China: novas tecnologias para limpeza de gás de coqueria? 

Quando você ouve falar de “novas tecnologias?” nesta área, quero perguntar imediatamente – o que exatamente é considerado “novo”? Muitas pessoas, principalmente no início, imaginam algo revolucionário, como nanomembranas ou tratamento com plasma. Mas na prática, na química do coque, especialmente na China com a sua escala, “novo?” muitas vezes não significa invenção do zero, mas sim modernização profunda e integração inteligente de processos já conhecidos. O principal impulsionador aqui não é apenas a pureza do gás, mas um complexo: eficiência energética, reciclagem de todos os componentes (especialmente sulfeto de hidrogênio e cianeto de hidrogênio) e, claro, padrões ambientais rigorosos, que se tornam mais rigorosos a cada ano. É um erro buscar apenas um “alto grau de purificação”, sem levar em conta os custos de capital e operacionais. Tenho visto projetos onde foram introduzidos depuradores supereficientes, mas devido ao enorme consumo de reagentes ou dificuldade de manutenção das instalações, as instalações ficaram ociosas. O resultado final é que as tecnologias não devem ser apenas avançadas, mas também económicas e fiáveis ​​num ciclo contínuo.

Da água amoniacal aos sistemas catalíticos complexos: evolução da abordagem

Se você olhar para trás, os clássicos do gênero na China há muito tempo são métodos baseados em água com amônia, o mesmo ciclo AS. Funciona, foi testado, mas tem seus próprios pontos fracos. Corrosão de equipamentos, formação de depósitos e descarte de subprodutos, como tiocianato de amônio, dá dor de cabeça. A tendência agora é afastar-se da simples “neutralização”? para a extração seletiva de componentes valiosos.Purificação de gás de coquedeixa de ser um item caro e passa a ser um elo da cadeia de valor. Por exemplo, a extração de sulfeto de hidrogênio para produzir enxofre elementar ou, mais promissor, ácido sulfúrico diretamente no local para as necessidades do mesmo ciclo químico.

Uma das mudanças mais interessantes que observei nos últimos 5-7 anos é a introdução ativa de métodos de oxidação catalítica, especialmente para a remoção de HCN e compostos orgânicos residuais. Não vou entrar em fórmulas complexas, mas a questão é que em catalisadores especiais, a certas temperaturas, estas impurezas nocivas são queimadas em CO2, N2 e água. O principal problema aqui não é a atividade do catalisador (isso pode ser alcançado), mas sua estabilidade e resistência ao envenenamento por outros componentes do gás. Vi uma planta piloto em Shanxi, onde, devido a flutuações no teor de resinas e poeira na entrada, a camada de catalisador sinterizou e perdeu atividade em seis meses, em vez dos três anos declarados. Tivemos que modificar radicalmente o sistema de pré-limpeza.

É nesta combinação - lavagem mecânica e química preliminar mais pós-combustão catalítica final - que agora, na minha opinião, reside o caminho mais prático. Este não é algum tipo de “mágico”. tecnologia, nomeadamente a cadeia tecnológica. A propósito, muitas empresas de engenharia chinesas oferecem agora exatamente essas soluções complexas “chave na mão”. Eles cuidam do projeto, fornecimento de equipamentos e comissionamento. Como por exemploTecnologia Co. de Chengdu Yizhi.(o site deles éhttps://www.yzkjhx.ru). Este é o seu perfil - projeto e implementação especificamente nas indústrias química e de coque. Aliás, eles não são apenas vendedores de equipamentos, mas um instituto criado com base na tecnologia Huaxi, o que implica um sério trabalho de pesquisa e adaptação para uma produção específica.

Poeira, resinas, hidrocarbonetos benzênicos: por onde começa a limpeza?

Qualquer conversa sobre limpeza profunda não tem sentido se a questão do tratamento primário do gás não for resolvida. O gás de coque na saída das baterias dos fornos de coque é uma mistura explosiva de poeira, gotículas de alcatrão e naftaleno. Se você colocar tudo diretamente em um catalisador ou em um absorvedor com um reagente caro, será o fim. Portanto, a primeira e obrigatória etapa são os precipitadores elétricos e todos os tipos de lavadores. Aqui, ao que parece, tudo é padrão. Mas as nuances estão nos detalhes.

