China: gebruik van ethyleenstaartgas? 

Als we het hebben over de verwerking van ethyleenresiduen, stellen velen zich onmiddellijk voor dat het banaal affakkelen is of terugkeert naar de oven. Maar in werkelijkheid, vooral in moderne Chinese complexen, is alles al lang verder gegaan. Het grootste probleem ligt vaak niet eens in de technologie, maar in de economische aspecten van het proces: wanneer het volume van de residuen klein is en de samenstelling zweeft, zullen kapitaalinvesteringen in diepgaande verwerking wellicht nooit vruchten afwerpen. En dit is waar het plezier begint: de zoektocht naar dat evenwicht.

Wat gaat er schuil achter de term ‘staartgas’?

Laten we beginnen met de basis, die om de een of andere reden vaak gemist wordt in algemene recensies. Ethyleenstaartgas is geen standaardstof. De samenstelling is een directe afgeleide van het pyrolyseschema en de zuiveringsdiepte van de hoofdstroom. Waterstof en methaan voeren uiteraard de boventoon, maar er is altijd die ‘waardevolle onzuiverheid’: niet-gereageerd ethyleen, een beetje ethaan, propyleen. Het zijn deze paar percentages die bepalen of het project rendabel zal zijn.

Voorheen, ongeveer tien jaar geleden, was de standaardoplossing om deze stroom te richten op het brandstofgas van de centrale. Het lijkt logisch: zowel recycling als besparingen. Maar door de stijgende prijzen voor grondstoffen en de strengere milieunormen begon een dergelijk plan op verspilling te lijken. Het verbranden van ethyleen, zelfs verdund, is hetzelfde als het verwarmen van een oven met bankbiljetten. Misschien een beetje, maar toch.

Hier is het de moeite waard om uit te wijden over een veelgemaakte fout bij beoordelingen. Veel mensen denken dat als de installatie groot is, er veel residuen zijn en dat de verwerking gerechtvaardigd is. Niet altijd. Het komt allemaal neer op de stabiliteit van de opstelling. Als er vandaag 5% ethyleen is, en morgen 2%, dan zal geen enkele membraan- of adsorptie-installatie effectief werken. Daarom moet de eerste stap altijd een gedetailleerde stroommonitoring op lange termijn zijn. Zonder dit zijn alle berekeningen waarzeggerij op koffiedik.

Technologische vorken: membranen, adsorptie, terugkeer naar kolom

De compositie is dus bekend, de volumes zijn duidelijk. Het volgende is het kiezen van een pad. Klassiek ismembraan scheiding. De technologie is bewezen, vooral voor het vrijkomen van waterstof. Maar er zijn nuances bij ethyleen: membranen zijn gevoelig voor ‘zware’ stoffen. componenten vereisen een zorgvuldige voordroging en reiniging. Bij een van de projecten in de provincie Jiangsu kwamen ze precies dit tegen: de beloofde selectiviteit op papier werd verbroken door echte schommelingen in temperatuur en druk bij de inlaat. We moesten het gasbehandelingssysteem ter plekke aanpassen.

De tweede manier is warmtevrije adsorptie met een korte cyclus (SCA). Het is misschien beter geschikt voor het extraheren van ethyleen uit dergelijke mengsels. Er kunnen hoge terugwinningspercentages worden bereikt, zelfs bij onstabiele concentraties. Maar er zijn ook valkuilen: de kosten van adsorbentia, hun levensduur in een agressieve omgeving en de energiekosten voor regeneratie. Ik zag een installatie waarbij, als gevolg van een verkeerd geselecteerde regeneratiemodus, het adsorbens “sinterde?” en capaciteit verloren in zes maanden in plaats van de beloofde drie jaar.

Een derde optie die vaak wordt overwogen, is het terugvoeren van het afwijkende ethyleen naar de demethaniseerder. Het klinkt eenvoudig en elegant, maar in de praktijk zorgt dit voor een enorme belasting van het rectificatiesysteem en kan het de balans verstoren. Deze oplossing werkt alleen bij een zeer stabiele en goed berekende hoofdproductie. Vaker wel dan niet wordt het weggegooid in de conceptuele ontwerpfase.

Economie als beslissende factor

Het komt allemaal neer op geld. Zelfs de mooiste technologie heeft geen recht op leven als deze zichzelf niet binnen een redelijke termijn terugbetaalt. En de terugverdientijden in China zijn nu krap, doorgaans niet langer dan drie tot vijf jaar. De hamvraag is daarom: wat te doen met het gewonnen product? Het is moeilijk om het te verkopen - de volumes zijn klein, de zuiverheid is niet ideaal. Dit betekent dat het lokaal moet worden gebruikt.

