China: Como funciona a remoção da adsorção por oscilação de pressão? 

Se falamos de PSA (adsorção por oscilação de pressão) na China, muitas pessoas imaginam imediatamente enormes instalações de separação de ar. Mas, na realidade, existem muitas sutilezas nesse processo e nem todas são óbvias, mesmo para engenheiros experientes. Muitas vezes é esquecido que a eficiência da remoção de impurezas não depende tanto da pressão em si, mas de sua dinâmica - exatamente de como o ciclo prossegue. É sobre isso que gostaria de falar, com base na prática.

A essência do processo: não a pressão, mas a sua mudança

O próprio nome -adsorção por oscilação de pressão– já é fundamental. Não estamos falando de alta pressão constante, mas de oscilação. O gás de alimentação passa sob pressão através de uma camada de adsorvente, por exemplo, zeólita ou carvão ativado. O componente necessário é, digamos, CO? ou a umidade é retida. E então - liberação de pressão. É aí que muitas pessoas cometem o erro de pensar que o principal é perder mais peso. Na verdade, velocidade e gradação são importantes. Uma descarga brusca leva à pulverização do adsorvente e à destruição dos grânulos. Já vi casos assim em usinas de purificação de hidrogênio - então leva meses para limpar o aparelho.

Os fabricantes chineses fizeram grandes progressos na automatização destes ciclos nos últimos anos. Mas o problema muitas vezes é diferente - o desejo de economizar em tubulações. Não há válvulas suficientes ou são de má qualidade e o ciclo não prossegue conforme planejado. O adsorvente não funciona em plena capacidade; a descoberta de impurezas ocorre mais cedo. Temos que encurtar o ciclo e a produtividade cai.

E mais uma coisa - muitas vezes esquecem o estágio de equalização da pressão entre as colunas. Pareceria algo pequeno, mas proporciona uma economia significativa de energia para reinjeção. Em nossos projetos incluímos sempre pelo menos dois níveis de nivelamento. Sem isso, a eficiência da instalação cai de 15 a 20%, o que é um número enorme para a produção em larga escala.

Adsorventes: seleção e degradação

O coração do sistema é o adsorvente. A China utiliza amplamente os seus próprios zeólitos e a sua qualidade é agora bastante elevada. Mas há uma nuance: diferentes misturas de gases requerem suas próprias modificações. Por exemplo, para secar gás natural com alto teor de enxofre, o zeólito 13X padrão perde rapidamente capacidade. Isso requer uma impregnação especial ou uma combinação de camadas - primeiro carvão, depois zeólita.

Na prática, vi como em uma das plantas de produção de metanol eles não conseguiram entender por muito tempo o motivo do aumento do ponto de orvalho do gás de síntese purificado. Mudamos os modos e verificamos a automação. Descobriu-se que o fornecedor, economizando dinheiro, carregou o adsorvente com menor teor de ligante. Começou a quebrar no ciclo de queda de pressão, produzindo pequenas poeiras que obstruíram as redes de distribuição. Tivemos que parar completamente e reiniciar as colunas. As perdas são colossais.

Portanto, agora, ao projetar, sempre incluímos uma margem para o tempo de ciclo e insistimos no carregamento experimental do adsorvente com ciclos de teste na bancada. Como é que isso acontece, por exemplo,Tecnologia Co. de Chengdu Yizhi.– seus engenheiros sempre fornecem curvas detalhadas para a mistura específica do cliente antes do envio a granel. Isso protege contra muitos problemas no início.

Automação e controle de ciclo: onde estão os erros

PSA moderno é uma história sobre válvulas e um controlador programável. Parece que você configurou o programa e ele funciona. Mas a realidade é mais complicada. Os sistemas são especialmente sensíveis ao sincronismo das válvulas. Um atraso de uma fração de segundo leva a um aumento de pressão, um golpe de aríete na camada. Em um dos projetos de captura de CO? dos gases de combustão, foi isso que causou constantes quebras nos atuadores das válvulas pneumáticas.

Os fabricantes chineses de controladores, como algumas soluções da Siemens ou marcas locais como a Supcon, fazem um bom trabalho. Mas o software, o algoritmo de controle de ciclo, é muitas vezes o know-how de uma empresa de engenharia. Todas as pausas, velocidades de discagem e redefinição estão escritas lá. Um algoritmo ruim “comerá” todo o potencial de um bom adsorvente. Às vezes é útil observar manualmente, à moda antiga, os oscilogramas de pressão em cada coluna para encontrar o “elo mais fraco”. na lógica PLC.