Por exemplo, a eficiência da coleta de resina. Ciclones e lavadores centrífugos antigos não funcionam bem, especialmente com a fração fina. Hoje em dia, armadilhas eletrostáticas de resina (TEC) são frequentemente instaladas. São bons, mas exigem controle perfeito da temperatura do gás - se cair abaixo do ponto de orvalho das resinas, começam os problemas nos eletrodos. Houve uma história em uma das fábricas de Hebei quando, devido a uma falha no trocador de calor em frente ao TES, a temperatura caiu e a resina começou a condensar diretamente nos eletrodos de precipitação, causando um curto-circuito e uma semana de inatividade. Tivemos que instalar urgentemente um aquecedor adicional com redundância.

Outro ponto é a remoção de hidrocarbonetos benzênicos. É claro que são extraídos como um produto valioso, mas é importante fazê-lo da forma mais completa possível antes das etapas de purificação profunda. Porque o vapor de benzeno também é venenoso para muitos catalisadores. Aqui as tecnologias vão desde a absorção de óleo até a adsorção de carvão ativado. A escolha depende dos volumes e do grau de extração necessário. Vi como a tecnologia de adsorção com regeneração a vácuo foi usada com sucesso em uma instalação pequena - de forma compacta e bastante eficiente para sua escala.

A guerra ao sulfeto de hidrogênio: da monoetanolamina à catálise úmida

O sulfeto de hidrogênio é o principal inimigo. O arsenal aqui é enorme. A purificação clássica de aminas (MEA, DEA) ainda é amplamente utilizada, especialmente quando é necessário atingir um alto grau de purificação (até 20-50 mg/m3). Mas suas desvantagens são o alto consumo de energia para a regeneração das aminas e a sensibilidade à presença de HCN e COS, que causam a degradação das aminas. Portanto, agora eles costumam seguir o caminho da combinação.

O chamadométodo de oxidação catalítica úmida. Essencialmente, é a oxidação de HCN e H2S na fase líquida na presença de um catalisador à base de ferro ou outros metais. A tecnologia, aliás, não é nova, mas os engenheiros chineses a aprimoraram bastante, aumentando a estabilidade da solução catalítica e simplificando o sistema de regeneração. A principal vantagem é que tanto o sulfeto de hidrogênio quanto o cianeto de hidrogênio podem ser removidos simultaneamente, obtendo-se, por exemplo, tiocianato de amônio ou sulfato de amônio como subproduto. A economia torna-se imediatamente mais atrativa.

Na prática, deparei-me com o facto de o sucesso deste método depender fortemente da qualidade da preparação do gás nas fases anteriores. Se sobrar muita substância resinosa ou poeira no gás, eles “entupem”? a solução catalítica forma espuma e a eficiência diminui. Portanto, a implementação de tal sistema requer sempre uma auditoria completa de toda a cadeia de purificação de gás, e não apenas a substituição de uma unidade. Isto está relacionado com a questão de uma abordagem integrada, de que falei no início.

Cianeto de hidrogênio: invisível, mas insidioso

A HCN é muitas vezes lembrada em segundo lugar, mas em vão. Este não é apenas um veneno poderoso, mas também a causa de muitos problemas tecnológicos. Causa corrosão de equipamentos (especialmente em áreas de condensação), envenena catalisadores e complica o descarte de águas residuais. Os métodos tradicionais são a absorção em lavadores alcalinos para produzir cianeto de sódio ou ferrocianetos. Mas o mercado para estes produtos é limitado e o seu posterior processamento ou eliminação constitui uma dor de cabeça à parte.

Hoje em dia, cada vez mais atenção é dada aos métodos para a destruição do HCN diretamente na fase gasosa. Por exemplo, a mesma hidrólise catalítica em catalisadores de zeólito ou óxido de alumínio. O HCN na presença de vapor de água se decompõe em NH3 e CO. A tecnologia é eficaz, mas, novamente, requer uma purificação preliminar muito cuidadosa do gás dos venenos catalíticos. Além disso, a amônia resultante deve então ser descartada em algum lugar, o que nos traz de volta ao sistema como um todo.

