China: gebruik van ethyleenstaartgas? 

Als het gaat om het recyclen van ethyleenstaartgas in China, denken veel mensen onmiddellijk aan grootschalige hydrogeneringsinstallaties of dure projecten om het terug te sturen naar pyrolyse. Maar de realiteit ter plaatse is vaak veel prozaïscher en complexer. Het grootste probleem is niet het gebrek aan technologie, maar de economische haalbaarheid ervan voor een bepaalde fabriek, vooral als het gaat om relatief kleine of oude productiefaciliteiten. Ik zie vaak dat ingenieurs ‘boek’-ideeën proberen toe te passen. beslissingen nemen zonder rekening te houden met de feitelijke samenstelling van het gas, belastingschommelingen of een simpelweg gebrek aan ruimte voor apparatuur.

Wat zit er werkelijk verborgen in de "staarten"?

Laten we beginnen met de basis, die om de een of andere reden vaak over het hoofd wordt gezien. Ethyleenstaartgas is niet zomaar een standaardmengsel. De samenstelling ervan is de vingerafdruk van een bepaalde pyrolyseproductie. Naast ethyleen en propyleen kan er van alles zijn, van waterstof en methaan tot acetyleen, MAPD (methylacetyleen en propadieen) en zelfs sporen van aromaten. In een project dat ik ongeveer vijf jaar geleden tegenkwam, was het grootste probleem niet eens ethyleen, maar het hoge waterstofgehalte, dat “verwarrend” was. standaardhydrogeneringsschema's en vereiste een extra scheidingsstap.

Daarom moet de eerste stap altijd niet het kiezen van een technologie uit een catalogus zijn, maar een langdurige en gedetailleerde analyse van de gassamenstelling. Niet eenmalig, maar in de loop van de tijd, rekening houdend met alle bedrijfsmodi van de ovens. Het is voorgekomen dat een installatie ontworpen voor een “gemiddelde” samenstelling simpelweg niet opgewassen was tegen piekbelastingen of, omgekeerd, onrendabel werd bij minimale productiviteit. Dit is precies het punt waarop de theorie afwijkt van de praktijk.

Hier is het de moeite waard om de aanpak te vermelden van enkele ontwerpinstituten die gespecialiseerd zijn in dergelijke niet-standaardoplossingen. Bijvoorbeeld Chengdu Yizhi Technology Co., de ontwerp- en onderzoeksafdeling van Huaxi Technology. Hun werk begint vaak met een diepgaande audit en modellering, en niet met de verkoop van een kant-en-klaar apparaat. Dit is de juiste manier, hoewel niet de snelste.

Hydrogenering: geen wondermiddel, maar een hulpmiddel

Als het gaat om recycling, is de eerste gedachte katalytische hydrogenering om ethyleen en propyleen terug te winnen. De technologie is bewezen, maar... Het sleutelwoord is katalysator. Het selecteren van een katalysator is een kunst. Het moet specifiek selectief zijn voor onze doelcomponenten (bijvoorbeeld acetyleen en MAPD), maar tegelijkertijd ethyleen niet aantasten en geen oververhitting veroorzaken. Bij één van de installaties hadden we lange tijd last van de snelle verkooksing van de katalysator. Het bleek dat de boosdoener sporen van hogere olefinen waren, die in de oorspronkelijke analyse eenvoudigweg niet werden ‘gevangen’.

Een andere nuance is warmteafvoer. De hydrogeneringsreactie is zeer exotherm. Als u niet zorgt voor een effectieve warmteafvoer, kunt u geen selectieve hydrogenering krijgen, maar volledige hydrogenering van alles, met een sterke temperatuurstijging en een risico voor de reactor. Het was noodzakelijk om meertrapssystemen met tussentijdse koeling te ontwerpen, wat uiteraard de kosten van het project verhoogde.

En natuurlijk een bron van waterstof. Het is ideaal als u over uw eigen goedkope waterstof beschikt uit reformfabrieken. Als dat niet het geval is, moet u overwegen om het te kopen of om alternatieve regelingen te overwegen. Dit raakt meteen de economie. Soms blijkt het gemakkelijker en goedkoper te zijn om het uitlaatgas te richten op verbranding in ovens, hoewel dit vanuit het oogpunt van hulpbronnenefficiëntie natuurlijk een nederlaag is.

Alternatieven: wanneer hydrogenering niet gunstig is

Voor kleine stromen of gassen met een speciale samenstelling kan klassieke hydrogenering lijken op het schieten van mussen uit een kanon. Wat dan? Een van de opties die we overwogen voor de fabriek in de provincie Shandong was de scheiding van individuele waardevolle componenten. Bijvoorbeeld het concentreren van ethyleen door adsorptie of membranen voor gebruik in andere processen op dezelfde locatie (bijvoorbeeld bij de productie van ethyleenoxide of styreen).

