China: líderes na produção de hidrogénio a vapor? 

Quando falam sobre a revolução do hidrogênio, todos se lembram imediatamente da eletrólise e do “verde”? hidrogênio. E sobre a reforma a vapor do metano (SMR) - como se fosse ontem, suja e desinteressante. Mas, na verdade, se olharmos para os volumes e custos reais, éprodução de hidrogênio a vaporcontinua sendo a espinha dorsal de toda a indústria. E aqui a China não é apenas um player, mas uma plataforma onde se desenvolvem tecnologias que surpreendem o mundo. Há muito barulho sobre novos projetos, mas poucas pessoas vão mais fundo: como isso realmente funciona, onde estão as armadilhas e por que existem alguns “avanços”? As instalações estão acumulando poeira silenciosamente nos armazéns?

Não “se”, mas “como”: por que o PCM ainda é a base

Em teoria, tudo é simples: você pega metano e vapor, aquece e obtém hidrogênio e CO2. Na prática, existem dezenas de nuances que determinam se uma planta será lucrativa ou ruinosa. O ponto chave é a fonte do metano. A China tem dependido historicamente do gás de carvão, daí a especificidade. A experiência tem mostrado que ajustar o catalisador e os modos à composição instável do metano da mina de carvão é uma arte completa. Muitas tecnologias ocidentais chegaram aqui e literalmente “sufocadas”. Tivemos que nos adaptar, muitas vezes por tentativa e erro.

Aqui, por exemplo, está a história de um projeto em Shanxi. Adquirimos uma dispendiosa unidade reformadora europeia. E depois de seis meses é simples. O catalisador foi rapidamente desativado devido a impurezas no gás que não estavam incluídas nas especificações. Os engenheiros locais passaram então seis meses trabalhando no sistema de pré-tratamento, combinando adsorventes. Funcionou, mas os prazos e o orçamento foram perdidos. Existem dezenas de casos assim. Esta é a mesma “prática” que não consta dos relatórios dos analistas.

A tendência atual é a integração do PCM com sistemas de captura de carbono (CCS). Não é mais apenas produçãohidrogênio cinza, mas um passo em direção ao baixo carbono. Existem vários pilotos desse tipo na China, por exemplo, no complexo petroquímico de Ningxia. É tecnologicamente difícil e caro, mas o processo está em andamento. E, novamente, sem uma vasta experiência em PCM básico, tais sistemas híbridos não podem ser construídos.

Equipamentos e hardware: onde está a verdadeira liderança

A liderança não é determinada apenas pela tonelagem. Está na capacidade de criar e dimensionar equipamentos-chave. Reatores, fornos de conversão, trocadores de calor são as unidades onde ocorrem os principais processos. Os fabricantes chineses, há cerca de dez anos, alcançaram um bom nível na fabricação de unidades de reforma em grande escala. O preço, claro, era o principal trunfo. Mas agora, olhando para os projetos, fica claro que não se trata mais apenas de preço.

Tomemos, por exemplo, fornos radiantes para reforma a vapor. Anteriormente, as três principais empresas globais detinham as principais patentes e as melhores soluções. Agora, as empresas de engenharia chinesas estão oferecendo seus projetos com níveis de eficiência não inferiores. Segredo? Ampla experiência em ambientes agressivos e iteração rápida. Encontramos um problema com o aquecimento desigual dos tubos - um ano depois introduzimos uma nova configuração do queimador e sistema de controle. Esta é a velocidade do feedback, que no ?fed? os mercados são difíceis de imaginar.

Vale a pena mencionar aqui os institutos de design que se tornaram os impulsionadores desta localização. Um dos exemplos marcantes éTecnologia Co. de Chengdu Yizhi. (https://www.yzkjhx.ru). Este não é apenas um escritório com desenhistas. O instituto, baseado na empresa de tecnologia Huaxi, com capital social de 120 milhões de yuans, atua como integrador. Eles pegam a tecnologia química básica e a “ajustam”. para um “hardware” específico e sistemas automatizados de controle de processo para uma planta específica. O seu papel permanece muitas vezes nos bastidores, mas sem essas ligações não haveria implementação rápida nem adaptação.