Um caso interessante ocorreu durante a modernização de uma fábrica em Liaoning. Lá eles resolveram o problema de forma abrangente: instalaram uma unidade de oxidação catalítica úmida para a remoção conjunta de H2S e HCN, e o tiocianato de amônio formado na solução foi então concentrado e vendido como produto comercial para a indústria química. Não direi que isso pagou todo o sistema de limpeza, mas reduziu significativamente os custos operacionais. Tais decisões estão precisamente no espírito do trabalho de institutos de design comoTecnologia Co. de Chengdu Yizhi.O ponto forte deles, na minha opinião, é que olham o processo não de forma isolada, mas como parte do circuito produtivo da planta. O seu capital social de 120 milhões de yuans também indica sérias oportunidades para a implementação de projetos tão complexos.

Acabamento, polimento e controle: para onde vai a tendência

Após as principais etapas de limpeza de enxofre e cianeto, surge frequentemente a questão do “polimento” final. gás – remoção de vestígios residuais de impurezas, vapores orgânicos, odores. Aqui são utilizadas tecnologias de adsorção em carvão ativado (às vezes impregnado com reagentes especiais) ou, cada vez mais, pós-combustão térmica ou catalítica em reatores compactos.

Isto é especialmente verdadeiro para o gás utilizado como combustível em instalações sensíveis ou fornecido às redes urbanas. O controle se torna fundamental. Os sistemas modernos são equipados com analisadores contínuos de gases não apenas para H2S e O2, mas também para HCN, NH3 e compostos orgânicos em geral. Os dados fluem para o sistema automatizado de controle de processo, que pode ajustar os modos de operação dos lavadores e a dosagem dos reagentes em tempo real.

A principal tendência que vejo é a digitalização e a “intelectualização”? unidades de limpeza. Não estamos falando de “inteligência artificial”, mas de sistemas avançados de controle que, com base em modelagem e dados de sensores, otimizam o processo e preveem a necessidade de manutenção (por exemplo, substituição do catalisador ou lavagem do purificador). Este é o próximo passo lógico após testar as próprias soluções de hardware. Economizar reagentes e energia, aumentar a quilometragem entre os reparos - é isso que essa otimização proporciona. E os fornecedores chineses de tecnologia, incluindo as empresas de engenharia mencionadas, estão desenvolvendo ativamente esta área, oferecendo não apenas equipamentos, mas tecnologia juntamente com seu sistema de gestão.

Em vez de uma conclusão: o que é realmente ?novo??

Então, o que, em última análise, pode ser chamado de novas tecnologias na China hoje? Esta não é apenas uma configuração sensacionalista. Trata-se, em primeiro lugar, de uma profunda modernização e hibridização dos métodos clássicos (catálise + absorção + oxidação). Em segundo lugar, existe uma ligação estreita entre a purificação e a reciclagem e a produção de subprodutos, o que altera a economia de todo o processo. Em terceiro lugar, esta é uma abordagem integrada e sistemática de projeto, onde a limpeza preliminar, principal e final são projetadas como um todo, levando em consideração todas as influências mútuas.

E, talvez, o mais importante seja a adaptabilidade. Não existem soluções universais. O que funciona de maneira brilhante em uma coqueria gigante em Shanxi pode ser proibitivamente caro e complexo para uma usina menor. Portanto, implementações bem-sucedidas são sempre baseadas em uma análise aprofundada do gás fonte, das capacidades da planta, dos requisitos para produtos finais e das regulamentações ambientais. Isto é precisamente o que os especialistas de empresas como a Chengdu Yizhi Technology parecem estar a fazer, agindo não como vendedores, mas como parceiros tecnológicos. Esta é provavelmente a principal diferença entre a abordagem moderna: não se vende equipamento, mas sim um resultado garantido na pureza do gás dentro de um determinado orçamento. E por trás deste resultado está toda uma gama de soluções - desde mecânica até catálise e automação.