China: gebruik van ethyleengas, technologie? 

Wanneer mensen praten over het gebruik van ethyleenhoudende gassen in China, denken velen onmiddellijk aan gigantische pyrolyse-installaties in nieuwe petrochemische complexen. Maar de realiteit die je in de praktijk tegenkomt is vaak complexer. De grootste uitdaging ligt niet zozeer in de schaal, maar wel in de diversiteit aan bronnen en samenstelling. Dit zijn niet alleen gassen uit pyrolyse-installaties, waar de concentratie ethyleen hoog is, maar ook zijstromen van katalytisch kraken, afgassen van diverse processen waarbij ethyleen verdund kan worden met een ethaan-propyleenfractie, methaan en waterstof. En dit is waar het plezier begint, en soms ook de hoofdpijn: hoe haal je waarde uit zo’n “cocktail?” economisch gerechtvaardigd.

Van theorie naar ‘veldomstandigheden’: wat vaak over het hoofd wordt gezien

In de leerboeken ziet alles er harmonieus uit: selecteren, branden, transformeren. Als u bijvoorbeeld op de locatie van een van de vele gemoderniseerde raffinaderijen aankomt, is het eerste waar u mee te maken krijgt de kwestie van de winstgevendheid. Er kan technologie zijn, maar de implementatie ervan hangt af van kwesties als energie-efficiëntie en de uiteindelijke kosten van het product. Klassieke fractionering bij lage temperatuur om zuiver ethyleen uit verdunde stromen te scheiden is bijvoorbeeld een energie-intensief proces. Als de gasvolumes niet erg groot zijn en de infrastructuur voor het verzamelen ervan verspreid is, zal het project wellicht nooit vruchten afwerpen.

Vandaar de actieve ontwikkeling van technologieën voor de selectieve hydrogenering van acetyleen en MAPD (methylacetyleen en propadieen) in dergelijke stromen. De taak is niet alleen om ethyleen te verkrijgen, maar om het van de vereiste zuiverheid te verkrijgen, geschikt voor bijvoorbeeld de verdere synthese van polyethyleen. Chinese ingenieursbedrijven zoalsChengdu Yizhi Technologie Co., ze zijn hier actief bezig met het aanpassen van katalysatoren en schema's voor specifieke samenstellingen van grondstoffen. Op hun websiteyzkjhx.ruje kunt zien dat ze zichzelf positioneren als een ontwerpinstituut dat is opgericht op basis van chemische technologieën. Dit is een belangrijke nuance: het is de projectaanpak, en niet alleen de verkoop van apparatuur, waarmee u een "niet-standaard" oplossing kunt kiezen. gas.

Een veelgemaakte fout is om te proberen hetzelfde processtroomdiagram toe te passen voor alle soorten gassen. Ik heb projecten gezien waarbij ze probeerden standaard absorptiekolommen te installeren voor gassen met een hoog inert gehalte. Het resultaat is een laag herstel en constante afstemmingsproblemen. Ik moest het schema herzien en voorlopige membraan- of adsorptiezuivering toevoegen. Dit zal de kosten verhogen, maar zonder dit is het tijdverspilling.

Technologische puzzel: van absorptie tot membranen

Dus welke opties liggen er überhaupt op tafel? Als we het hebben over de afgifte van ethyleen, dan zijn er naast diepe koeling adsorptiemethoden, bijvoorbeeld met behulp van zeolieten of MOF's (metaal-organische raamwerken). Dit laatste is een veelbelovend gebied waar in China actief aan wordt gewerkt. Maar nogmaals, op industriële schaal hangt alles af van de stabiliteit van het adsorbens in aanwezigheid van onzuiverheden zoals waterstofsulfide of water. Laboratoriumsuccessen en werken aan een echte installatie zijn twee heel verschillende dingen.

Een andere manier is om het niet te selecteren, maar om het direct te gebruiken. Katalytische oligomerisatie van ethyleen in benzinefracties of dimeren. De technologie is in principe niet nieuw, maar het gebruik ervan voor de benutting van ethyleenzijstromen is een interessante opgave. Het probleem ligt bij de katalysator: deze moet bestand zijn tegen vergiftiging en onder variabele belastingen werken, omdat de stroming een zijstroom is en het volume ervan niet constant is. Ik hoorde over pogingen om dergelijke oplossingen te gebruiken bij een aantal chemische bedrijven in de provincie Sichuan. De resultaten waren dubbelzinnig: de opbrengst van de doelfracties fluctueerde en soms daalde de selectiviteit. Maar juist het feit van de pogingen spreekt van de zoektocht naar flexibele oplossingen.

Membraanscheiding is een trendy onderwerp. Voor voorlopige verrijking van de stroom met ethyleen vóór de hoofdinstallatie - soms werkt het heel goed. Maar het sleutelwoord is ?soms?. Membranen zijn gevoelig voor druk, temperatuur en, wederom, onzuiverheden. Als het gas niet vooraf is voorbereid, zal het membraan snel bezwijken. Daarom is het vaak slechts één stap in de keten. Ik zag een project waarbij ze membraanscheiding combineerden met kortcyclische hitteloze adsorptie (SCA). Het bleek compact en behoorlijk effectief voor een stroom met een gematigde concentratie ethyleen.

Praktische casus en valkuilen

Ik zal je over één specifiek geval vertellen, zonder de plant een naam te geven. De taak was om afvalgas te gebruiken van een fabriek waar ethyleen werd gemengd met stikstof en methaan. De ethyleenconcentratie bedraagt ​​ongeveer 15%. De mogelijkheid om het te koop aan te bieden was meteen uitgesloten: het was duur. We overwogen de mogelijkheid om het naar onze eigen oven te sturen om warmte te genereren, maar het caloriegehalte van het gas was vrij laag.