De meest succesvolle ontwerpen die ik heb gezien, zijn geïntegreerd in het algemene stroomvoorzieningsschema van de fabriek. Het geïsoleerde ethyleen werd bijvoorbeeld binnen hetzelfde complex naar de productie van ethylbenzeen of ethyleenoxide gestuurd. Dit elimineert het probleem van logistiek en verkoop. Maar dit vereist een passende infrastructuur, “gratis?” stroom bij aangrenzende installaties. Deze oplossing is niet voor iedereen.

Soms is het winstgevender om geen diepe extractie uit te voeren, maar om het pyrolyseproces zelf te optimaliseren om de vorming van residuen te minimaliseren. Dit werkgebied blijft vaak in de schaduw, maar kan grotere economische voordelen opleveren dan een dure recyclinginstallatie. Het werken aan grondstoffen en ovenomstandigheden is minder opvallend, maar wel fundamenteel.

Ervaring en specifieke gevallen

Ik herinner me een project bij een van de raffinaderijen in Shandong. Daar volgden ze een gecombineerd traject: membranen voor de voorlopige verrijking van de stroom met waterstof, en vervolgens PSA voor de uiteindelijke scheiding van ethyleen. Het systeem bleek flexibel en kon zich aanpassen aan seizoensschommelingen in de samenstelling van grondstoffen. Maar de kosten waren uiteraard passend. De terugverdientijd werd binnen slechts vijf jaar bereikt, grotendeels dankzij het feit dat waterstof naar de hydrobehandeling werd gestuurd en ethyleen naar onze eigen polyethyleenfabriek.

Maar hier is een voorbeeld dat minder succesvol is. Bij een kleine fabriek besloten ze geld te besparen en installeerden ze een installatie die was ontworpen voor een gemiddelde, “standaard” installatie. samenstelling van de residuen. De werkelijkheid bleek verre van typisch. Het apparaat stond de helft van de tijd inactief en als het werkte, was de efficiëntie minder dan 50% van het ontwerp. Als gevolg hiervan werd het ontmanteld en keerde het terug naar het stookgascircuit. Les: bezuinig niet op onderzoek voorafgaand aan het ontwerp. Een maand extra monitoring zou miljoenen aan investeringen kunnen besparen.

Hier is het passend om de rol te vermelden van gespecialiseerde ingenieursbureaus die zich met dergelijke niet-standaardoplossingen bezighouden. BijvoorbeeldChengdu Yizhi Technologie Co.(Hun website ishttps://www.yzkjhx.ru), als ontwerpinstituut opgericht op basis van een technologiebedrijf, werkt vaak op het kruispunt van precies deze taken: niet alleen om apparatuur te verkopen, maar om een schema te ontwikkelen voor een specifiek, vaak 'niet-ideaal' apparaat. stroom. Hun aanpak is, afgaande op een aantal bekende projecten, gebaseerd op een diepgaande analyse van brongegevens, zonder rekening te houden met sjablonen. Dit is hetzelfde geval wanneer ontwerpervaring (Chengdu Yizhi Technology Co., Ltd. is een ontwerpinstituut opgericht door Chengdu Huaxi Chemical Technology Co., Ltd. in 2013) heeft rechtstreeks invloed op het resultaat.

Een blik in de toekomst en praktisch advies

Waar gaat het heen met de sector? De trend is maximale integratie en digitalisering. Installaties voor de verwijdering van residuen worden steeds meer ontworpen als ‘slim’, die in staat zijn zich in realtime aan te passen aan veranderingen in de inputstroom en de efficiëntie ervan te voorspellen. Dit is niet langer een statisch apparaat, maar onderdeel van het totale productiebeheersysteem.

Welk advies kun je geven aan degenen die net aan een dergelijk project denken? Investeer eerst tijd en geld in het verzamelen van gegevens. Een week is niet genoeg; we hebben gegevens nodig voor verschillende seizoenen, onder verschillende bedrijfsmodi van de hoofdinstallatie. Ten tweede: denk niet alleen aan de extractietechnologie, maar ook aan het uiteindelijke lot van het product. Zonder een duidelijk begrip van waar het resulterende ethyleen naartoe moet, is het project gedoemd. Ten derde: wees niet bang voor niet-standaardoplossingen. Soms is een bescheiden wijziging aan een bestaand plan effectiever dan een grootse nieuwe installatie.

Uiteindelijk gaat het bij het gebruik van ethyleenstaartgas niet om het milieu (hoewel het daar ook om gaat), maar vooral om economische efficiëntie en rationeel gebruik van hulpbronnen. Dit is een opgave waarbij geen universeel antwoord bestaat, maar een zoektocht naar de optimale oplossing voor een specifieke plant, met zijn unieke omstandigheden en beperkingen. En deze zoektocht, met zijn fouten en inzichten, is het meest interessante deel van het werk.