Outro erro comum é o monitoramento insuficiente. Os sensores de pressão estão localizados apenas na entrada e na saída, mas não dentro das colunas. Mas é o perfil de pressão ao longo da altura da camada que mostra como a frente de adsorção está progredindo e se se formaram canais. Agora em projetos avançados, como os que publica em seu recursoyzkjhx.ru, defina vários pontos de amostragem em altura para monitoramento periódico. Isso é mais caro, mas na fase de comissionamento ou diagnóstico de problemas não tem preço.

Balanço energético: algo que muitas vezes é esquecido

Falando em eficiênciaremoção com adsorção, todos olham para o grau de purificação. Mas o segundo parâmetro chave é o consumo de energia. O principal consumidor é o compressor, que cria a mesma pressão. E aqui reside uma enorme reserva na recuperação de energia quando a pressão é liberada. Não apenas libere o gás para a atmosfera ou para um flare, mas passe-o por um turboexpansor ou pelo menos use-o para alinhá-lo com outra coluna.

A implementação de tais soluções é limitada pelo custo dos equipamentos e pela complexidade da gestão. Para instalações pequenas isto pode não ser rentável. Mas para os grandes, por exemplo, em complexos petroquímicos nas províncias de Jiangsu ou Shandong, isso proporciona um retorno em 2 a 3 anos. Vi como, após a modernização com a instalação de um sistema de recuperação, o consumo específico de energia por tonelada de produto caiu quase um terço.

Um ponto importante é a pureza do gás de purga. Se parte do produto purificado for utilizado para regenerar o adsorvente, esta é uma perda direta. Às vezes é mais eficaz usar gás de purga externo, mesmo que precise ser aquecido um pouco. O cálculo aqui é sempre individual e não pode ser feito de acordo com um modelo.

Casos e lições da prática

Gostaria de dar um exemplo de um projeto não muito bem sucedido, mas instrutivo. O cliente queria purificar o biogás de aterro (principalmente CH? e CO?) para obter a qualidade do gás natural. Usamos um PSA padrão de duas colunas em zeólitas. Mas eles não levaram em consideração a presença de vestígios de siloxanos e sulfeto de hidrogênio. A zeólita rapidamente se tornou venenosa e o recipiente caiu. Tive que adicionar imediatamente uma etapa de limpeza preliminar com carvão ativado. Conclusão: paraadsorção por oscilação de pressãoUma análise completa das matérias-primas, incluindo pequenas impurezas, é fundamental. Você não pode realizar um projeto padrão sem adaptação.

Mas um exemplo positivo é a modernização de uma unidade de produção de hidrogénio numa refinaria. Havia um PSA antigo com tempos de ciclo calculados empiricamente. Fizemos uma simulação digital do processo, selecionamos um novo adsorvente com isoterma mais acentuada e otimizamos a sequência e duração das etapas. Como resultado, a produtividade do hidrogénio aumentou 12% com o mesmo consumo de matéria-prima. Esta é a questão de que o potencial muitas vezes reside na lógica do trabalho em si, e não no hardware.

No geral, olhando para o mercado, a abordagem chinesa ao PSA tornou-se muito pragmática. Afastou-se da cópia simples. Empresas comoTecnologia Co. de Chengdu Yizhi, Ltd., que é um instituto de design estabelecido pela Huaxi Technology, com capital registrado de 120 milhões de yuans, opera precisamente como integradores de engenharia. Eles não vendem apenas a instalação, mas modelam o processo para uma tarefa específica, levando em consideração todas as armadilhas. matérias-primas e o produto necessário. Este é o principal progresso – a transição da venda de equipamentos para a venda de resultados tecnológicos.

Assim, para resumir, o trabalho da PSA na China está longe de ser apenas “apertar um botão”. Esta é uma história complexa onde o sucesso é determinado pelos detalhes: a correta seleção e teste do adsorvente, automação inteligente do ciclo, considerações energéticas e, o mais importante, um profundo conhecimento da tecnologia por parte de quem a implementa. Erros custam caro, mas ensinam você a não repetir decisões padronizadas.