voor, zoals nanomembranen of plasmabehandeling. Maar in de praktijk, in de cokeschemie, vooral in China met zijn schaalgrootte, “nieuw?” betekent vaak niet een geheel nieuwe uitvinding, maar een diepgaande modernisering en slimme integratie van reeds bekende processen. De belangrijkste drijfveer hier is niet alleen de gaszuiverheid, maar een complex: energie-efficiëntie, recycling van alle componenten (vooral waterstofsulfide en waterstofcyanide) en uiteraard strenge milieunormen, die elk jaar strenger worden. Het is een vergissing om slechts een “hoge mate van zuivering” na te streven, zonder rekening te houden met kapitaal- en bedrijfskosten. Ik heb projecten gezien waarbij superefficiënte scrubbers werden geïntroduceerd, maar door het enorme verbruik aan reagentia of moeilijkheden bij het onderhouden van de installaties stonden de installaties stil. Het komt erop neer dat technologieën niet alleen geavanceerd moeten zijn, maar ook kosteneffectief en betrouwbaar in een continue cyclus.

Van ammoniakwater tot complexe katalytische systemen: evolutie van de aanpak

Als je terugkijkt, zijn de klassiekers van het genre in China lange tijd methoden gebaseerd op ammoniakwater, dezelfde AS-cyclus. Het werkt, het is getest, maar het heeft zijn eigen pijnpunten. Corrosie van apparatuur, vorming van afzettingen en met de verwijdering van bijproducten, zoals ammoniumthiocyanaat, hoofdpijn. De trend is nu om af te stappen van louter “neutralisatie?” tot de selectieve extractie van waardevolle componenten.Cokesgaszuiveringis niet langer een kostbaar goed, maar wordt een schakel in de waardeketen. Bijvoorbeeld de extractie van waterstofsulfide om elementair zwavel of, veelbelovender, zwavelzuur rechtstreeks ter plaatse te produceren voor de behoeften van dezelfde chemische cyclus.

Een van de meest interessante verschuivingen die ik de afgelopen vijf tot zeven jaar heb waargenomen, is de actieve introductie van katalytische oxidatiemethoden, vooral voor de verwijdering van HCN en resterende organische verbindingen. Ik zal niet ingaan op complexe formules, maar het punt is dat op speciale katalysatoren bij bepaalde temperaturen deze schadelijke onzuiverheden worden verbrand tot CO2, N2 en water. Het belangrijkste probleem hier is niet de activiteit van de katalysator (die kan worden bereikt), maar de stabiliteit en weerstand ervan tegen vergiftiging door andere gascomponenten. Ik zag een proeffabriek in Shanxi, waar, als gevolg van schommelingen in het hars- en stofgehalte bij de inlaat, de katalysatorlaag sinterde en binnen zes maanden activiteit verloor in plaats van de genoemde drie jaar. We moesten het voorreinigingssysteem radicaal aanpassen.

Het is in deze combinatie – voorbereidend mechanisch en chemisch wassen plus uiteindelijke katalytische naverbranding – dat nu, naar mijn mening, de meest praktische weg ligt. Dit is niet een soort ‘magische’. technologie, namelijk de technologische keten. Trouwens, veel Chinese engineeringbedrijven bieden nu precies zulke complexe ‘turnkey’-oplossingen aan. Zij verzorgen het ontwerp, de levering van apparatuur en de inbedrijfstelling. Zoals bijvoorbeeldChengdu Yizhi Technologie Co.(Hun website ishttps://www.yzkjhx.ru). Dit is hun profiel: ontwerp en implementatie specifiek in de cokes- en chemische industrie. Ze zijn overigens niet alleen verkopers van apparatuur, maar een instituut dat is opgericht op basis van Huaxi-technologie, wat serieus onderzoek en aanpassingswerk voor een specifieke productie impliceert.

Stof, harsen, benzeenkoolwaterstoffen: waar begint het reinigen?

Elk gesprek over dieptereiniging is zinloos als het probleem van de primaire gasbehandeling niet is opgelost. Cokesgas aan de uitlaat van cokesovenbatterijen is een explosief mengsel van stof, teerdruppels en naftaleen. Als je het allemaal rechtstreeks op een katalysator of in een absorber met een duur reagens plaatst, is het einde. Daarom bestaat de eerste en verplichte fase uit elektrische stofvangers en allerlei soorten wasvangers. Hier lijkt het erop dat alles standaard is. Maar de nuances zitten in de details.

