China: gebruik van ethyleenstaartgas? 

Eerlijk gezegd: als je deze vraag ziet, is het eerste dat in je opkomt een typische misvatting: dat “ethyleenstaartgas?” – dit is een soort homogene substantie waarmee volgens één recept gewerkt kan worden. In de praktijk hangt alles af van de specifieke samenstelling, druk en vooral de economische aspecten van het proces in een bepaalde fabriek. Veel recyclingprojecten mislukken niet vanwege de technologie, maar omdat deze ‘staarten’ aanvankelijk verkeerd werden ingeschat.

Wat gaat er schuil achter de term ‘staartgas’?

Laten we beginnen met de basis, die om de een of andere reden vaak over het hoofd wordt gezien in algemene recensies.Ethyleen-staartgas– dit is niet alleen een uitstroom uit de C2-splitterkolom. De samenstelling is een cocktail van ethyleen, ethaan, methaan, waterstof en soms propyleen en acetyleen. Percentage is de belangrijkste factor. Op de ene productielocatie kan dit een stroom zijn met 60% ethyleen, op een andere - met 20% verdund met stikstof. En meteen wordt duidelijk waarom er geen universele oplossing bestaat.

Een veelgemaakte fout in het begin is om te proberen membraanscheiding of drukcyclusadsorptie (PCA) te gebruiken voor stromen met lage partiële druk van de doelcomponenten. De efficiëntie daalt catastrofaal, de kapitaalkosten lonen niet. Ik zag een project waarbij ze probeerden ethyleen te scheiden uit een stroom met een totaaldruk van 3 bar en een ethyleengehalte van 15%. De membranen bereikten simpelweg niet de ontwerpverrijkingsfactor en de installatie staat stil.

Het is belangrijk om hier naar de bron te kijken. Gas uit een pyrolyse-installatie, uit een ethaandehydrogeneringsinstallatie, of wellicht afgassen uit opslagtanks? Niet alleen de samenstelling, maar ook de aanwezigheid van giftige verontreinigingen voor katalysatoren in daaropvolgende processen hangt hiervan af. Acetyleen of CO kunnen bijvoorbeeld destructief zijn voor hydrogenerings- of polymerisatiesystemen als het gas wordt gerecycled.

Belangrijkste manieren van recycling: niet alleen theorie

Afgezien van de mooie presentaties worden verschillende gebieden in China veel gebruikt. De eerste – en meest voor de hand liggende – keert als brandstofgas terug naar de pyrolyseoven. Het lijkt eenvoudig en goedkoop. Maar er is hier een nuance: de calorische waarde van dergelijk staartgas fluctueert sterk. Als u de samenstelling van het brandstofmengsel niet stabiliseert, kunt u problemen krijgen met het temperatuurregime in de branders, lokale oververhitting en verhoogde NOx. Bij een aantal oude raffinaderijen doen ze dit – ze verbranden ze gewoon, maar bij moderne complexen met strenge milieunormen zal dit niet meer werken.

De tweede manier is scheiden en recyclen. De technologieën van diepe koeling en destillatie bij lage temperatuur zijn hier leidend. Maar ze verbruiken energie. Alleen gerechtvaardigd voor grote volumes en een hoog gehalte aan doel-C2+. Een klassiek voorbeeld is installatieTerugwinning van ethyleenstaartgasin het Ningbo Heyuan-complex, waar stromen met een hoog ethaan- en ethyleengehalte worden gescheiden en teruggevoerd naar de proceskop. De economie convergeerde vanwege de schaalgrootte.

De derde manier, die aan kracht wint, is het gebruik als grondstof voor synthese. Bijvoorbeeld hydroformylering of directe oxidatie. Maar dit is een chemische omzetting die een afzonderlijk, vaak grillig, katalytisch proces vereist. Het implementeren hiervan is riskant zonder gedetailleerde pilottests. Ik ken een geval in een van de fabrieken in de provincie Jiangsu, waar ze probeerden de productie van propionaldehyde uit ethyleenstaartgas te organiseren. Het project liep vast in de fase van de ontwikkeling van de katalysator; het werd snel gedeactiveerd vanwege sporen van zwavel.

Praktische moeilijkheden en valkuilen

Dit is waar zelden over geschreven wordt in schoolboeken, maar wat je op elke site tegenkomt. De eerste zijn samenstellingsfluctuaties. Een pyrolyseoven is geen uurwerkmechanisme; de samenstelling van de grondstoffen verandert, de modi worden aangepast. En het staartgas blijft drijven? samen met dit. Het recyclingsysteem moet niet worden ontworpen voor gemiddelde waarden, maar voor een mogelijk bereik. Anders in één ?perfect? Op een dag kan de compressor een onredelijke belasting krijgen, of kan de afscheider het niet meer aan.