Uiteindelijk bent u tot een plan gekomen met katalytische oxidatie in een reactor met behandeld zeoliet om ethyleenoxide te produceren? Nee, het zou te ingewikkeld zijn voor een dergelijke stroom. We besloten het pad van selectieve katalytische verbranding van onzuiverheden te volgen om de concentratie van ethyleen te verhogen, en het vervolgens aan het bestaande netwerk te leveren als brandstofgas van hogere kwaliteit. Het lijkt eenvoudig. Maar in de opstartfase bleken er periodiek sporen van organochloorverbindingen uit een andere installatie in het gas te zitten. De katalysator begon sneller te deactiveren dan verwacht. We moesten dringend een extra koolstoffilter bij de inlaat installeren, waardoor de hydraulica en het vervangingsschema van het adsorbens veranderden. Kleinigheid? Nee, dit is een typische ‘valkuil’ waar in haalbaarheidsstudies niet altijd over geschreven wordt.

Het is in dergelijke situaties dat de ervaring van een ontwerpinstituut, dat verschillende scenario’s heeft gezien, waardevol is. BedrijfChengdu Yizhi Technologie Co., Ltd., als ontwerpinstituut met een maatschappelijk kapitaal van 120 miljoen yuan, opgericht door Huaxi Technology, benadert de kwestie meestal systematisch: niet alleen "laten we de fabriek leveren?", Maar voert eerst een gedetailleerde analyse uit van de grondstoffen, kijkt naar de hele logistiek van stromen in de onderneming en beoordeelt de mogelijke risico's van het veranderen van de samenstelling. Dit is juist het ‘ontwerp’ dat een aannemer onderscheidt van een technologiepartner.

Economie als beslissende factor

Uiteindelijk komt de keuze voor een ethyleenrecyclingtechnologie neer op geld. Niet alleen in de kapitaaluitgaven (CAPEX), maar ook in de bedrijfskosten (OPEX). Dezelfde adsorptie vergt kosten voor de regeneratie van het adsorbens, membranen voor het handhaven van de druk en diepe koeling voor elektriciteit. Daarom denken ze nu vaak niet alleen aan ‘hoeveel ethyleen gaan we besparen?’, maar ook aan ‘welke toegevoegde waarde krijgen we gedurende de hele cyclus?’

Een interessante trend is de integratie van gasterugwinningsinstallaties voor bijproducten in het algemene ‘circulaire’ systeem. bedrijfseconomie. Dat wil zeggen dat de ethyleenstroom niet als afval wordt beschouwd, maar als grondstof voor een ander proces op dezelfde locatie. Bijvoorbeeld voor de synthese van ethylbenzeen of oxyethylering, als er geschikte productiefaciliteiten zijn. Dit verlaagt de logistieke kosten en verhoogt de totale marges. Maar dit vereist een competent fabrieksbreed plan, en het ontwerpen van zo'n plan is precies de taak van sterke ingenieursbureaus.

Het komt ook voor dat met de huidige prijzen voor energiebronnen en polymeren de meest economische optie het sturen van gas is voor verbranding in energiecentrales met warmteterugwinning. En dit is geen nederlaag, maar een evenwichtige zakelijke beslissing. De recyclingtechnologie moet geschikt zijn voor de economische omstandigheden. Het najagen van geavanceerde oplossingen die zichzelf niet binnen een redelijke termijn terugverdienen, is een vergissing.

Kijkend naar de toekomst: flexibiliteit en digitaal

Waar gaat alles heen? De sleutelwoorden zijn naar mijn mening flexibiliteit en aanpassingsvermogen. De stromen van bijproductgassen zijn niet constant en hun samenstelling kan veranderen. Toekomstige installaties zullen waarschijnlijk modulairer zijn, waardoor parameters of zelfs de procesketen snel opnieuw kunnen worden geconfigureerd, afhankelijk van de kwaliteit van de binnenkomende grondstoffen. Misschien zullen hybride systemen, waarbij bijvoorbeeld membranen en adsorptie worden gecombineerd, op grotere schaal worden toegepast.

Digitalisering speelt ook een rol. Door de implementatie van APC-systemen (advanced process control) in dergelijke fabrieken kunnen ze hun werking in realtime optimaliseren en zich aanpassen aan veranderingen. Dit zijn geen fantasie meer, maar echte projecten. Sensoren voor online analyse van de gassamenstelling aan de inlaat, gekoppeld aan een regelalgoritme dat temperaturen, drukken en stroomsnelheden aanpast - dit verhoogt de efficiëntie en stabiliteit van de werking aanzienlijk.

En uiteraard wordt er verder gewerkt aan katalysatoren die selectiever, stabieler en goedkoper zijn. Vooral voor processen die verdund ethyleen direct omzetten in waardevolle producten. Hier is ruimte voor zowel wetenschappelijke instituten als technische centra om zich te ontwikkelen. Het belangrijkste is dat de verbinding daartussen sterk is, zodat laboratoriumontwikkelingen snel overgaan in pilot-industriële tests. In dit opzicht is een structuur vergelijkbaar metChengdu Yizhi Technologie Co., dat een projectonderdeel is van een groter technologiebedrijf (Huaxi Technology), lijkt logisch: theoretische ontwikkelingen kunnen snel een weg vinden naar praktische implementatie.

Over het algemeen is het onderwerp van het gebruik van ethyleenhoudende gassen in China verre van afgesloten. Het gaat hier niet simpelweg om het “wegwerken van afval”, maar om het halen van maximale waarde uit elke kubieke meter gas binnen een steeds veranderend economisch en ecologisch raamwerk. En hier wint niet de meest complexe technologie, maar de meest intelligente en aangepast aan het echte leven op de fabrieksvloer.