Bijvoorbeeld de efficiëntie van het verzamelen van hars. Oude cyclonen en centrifugaalwassers kunnen niet goed overweg, vooral niet met de fijne fractie. Tegenwoordig worden vaak elektrostatische harsvangers (TEC) geïnstalleerd. Ze zijn goed, maar vereisen een perfecte controle van de gastemperatuur - als deze onder het dauwpunt van de harsen komt, beginnen problemen met de elektroden. Er was een verhaal in een van de fabrieken in Hebei toen, als gevolg van een storing in de warmtewisselaar voor de TES, de temperatuur daalde en de hars direct op de neerslagelektroden begon te condenseren, wat kortsluiting en een weeklange stilstand veroorzaakte. We moesten met spoed een extra verwarming met redundantie installeren.

Een ander punt is de verwijdering van benzeenkoolwaterstoffen. Uiteraard worden ze er als waardevol product uit gewonnen, maar het is belangrijk om dit vóór de diepe zuiveringsfase zo volledig mogelijk te doen. Want benzeendamp is voor veel katalysatoren ook giftig. Hier variëren de technologieën van olie-absorptie tot actieve kool-adsorptie. De keuze is afhankelijk van de volumes en de benodigde extractiegraad. Ik zag hoe adsorptietechnologie met vacuümregeneratie met succes werd toegepast in een kleine installatie - compact en vrij efficiënt voor hun schaal.

De oorlog tegen waterstofsulfide: van monoethanolamine tot natte katalyse

Waterstofsulfide is de belangrijkste vijand. Het arsenaal hier is enorm. Klassieke aminezuivering (MEA, DEA) wordt nog steeds veel toegepast, vooral wanneer het nodig is een hoge zuiveringsgraad te bereiken (tot 20-50 mg/m3). Maar de nadelen zijn het hoge energieverbruik voor de regeneratie van amines en de gevoeligheid voor de aanwezigheid van HCN en COS, die amineafbraak veroorzaken. Daarom nemen ze nu vaak het pad van combinatie.

De zogenaamdenatte katalytische oxidatiemethode. In wezen is het de oxidatie van HCN en H2S in de vloeibare fase in aanwezigheid van een katalysator op basis van ijzer of andere metalen. De technologie is overigens niet nieuw, maar Chinese ingenieurs hebben deze aanzienlijk verbeterd, waardoor de stabiliteit van de katalytische oplossing is vergroot en het regeneratiesysteem is vereenvoudigd. Het belangrijkste voordeel is dat zowel waterstofsulfide als waterstofcyanide gelijktijdig kunnen worden verwijderd, waarbij bijvoorbeeld ammoniumthiocyanaat of ammoniumsulfaat als bijproduct ontstaat. De economie wordt meteen aantrekkelijker.

In de praktijk werd ik geconfronteerd met het feit dat het succes van deze methode sterk afhangt van de kwaliteit van de gasvoorbereiding in de voorgaande fasen. Als er veel harsachtige stoffen of stof in het gas achterblijven, “verstoppen” ze? katalytische oplossing vormt schuim en de efficiëntie neemt af. De implementatie van een dergelijk systeem vereist daarom altijd een grondige audit van de gehele gaszuiveringsketen, en niet slechts het vervangen van één unit. Dit heeft te maken met de kwestie van een geïntegreerde aanpak, waar ik in het begin over sprak.

Waterstofcyanide: onzichtbaar maar verraderlijk

HCN wordt vaak secundair herinnerd, maar tevergeefs. Dit is niet alleen een krachtig gif, maar ook de oorzaak van veel technologische problemen. Het veroorzaakt corrosie van apparatuur (vooral in condensatiegebieden), vergiftigt katalysatoren en bemoeilijkt de afvoer van afvalwater. Traditionele methoden zijn absorptie in alkalische wassers om natriumcyanide of ferrocyaniden te produceren. Maar de markt voor deze producten is beperkt en de verdere verwerking of verwijdering ervan is een aparte kopzorg.

Tegenwoordig wordt er steeds meer aandacht besteed aan methoden voor de vernietiging van HCN direct in de gasfase. Bijvoorbeeld dezelfde katalytische hydrolyse op zeoliet- of aluminiumoxide-katalysatoren. HCN ontleedt in aanwezigheid van waterdamp in NH3 en CO. De technologie is effectief, maar vereist wederom een ​​zeer zorgvuldige voorafgaande zuivering van het gas van katalytische gifstoffen. Bovendien moet de resulterende ammoniak dan ergens worden afgevoerd, wat ons terugbrengt naar het systeem als geheel.

