China: nieuwe technologieën voor het gebruik van staartgas? 

Wanneer hoor je over “nieuwe technologieën voor het gebruik van staartgas?” in China is de eerste gedachte opnieuw marketing. Iedereen schreeuwt om innovatie, maar in werkelijkheid blijkt het vaak de goede oude PSA (Pressure Swing Adsorption) of membranen te zijn, gewoon in een nieuwe verpakking. Maar de afgelopen vijf tot zeven jaar is het beeld echt veranderd. Het is niet zo dat er een revolutie heeft plaatsgevonden, maar er zijn specifieke oplossingen verschenen die maximaal werkten voor de stromen die voorheen ofwel werden verbrand of, neem me niet kwalijk, eenvoudigweg werden afgevoerd. En de belangrijkste drijfveer is niet eens de ecologie zelf, maar de strikte economie van hulpbronnen en het beleid van ‘schone productie’. Het is voor bedrijven winstgevend geworden om deze percentages vast te leggen.

Van ?moet zijn? tot “hoe precies?”: de evolutie van de aanpak

Voorheen een typisch verhaal: de installatie heeft een staartgasstroom, voornamelijk waterstof met onzuiverheden. Richt het volgens het project op een fakkel of op ovenbrandstof. Er bestaat een recyclingtechnologie, maar de CAPEX is hoog en het rendement op de investering is twijfelachtig. En alles bevriest. Nu is de aanpak anders. Niet “hoe kunnen we het gebruiken?”, maar “wat in deze stroom heeft hier en nu waarde?” Waterstof? Vervolgens wordt het gezuiverd en teruggevoerd naar een proces, bijvoorbeeld hydrobehandeling. Koolwaterstoffen C1-C4? Vervolgens ofwel verfijning tot brandstofgas, ofwel, als de samenstelling dit toelaat, scheiding van afzonderlijke fracties. Trefwoord -integratie. De technologie wordt niet abstract geselecteerd, maar voor een specifiek punt waarop het product in de bestaande fabrieksindeling wordt geïntroduceerd.

Hier is een live voorbeeld van een raffinaderij in Shandong. Er kwam een ​​stroom uit een hydrokraker die rijk was aan waterstof, maar met een druk van slechts 0,3 MPa en met een behoorlijke hoeveelheid CO. De klassieke membraanmethode of swing-adsorptie was niet erg geschikt vanwege de lage druk en de noodzaak voor diepe CO-verwijdering. Er werd een hybride oplossing gevonden: eerst ruwe reiniging en compressie, daarna een speciale configuratie van een kortcyclische adsorptie-eenheid (PSA) met meerlaagse adsorbentia die CO aankan. De waterstof ging terug in het proces en het afvalgedeelte, dat nog steeds veel calorieën bevat, werd niet naar de fakkel gestuurd, maar naar het stookgasnetwerk voor de ketels. Betaalde zichzelf terug in 3 jaar. Maar hier is het belangrijk: succes zat niet in supernieuwe technologie, maar in nauwkeurige engineering voor specifieke omstandigheden. Veel mislukkingen zijn juist te wijten aan het feit dat ze 'in dozen' doen. oplossing en probeer het te verpesten.

Een ander punt dat vaak over het hoofd wordt gezien, is de stabiliteit van de staartgassamenstelling. In theorie wordt de stroming gekarakteriseerd, worden monsters genomen en wordt er een ontwerp gemaakt. In de praktijk kan de samenstelling "zweven", afhankelijk van de modus van de hoofdinstallatie, grondstoffen en katalysator. Als de technologie niet voldoende werkruimte heeft, beginnen de problemen: het product voldoet niet aan de specificatie of de apparatuur kookt. Het is noodzakelijk om buffertanks te installeren of, duurder, online analyse- en automatische controlesystemen. Dit is hetzelfde ‘kleinigheidje’ dat de hele economie van het project opslokt als er in de FEED-(ontwerp)fase geen rekening mee wordt gehouden.