Een andere manier is energierecycling. Maar niet alleen maar affakkelen, maar het gebruiken als brandstofgas voor procesovens of voor het opwekken van stoom. Het probleem hier is de onstabiele calorische waarde. Om een ​​ketel of oven stabiel te laten werken, is een meng- of afstelsysteem nodig. We hebben een dergelijk plan geïmplementeerd en de grootste hoofdpijn hield verband met de automatisering, die in realtime moest reageren op veranderingen in de samenstelling van het staartgas.

Er zijn ook meer exotische pogingen geweest, zoals het gebruik van met ethyleen verrijkt gas bij de productie van lineaire alfa-olefinen of als grondstof voor hogedichtheidpolyethyleen. Maar hier stuit je op de logistiek, de zuiverheid van grondstoffen en de concurrentie met de hoofdstroom polymeer ethyleen. Meestal bleven dergelijke projecten op papier.

Ervaring en valkuilen: een kijkje achter de schermen

Ik wil graag één specifiek geval met u delen, dat alle moeilijkheden goed illustreert. Het betrof een project om een ​​oud ethyleencomplex te moderniseren. De taak is om restgas uit de zuiveringsinstallatie te gebruiken. De technische specificaties waren in eerste instantie gemaakt voor de hydrogenering. Maar toen we (ik werkte toen samen met een team van Chengdu Yizhi Technology Co.) een gedetailleerde analyse uitvoerden, bleek dat het gas een onfatsoenlijke hoeveelheid inerte stoffen bevat (stikstof, methaan). Het hydrogeneren van een dergelijke samenstelling betekent dat enorme ballast door de reactor en compressoren wordt geblazen, waardoor energie wordt verspild.

Als gevolg hiervan stelden ze een hybride regeling voor. Ten eerste membraanscheiding voor voorconcentratie van ethyleen en propyleen. Vervolgens - een compacte eenheid voor selectieve hydrogenering van dit concentraat. Het resterende arme gas werd gebruikt als brandstof. Bedrijfswebsiteyzkjhx.rubeschrijft vergelijkbare geïntegreerde benaderingen, en in dit geval werkte het. Het economische effect werd bereikt door de kapitaalkosten voor compressie en reactorgrootte te verlagen, en door brandstofgas te besparen.

De belangrijkste les uit dit project: er is geen one-size-fits-all oplossing. Elk geval vereist zijn eigen technologische audit en vaak een combinatie van methoden. De grootste valkuil is de wens van het fabrieksmanagement om tot een snelle en goedkope oplossing te komen. Maar op dit gebied betekent snel en goedkoop meestal 'ineffectief'. of ?werkt het op de lange termijn niet?.

De toekomst en de economie van het proces

Waar gaat het heen met de sector? De trend is maximale integratie en digitalisering. We hebben het over systemen die het recyclingregime in realtime optimaliseren, afhankelijk van de samenstelling van grondstoffen en de marktwaarde van de producten. Als de prijs van polymeerethyleen hoog is, zal het systeem proberen de terugwinning ervan te maximaliseren. Als het winstgevender is om elektriciteit te produceren, zal het overschakelen naar de prioriteit van het energieverbruik.

De tweede trend is miniaturisering en modularisering van installaties. Dit geldt vooral voor middelgrote en kleine fabrikanten. In plaats van gigantische kapitaalstructuren zijn er compacte, bijna containeroplossingen die snel kunnen worden ingezet en aangepast. Chengdu Yizhi Technology Co., Ltd. werkt overigens actief aan dergelijke ontwikkelingen, waarbij gebruik wordt gemaakt van de ervaring van het moederinstituut Huaxi Technology op het gebied van katalyse- en scheidingsprocessen.

Uiteindelijk hangt de kwestie van het gebruik van ethyleenstaartgas niet af van technologie, maar van economie en ecologie. De druk van toezichthouders om de uitstoot en de CO2-voetafdruk te verminderen neemt toe. Het wordt alleen maar duurder om te verbranden vanwege de kosten. Daarom is investeren in competente recyclingsystemen niet langer een kwestie van premie, maar van het voortbestaan ​​van het bedrijf op de middellange termijn. Maar investeringen moeten slim zijn, gebaseerd op diepgaande analyses, en niet op fraaie brochures. En hier blijkt de ervaring van beoefenaars die tientallen van dergelijke projecten hebben doorlopen van onschatbare waarde.