Een interessant geval deed zich voor tijdens de modernisering van een fabriek in Liaoning. Daar losten ze het probleem op een alomvattende manier op: ze installeerden een natte katalytische oxidatie-eenheid voor de gezamenlijke verwijdering van H2S en HCN, en het in de oplossing gevormde ammoniumthiocyanaat werd vervolgens geconcentreerd en verkocht als een commercieel product voor de chemische industrie. Ik zal niet zeggen dat dit het hele reinigingssysteem heeft betaald, maar het heeft de bedrijfskosten aanzienlijk verlaagd. Dergelijke beslissingen zijn precies in de geest van het werk van ontwerpinstituten zoalsChengdu Yizhi Technologie Co.Hun kracht is naar mijn mening dat ze het proces niet op zichzelf bekijken, maar als onderdeel van het productiecircuit van de fabriek. Hun maatschappelijk kapitaal van 120 miljoen yuan duidt ook op serieuze kansen voor de implementatie van dergelijke complexe projecten.

Afwerking polijsten en controle: waar de trend naartoe gaat

Na de belangrijkste fasen van het reinigen van zwavel en cyanide rijst vaak de kwestie van het uiteindelijke "polijsten". gas – verwijdering van resterende sporen van onzuiverheden, organische dampen, geuren. Hierbij wordt gebruik gemaakt van adsorptietechnologieën op actieve kool (soms geïmpregneerd met speciale reagentia) of, in toenemende mate, thermische of katalytische naverbranding in compacte reactoren.

Dit geldt vooral voor gas dat als brandstof wordt gebruikt in gevoelige installaties of wordt geleverd aan stadsnetwerken. Controle wordt de sleutel. Moderne systemen zijn uitgerust met continue gasanalysatoren, niet alleen voor H2S en O2, maar ook voor HCN, NH3 en algemene organische verbindingen. De gegevens stromen naar het geautomatiseerde procescontrolesysteem, dat de werkingsmodi van de scrubbers en de dosering van reagentia in realtime kan aanpassen.

De belangrijkste trend die ik zie is digitalisering en “intellectualisering?” schoonmaak eenheden. We hebben het niet over ‘kunstmatige intelligentie’, maar over geavanceerde controlesystemen die op basis van modellering en data van sensoren het proces optimaliseren en de noodzaak voor onderhoud voorspellen (bijvoorbeeld het vervangen van de katalysator of het wassen van de scrubber). Dit is de volgende logische stap na het testen van de hardwareoplossingen zelf. Besparen op reagentia en energie, het aantal kilometers tussen reparaties vergroten - dat is wat deze optimalisatie oplevert. En Chinese technologieleveranciers, waaronder de genoemde technische bedrijven, ontwikkelen dit gebied actief en bieden niet alleen apparatuur aan, maar ook technologie en het bijbehorende managementsysteem.

In plaats van een conclusie: wat is werkelijk ?nieuw?

Dus wat kunnen we vandaag de dag in China uiteindelijk nieuwe technologieën noemen? Dit is niet zomaar een sensationele opzet. Dit is in de eerste plaats een diepgaande modernisering en hybridisatie van klassieke methoden (katalyse + absorptie + oxidatie). Ten tweede is er een strikt verband tussen zuivering en recycling en de productie van bijproducten, waardoor de economie van het hele proces verandert. In de derde plaats gaat het om een ​​geïntegreerde, systematische ontwerpbenadering, waarbij de voor-, hoofd- en eindschoonmaak als één geheel worden ontworpen, waarbij rekening wordt gehouden met alle onderlinge invloeden.

En misschien wel het belangrijkste is aanpassingsvermogen. Er zijn geen universele oplossingen. Wat briljant werkt in een gigantische cokesfabriek in Shanxi kan voor een kleinere fabriek onbetaalbaar en complex zijn. Daarom zijn succesvolle implementaties altijd gebaseerd op een diepgaande analyse van het brongas, de capaciteiten van de installatie, de vereisten voor eindproducten en de milieuregelgeving. Dit is precies wat specialisten bij bedrijven als Chengdu Yizhi Technology lijken te doen, niet als verkopers, maar als technologiepartners. Dit is waarschijnlijk het belangrijkste verschil tussen de moderne aanpak: er wordt geen apparatuur verkocht, maar een gegarandeerd resultaat in gaszuiverheid binnen een bepaald budget. En achter dit resultaat schuilt een hele reeks oplossingen - van mechanica tot katalyse en automatisering.