Technologische dierentuin: wat echt werkt op sites

Als we de hype opzij zetten, domineren verschillende gebieden vandaag de dag de Chinese industrieterreinen. In de eerste plaats is dit uiteraardmembraan scheidingvoor stromen met hoge partiële druk van de doelcomponent (dezelfde waterstof). Chinese membraanfabrikanten, zoals het bedrijf uit Chengdu, dat later zal worden besproken, hebben grote vooruitgang geboekt. Hun films concurreren al met westerse analogen wat betreft selectiviteit en stabiliteit, en zijn merkbaar goedkoper. Maar membranen zijn grillig ten opzichte van aerosolen, zware koolwaterstoffen en weekmakers - een voorafgaande reiniging van zeer hoge kwaliteit is nodig.

Ten tweede,swing-cycle adsorptie (PSA). Hier ligt de vooruitgang vooral op het gebied van besturingsalgoritmen en adsorberontwerpen, die het mogelijk maken waterstofverliezen te verminderen en de levensduur van het adsorbens te verlengen. Ik heb installaties gezien waar ze, door de cyclus te optimaliseren en gelaagde adsorbentia (moleculaire zeven + actieve kool) te gebruiken, een waterstofextractiepercentage van 90% bereiken uit nogal vuile stromen. Maar dit kost energie: er worden aanzienlijke hoeveelheden brandstofgas gebruikt voor regeneratie.

En de derde trend -cryogene technologieën. Ze worden minder vaak gebruikt, vooral voor grote stromen, waarbij het niet alleen nodig is om brandstofgas te verkrijgen, maar ook vloeibare producten (ethaan, LPG) met een hoge zuiverheid. CAPEX is torenhoog, maar voor reuzen als Shenhua of Sinopec, die geïntegreerde chemische complexen bouwen, is dit gerechtvaardigd. Ze ‘sluiten’ de koolstofcyclus en zetten staartgassen om in grondstof voor pyrolyse.

Maar het is nog te vroeg om te praten over biologische methoden of plasmachemische processen op industriële schaal. Er zijn laboratoriummonsters, pilot-installaties zijn ook in het nieuws, maar ze zijn nog verre van commerciële betrouwbaarheid en begrijpelijke economie. Investeren in dergelijke ‘duistere paarden’ komt voornamelijk via staatsonderzoeksfondsen, en niet van de bedrijven zelf.

Case in Focus: Chengdu Yizhi technologie-ervaring

In de context van het praten over praktische implementatie is ervaring interessantChengdu Yizhi Technologie Co.(een dochteronderneming van Chengdu Huaxi Chemical Technology). Hun website (https://www.yzkjhx.ru) positioneert hen als een ontwerpinstituut, en dat is het sleutelwoord. Ze verkopen niet alleen apparatuur, maar doen full-cycle engineering. Uit hun open cases blijkt duidelijk dat hun specialisatie gassen in de chemie en olieraffinage is.

Eén van hun projecten die ik indirect mocht bestuderen, was het terugwinnen van restgas uit een olefineproductie-installatie. Het probleem was klassiek: een stroom met variabele samenstelling (ethyleen, ethaan, propyleen, waterstof), die periodiek werd verbrand. De standaardoplossing is het bouwen van een aparte fractioneringsinstallatie, maar dit is tijdrovend en duur. Yizhi-ingenieurs stelden een plan voor en voerden dit uit met een voorlopige membraaneenheid om een ​​deel van de waterstof en lichte olefinen te scheiden en terug te sturen, en de resterende stroom, verrijkt met ethaan, werd rechtstreeks naar de pyrolyseoven gestuurd als extra grondstof. In wezen hebben ze recycling ingebouwd in het hoofdproces, waardoor de creatie van een op zichzelf staand complex werd vermeden.

Wat is hier waardevol? Geen technologisch wonder, maar systeemdenken. Ze beschouwden de plant als één organisme. Hun kracht, als ontwerpinstituut met een maatschappelijk kapitaal van 120 miljoen yuan, is het vermogen om gedetailleerde procesmodellering uit te voeren (Aspen HYSYS, enz.) en aangepaste in plaats van standaardoplossingen aan te bieden. Hun portfolio omvat zowel PSA- als membraansystemen, maar de keuze wordt altijd gerechtvaardigd door een technische en economische berekening voor een specifieke klant.

