China: fijne zwavelverwijdering uit steenkoolgas? 

Als ze het hebben over het schoonmaken van cokesovens of syngas in China, denken veel mensen meteen aan basisgaswassers en thiofanen. Maar ‘subtiele’ verwijdering is een ander niveau, waarbij het niet alleen gaat om het bereiken van emissienormen, maar om het verkrijgen van grondstoffen voor hoogzuivere chemie of bijvoorbeeld het beschermen van dure katalysatoren in volgende fasen. Dit is waar de echte engineering begint, en vaak de ‘made in China’-aanpak. blijkt veel pragmatischer en aangepast aan de lokale realiteit dan het van buitenaf lijkt.

Waar ligt de grens van ‘subtiliteit’?

In onze projecten onder “fijnreiniging” bedoelen we meestal het verminderen van het totale zwavelgehalte tot niveaus onder 1 ppm, en vaak tot 0,1 ppm. Maar het belangrijkste punt is niet alleen het outputgetal, maar ook de stabiliteit van het proces wanneer de samenstelling van het brongas fluctueert. Chinese steenkool kan heel anders zijn, en het gas ervan kan na vergassing voor verrassingen zorgen. Naast H2S kan er bijvoorbeeld mercaptaan, COS, CS2 zijn. Standaard alkalische reiniging kan H2S aan, maar COS gaat vaak verder. Dit is een klassiek probleem.

Daarom begint "subtiliteit" al in de ontwerpfase van het circuit. Vaak is dit een cascade: eerst een grove zuivering (bijvoorbeeld op basis van amine of ijzeroxide), daarna de hydrogenering van COS naar H2S, en dan een eindfase. Het is bij de finish dat het belangrijkste drama zich ontvouwt. We hebben veel geprobeerd: zinkoxiden, actieve kool met speciale impregnaties, processen zoals Sulfinol. Elk heeft zijn eigen beperkingen op het gebied van temperatuur, vochtigheid en de aanwezigheid van zuurstofhoudende verbindingen.

Ik herinner me een incident bij een kolencentrale. De klant had een output van <0,3 ppm nodig om de methaankatalysator te beschermen. We hebben een standaardschema opgesteld. Alles is in orde totdat de geplande belastingsschommelingen beginnen. Met een scherpe afname van de prestaties daalde de temperatuur in de adsorber en begon er zwavel vrij te komen. Het bleek dat de kinetiek van de sorptie op het geselecteerde materiaal in dit temperatuurvenster zeer niet-lineair is. We moesten het verwarmings-/koelingssysteem en het regelcircuit aanpassen. Kleinigheid? Nee, het zijn juist zulke nuances die het succes van de ‘subtiele’ bepalen. proces.

Pragmatisme van Chinese oplossingen: aanpassing, niet kopiëren

Ik hoor vaak dat ze in China simpelweg westerse technologieën kopiëren. In ons vakgebied is dit niet het geval. Ze nemen het als basis, maar passen het radicaal aan de lokale omstandigheden en de economie aan. De levensduur van het sorptiemiddel is bijvoorbeeld een kritische parameter. Geïmporteerde materialen kunnen langer werken, maar hun prijs is 2-3 keer hoger. Lokale fabrikanten hebben geleerd zeer waardevolle hydrogeneringskatalysatoren en op zink gebaseerde adsorbentia te maken, die, bij correct gebruik, een stabiele werking van 3-4 jaar opleveren. De economische aspecten van het project worden anders.

Een ander punt is de houding ten opzichte van regeneratie. In het Westen worden vaak volledig regenereerbare cycli ontworpen. In China kunnen ze, vooral in middelgrote bedrijven, bewust kiezen voor een wegwerpbaar of gedeeltelijk regenereerbaar sorptiemiddel als de verwijdering ervan eenvoudiger en goedkoper is dan het organiseren van een complex regeneratiecircuit met verwerking van afvalstromen. Dit is geen “achterlijkheid”, maar een technisch compromis gebaseerd op een volledige berekening van de levenscyclus van de installatie.

Neem bijvoorbeeldChengdu Yizhi Technologie Co.(Hun website ishttps://www.yzkjhx.ru). Dit ontwerpinstituut, opgericht door Huaxi Technology, is precies in deze niche actief. Ze verkopen niet alleen technologie, maar bieden vaak hybride oplossingen. Laten we zeggen dat u in de eerste fase - uw beproefde aminegaswasser voor de ruwe reiniging - een op maat gemaakte laag geïmpregneerde actieve kool van een lokale partner aanbrengt om resterende organische zwavelverbindingen op te vangen. Deze aanpak verlaagt de kapitaalkosten. Hun ervaring, opgebouwd sinds de oprichting in 2013 met een solide toegestaan ​​kapitaal, laat deze specificiteit goed zien: een diep inzicht in de grondstoffenbasis van de klant en de bereidheid om methoden te combineren.