De tweede betreft kwesties op het gebied van de materiaalkunde. Als het gas vocht en sporen van zuren bevat, begint corrosie wanneer het afkoelt tot onder het dauwpunt. Standaard koolstofstaal is mogelijk niet geschikt in secties met lage temperaturen. Je moet roestvrij staal installeren, wat het project duurder maakt. En als het in het proces wordt gebruiktadsorptieof membraanscheiding kunnen onzuiverheden (zelfs in ppm) het adsorbens onomkeerbaar vergiftigen of de membranen verstoppen.

Het derde probleem is de integratie van het nieuwe recyclingsysteem in de bestaande fabrieksinfrastructuur. Vaak is er geen vrije ruimte, je moet lopende pijpleidingen onder druk doorsnijden en lange stops coördineren. Soms wordt het economische effect van de verwijdering opgeslokt door de kosten van deze installatie- en organisatorische werkzaamheden.

Ervaring met Chengdu Yizhi Technologie: geen wondermiddel, maar een systematische aanpak

In de context van een gesprek over integratie en praktische implementatie is het vermelden waard de ervaring van ontwerpinstituten. Eén ervan isChengdu Yizhi Technologie Co.(een dochteronderneming van Chengdu Huaxi Chemical Technology). Ze verkopen geen ‘magische dozen’, maar opereren als een full-cycle ontwerpinstituut. Hun websiteyzkjhx.ru– dit is in feite een portfolio van voltooide petrochemische projecten.

Wat is waardevol aan hun aanpak? Ze beginnen niet met een technologieselectie, maar met een gedetailleerde audit van een specifieke staartgasstroom in een specifieke fabriek. Er worden monsters genomen op verschillende tijdstippen van de dag, onder verschillende bedrijfsmodi van de installatie. Ze bouwen een reëel beeld op en werken niet met paspoortgegevens. Vervolgens modelleren ze de opties: ergens is het winstgevender om een voorbereidende module te installerengasscheiding, om de ethyleenconcentratie vóór recycling te verhogen, ergens - integreer de stroom in het brandstofgassysteem met voormenging en controle van de calorische waarde.

Uit hun praktijk: er was een project voor een PVC-productiefabriek, waar restgas met een laag ethyleengehalte (ongeveer 25%) met succes werd geïntegreerd in het brandstofsysteem voor ketels, maar met de installatie van een online analysesysteem en automatische controle van de mengselsamenstelling. De oplossing is niet de meest hightech, maar wel betrouwbaar en rendabel door de afname van aardgasaankopen. Een ander van hun projecten, het herontwerp van het terugwinningssysteem op het ethyleencomplex, maakte het mogelijk om de opbrengst van ethyleen met 2-3% te verhogen, wat bij grote volumes een aanzienlijk economisch effect opleverde.

Kijkend naar de toekomst: trends en economische beperkingen

Waar gaat alles heen? De trend is uiteraard digitalisering en voorspellende analyses. Online sensoren voor samenstellingsanalyse gekoppeld aan een procescontrolesysteem (PCS) dat veranderingen in de stroom kan voorspellen en de werking van de terugwinningsinstallatie kan aanpassen. Dit is niet langer sciencefiction; Dergelijke systemen beginnen te worden geïmplementeerd.

De tweede trend is miniaturisering en modularisering van installaties. Geen gigantische werkplaatsen, maar compacte, bijna containergebaseerde oplossingen voor de benutting van kleine gasstromen in middelgrote en kleine bedrijven. Dit zou een niche kunnen worden.

Maar de belangrijkste beperking – en dat is altijd zo geweest – is de economie. De prijs van ethyleen op de markt, de elektriciteitskosten voor het exploiteren van cryogene installaties, tarieven voor CO2-uitstoot. Als de prijs van het product laag is en energie duur, zal zelfs de meest geavanceerde technologie voor het recyclen van ethyleen uit staartgas niet winstgevend zijn. Alle technische oplossingen zijn afhankelijk van deze eenvoudige berekening. Daarom is de optimale oplossing vaak niet de meest technologisch geavanceerde, maar de meest aangepaste oplossing voor de lokale omstandigheden en prijzen. Soms is het gewoon een goed georganiseerde verbranding met warmteterugwinning. En daar is niets mis mee - dit is technische praktijk.