Ook voor hen verloopt uiteraard niet alles vlekkeloos. Bij een van de eerste projecten voor het gebruik van cokesovengas in een metallurgische fabriek werden ze geconfronteerd met de snelle verstopping van de voorfilters met teer en stof. We moesten het wassysteem ter plekke aanpassen en een extra reinigingsfase introduceren. Dit leidde tot budgetoverschrijdingen en het uitstellen van deadlines. Maar dergelijke ervaring maakt deel uit van professionele groei. Nu weet ik zeker dat ze conservatievere toleranties stellen voor de zuiverheid van de grondstoffen bij de inlaat.

Valkuilen en lessen die niet in brochures staan

Als we het over nieuwe technologieën hebben, kunnen we de valkuilen niet negeren. Eerst en vooral -economie bij lage concentraties. Als de waardevolle component in de stroom minder dan 15-20% bedraagt, zal het project meestal niet van de grond komen. De kosten voor het isoleren ervan zullen de kosten van het product overschrijden. Soms is het rendabeler om gas direct als laagcalorische brandstof in de dichtstbijzijnde oven te gebruiken, door de branders te moderniseren, dan een compleet zuiveringssysteem te bouwen.

De tweede steen is infrastructuur. Laten we zeggen dat je mooie, pure waterstof hebt geïsoleerd. Maar waar moet je het indienen? Als de fabriek niet over een netwerk van waterstofpijpleidingen met geschikte druk of vrije capaciteit voor ontvangst beschikt, zal het project te maken krijgen met de behoefte aan enorme extra investeringen. Vaak is de optimale oplossing niet maximale zuivering, maar het verkrijgen van een product dat ‘goed genoeg’ is. voor gebruik op het dichtstbijzijnde verbruikspunt.

Het derde punt zijn de bedrijfskosten (OPEX). Nieuwe katalysatoren, speciale adsorbentia, membraanelementen - dit alles heeft zijn eigen levensduur en vervangingskosten. Als leveringen en diensten afhankelijk zijn van één enkele buitenlandse leverancier, zijn dat enorme risico's. Dit is trouwens een krachtige stimulans voor de ontwikkeling van lokale fabrikanten in China. Betrouwbaarheid en beschikbaarheid van de dienst zijn soms belangrijker dan een paar procent efficiëntie volgens het paspoort.

En het laatste is de menselijke factor. Er moet een complexe recyclingfabriek worden onderhouden. Als er geen opgeleid personeel in de fabriek aanwezig is, zal zelfs de meest geavanceerde technologie inactief blijven of op halve capaciteit werken. Succesvolle projecten omvatten altijd niet alleen de levering van ‘hardware’, maar ook de volledige opleiding van technologen en operators, en het schrijven van gedetailleerde regelgeving. Zonder dit verandert elke innovatie in hoofdpijn.

Vooruitkijken: uit welke kant waait de wind?

Dus wat is de bottom line? China heeft geen toverstaf uitgevonden voor de verwijdering van staartgas. Maar hier is een krachtig ecosysteem gecreëerd voor de praktische, economisch verantwoorde implementatie van bestaande technologieën. Drijfveren: groene beleidsontwikkelingen, strengere emissieregels en, nog belangrijker, de groeiende volwassenheid en concurrentie tussen lokale technische bedrijven zoalsChengdu Yizhi-technologie.

De toekomst behoort wat mij betreft aan hybride systemen. Geen PSA of membranen, maar combinaties van beide geselecteerd om de waarde van een bepaalde stroom te maximaliseren. En ook achter de digitalisering: het gebruik van realtime gegevens en voorspellende analyses om de bedrijfsmodi van recyclingfabrieken te optimaliseren in omstandigheden van een veranderende samenstelling van grondstoffen.

De belangrijkste verschuiving vindt plaats in het bewustzijn. Restgas wordt steeds minder gezien als afval dat vernietigd moet worden. Het wordt steeds meer gezien als een onderbenutte hulpbron, een potentiële bron van inkomsten, of op zijn minst een manier om de bedrijfskosten in de hoofdproductie te verlagen. En dit is misschien wel de belangrijkste ?nieuwe technologie? - niet in de uitrusting, maar in de aanpak. En technologie volgt, zoals we weten, de vraag. En de vraag hier groeit duidelijk.