Apparatuur en hardware: waar de niet voor de hand liggende problemen liggen

Praten over chemische processen is één ding. Maar 50% van het succes bij fijne reiniging is de juiste uitrusting. De vloeistofverdelers in de absorbers, het bemonsteringssysteem voor online analyse, zelfs het mondstukmateriaal: alles doet ertoe. Chinese fabrikanten van apparatuur hebben de afgelopen tien jaar enorme sprongen gemaakt. Voorheen was er een probleem met de kwaliteit van lasnaden in hogedrukapparatuur, maar dit is nu opgelost.

Maar hun ‘pijnen’ bleven. Bijvoorbeeld corrosie in condensatiezones. Na de fase van hydrogenering en afkoeling van het gas kan er condensaat met microconcentraties ammoniak en cyanide uitvallen - een hels mengsel voor roestvrij staal 304. Het is noodzakelijk om op specifieke plaatsen meer resistente legeringen te leggen, wat niet altijd vanaf het begin duidelijk is. Bij één van de projecten was het al na zes maanden bedrijf noodzakelijk om het leidingmateriaal in het gebied tussen de scrubber en de fijne adsorber dringend te vervangen vanwege putcorrosie.

Of een verhaal met analyse. Om het proces op tienden van ppm te controleren, heb je een goede online chromatograaf of analysator nodig die gebruik maakt van de UV-fluorescentiemethode. De aanschaf en het onderhoud ervan is een serieuze kostenpost. Veel kleine fabrieken volgen de route van periodieke bemonstering en laboratoriumanalyse. Dit zorgt voor een vertraging in de controle en het sorptiemiddel kan zwavel "wegglijden". Daarom is de huidige trend richting meer betaalbare Chinese online analysers. Hun nauwkeurigheid is misschien iets lager, maar de betrouwbaarheid en reactiesnelheid voor operationele controle zijn al voldoende.

Economie en ecologie: een onvermijdelijk evenwicht

Fijn reinigen is altijd een compromis tussen kosten en resultaat. Je kunt supertechnologie installeren en 0,05 ppm bereiken, maar als de volgende stap simpelweg het verbranden van gas in een oven is, dan is dit economisch niet verantwoord. De druk van milieuregelgeving neemt in China toe, maar varieert van provincie tot provincie. Daarom wordt een systeem vaak ontworpen met een marge in productiviteit en reinigingsdiepte, maar wordt het in fases in gebruik genomen.

Een interessant geval is de recycling of verwijdering van verbruikt sorptiemiddel. Als het zinkoxide is dat verzadigd is met zwavel, kan het soms worden overgebracht naar de productie van zwavelzuur. Maar logistiek en de inhoud van zware metalen worden obstakels. Steeds meer mensen denken aan regeneratie ter plaatse, maar dit is opnieuw een kapitaaluitgaven. Dit is een gebied waar nog veel innovatie zal plaatsvinden, misschien in de richting van goedkopere en beter recycleerbare materialen.

Vanuit het perspectief van de bedrijfskosten is de grootste vijand het energieverbruik. Recirculatiepompen, regeneratieverwarmers, compressoren - dit alles? veel. Moderne projecten, waaronder die van de genoemdeChengdu Yizhi-technologie, zijn al gericht op het optimaliseren van energiestromen: het gebruik van warmte uit andere fasen van het proces voor regeneratie en energieterugwinning. Zonder dit is het onmogelijk om vandaag de dag te concurreren.

Kijkend naar de toekomst: integratie en digitaal

Waar gaat alles heen? Naar mijn mening is de belangrijkste trend niet de uitvinding van één of andere magische technologie, maar de diepe integratie van zuiveringsfasen in het algehele vergassing- of verkooksingsprogramma. Wanneer een fijnreinigingsinstallatie niet als een aparte “box” wordt ontworpen, maar als onderdeel van één technologische cyclus met een gemeenschappelijk besturingssysteem. Hierdoor kunt u flexibeler reageren op veranderingen in grondstoffen en druk- en warmteverliezen minimaliseren.

De tweede is digitalisering. Het simpelweg verzamelen van data van sensoren is niet langer voldoende. Er verschijnen voorspellende modellen die op basis van indirecte signalen (bijvoorbeeld de temperatuurgradiënt in de adsorber) een vroege ‘doorbraak’ kunnen voorspellen? zwavel of de noodzaak van regeneratie. Hierdoor kunt u de sorptiemiddelbron maximaal benutten en noodsituaties vermijden. Chinese ingenieursbedrijven investeren actief in dergelijke ontwikkelingen.

En tot slot de grondstoffen. Steenkool is een blijvertje, maar het aandeel gas uit biomassa en afval groeit. Hun zwavelsamenstelling is zelfs nog grilliger. De ervaring die is opgedaan met het “dun” verwijderen van zwavel uit klassiek steenkoolgas zal van onschatbare waarde zijn voor deze nieuwe richtingen. Dus ondanks alle complexiteit en nuances is dit gebied verre van een routinematige dienst, maar een voortdurend evoluerend vakgebied voor engineering, waar Chinese specialisten de achterstand al lang niet meer hebben ingehaald, maar hun eigen weg gaan en pragmatische oplossingen bieden voor echte problemen. En dit is misschien wel de meest nauwkeurige definitie van wat er nu op dit gebied hier gebeurt.