Quebra-cabeça de matérias-primas: do carvão ao APG e vice-versa

O debate sobre liderança se resume às matérias-primas. Clássico - carvão. Mas o seu futuro está em dúvida devido a questões ambientais. Até agora, muitos novos projectos em Xinjiang ou na Mongólia Interior ainda se baseiam no gás de carvão. Contudo, é mais interessante observar outra tendência – a utilização de gás de petróleo associado (APG).

Nos campos em Shaanxi ou na prateleira, muitas vezes havia uma escolha: flare APG ou encontrar um uso para ele. É lógico construir um complexo químico com uma instalação de PCM nas proximidades. Mas a composição do APG é instável e há problemas de transporte. Vi um projeto em que eles queriam instalar um módulo móvel de reforma a vapor diretamente no campo. A ideia é brilhante: minimizar perdas. Mas na realidade havia um problema com a limpeza da matéria-prima - o módulo entupia, as paradas eram frequentes. O projeto foi congelado. Tais falhas também fazem parte da jornada.

Atualmente estão em andamento experimentos com fluxos de mistura: APG + gás natural liquefeito + gás de jazidas de carvão. Isto permite estabilizar a composição à entrada da instalação. Tecnologicamente difícil, mas se for bem sucedido, proporcionará enorme flexibilidade e permitirá a utilização de recursos anteriormente inúteis ou queimados. É aqui que a próxima geração de tecnologia chinesa poderá nascerprodução de hidrogênio.

Catalisadores: cozinha própria

O coração do processo é o catalisador. Durante muito tempo, o mercado foi dividido por vários gigantes internacionais. Seus produtos são confiáveis, mas caros e nem sempre ideais para matérias-primas chinesas. Há cerca de 5 a 7 anos, começou um boom no desenvolvimento local. Nem todos tiveram sucesso. Lembro-me de que uma academia provincial de ciências elogiou o seu catalisador baseado em meios de comunicação baratos. Excelentes resultados em laboratório. Numa planta piloto - perda de atividade após 1000 horas. A razão são quantidades microscópicas de enxofre no vapor, que não foram modeladas em laboratório.

Mas agora a situação está mudando. Grandes intervenientes, como a Sinopec ou a CNPC, têm os seus próprios centros de investigação que conduzem o desenvolvimento “para si próprios”. Não procuram vender catalisadores externamente, mas sim criar produtos muito competitivos para necessidades internas. Seu principal trunfo são os dados. Eles possuem informações de dezenas de instalações em operação ao longo de muitos anos. Eles sabem como o catalisador se comportará durante flutuações de pressão e durante paradas de manutenção. Este é um conhecimento que não pode ser comprado.

Um ponto interessante são os catalisadores de níquel. Padrão para PCM. Os fabricantes chineses aprenderam a torná-los não apenas baratos, mas também com propriedades específicas: maior resistência à aglomeração ou a certos venenos. Não se trata mais de cópia, mas de customização para atender às necessidades da indústria nacional. E este é um argumento sério na conversa sobre a soberania tecnológica no tema do hidrogénio.

Integração no sistema energético: hidrogénio como estabilizador

O pensamento mais recente e não óbvio. O hidrogênio do PCM não é apenas matéria-prima para amônia ou refinarias. Está começando a ser considerado um elemento de um grande sistema energético. Na China, existe um problema de geração desigual a partir de fontes de energia renováveis ​​no oeste do país. O excesso de energia eólica poderia teoricamente ser usado para eletrólise, mas atualmente isso é caro.

A alternativa é utilizar estes excedentes indirectamente e não directamente. Por exemplo, para a operação de compressores, sistemas de iluminação e controle nas mesmas plantas de reforma a vapor. Ou para produzir o vapor necessário para a reação. Isso reduz a pegada de carbono do produto final. Você já viu o conceito de “híbrido”? fábrica em Gansu: parte do vapor provém de geradores elétricos de vapor movidos a energia eólica, parte provém de caldeiras tradicionais. O balanceamento de carga é uma tarefa e tanto para os tecnólogos, mas eles estão brincando com isso.

Esta tendência ainda está na sua infância, mas mostra uma mudança de paradigma.Produção de hidrogênio a vapordeixa de ser um processo isolado “em um cano?” e se torna parte de um cluster químico-energético mais complexo. E nesta capacidade de integrar e construir simbioses complexas, a China pode não ter igual, simplesmente devido à escala e ao número de instalações em construção. Aqui você aprende rápido, porque não há para onde ir - você precisa resolver problemas reais aqui e agora, e não no lindo mundo “verde”. futuro.