China: novas tecnologias para utilização de gases residuais? 

Quando você ouve falar de “novas tecnologias de utilização de gases residuais?” na China, o primeiro pensamento é novamente o marketing. Todo mundo está gritando sobre inovação, mas na realidade muitas vezes acaba sendo o bom e velho PSA (adsorção por oscilação de pressão) ou membranas, apenas em novas embalagens. Mas nos últimos 5 a 7 anos o quadro realmente mudou. Não é que tenha havido uma revolução, mas surgiram soluções específicas que funcionaram ao máximo para aqueles fluxos que antes eram queimados ou, desculpe-me, simplesmente descarregados. E o principal impulsionador nem é a ecologia em si, mas a estrita economia dos recursos e a política de “produção limpa”. Tornou-se lucrativo para as empresas capturar estas percentagens.

De?deve ser? para “como exatamente?”: a evolução da abordagem

Anteriormente, uma história típica: a instalação possui fluxo de gases residuais, principalmente hidrogênio com impurezas. De acordo com o projeto, direcione-o para uma tocha ou combustível de fornalha. Existe uma tecnologia de reciclagem, mas o CAPEX é alto e o retorno do investimento é questionável. E tudo congela. Agora a abordagem é diferente. Não “como podemos utilizá-lo?”, mas “o que neste fluxo tem valor aqui e agora?” Hidrogênio? Depois é purificado e devolvido a um processo, por exemplo, hidrotratamento. Hidrocarbonetos C1-C4? Em seguida, o refinamento para gás combustível ou, se a composição permitir, a separação de frações individuais. Palavra-chave -integração. A tecnologia não é selecionada de forma abstrata, mas para um ponto específico em que o produto é introduzido no layout da planta existente.

Aqui está um exemplo vivo de uma refinaria em Shandong. Havia uma corrente de um hidrocracker rica em hidrogênio, mas com pressão de apenas 0,3 MPa e com uma quantidade razoável de CO. O método clássico de membrana ou adsorção oscilante não era muito adequado devido à baixa pressão e à necessidade de remoção profunda de CO. Foi encontrada uma solução híbrida: primeiro, limpeza grosseira e compressão, depois uma configuração especial de uma unidade de adsorção de ciclo curto (PSA) com adsorventes multicamadas que lida com CO. O hidrogênio voltou ao processo, e a parte residual, que ainda é rica em calorias, foi enviada não para o flare, mas para a rede de gás combustível das caldeiras. Se pagou em 3 anos. Mas aqui é importante: o sucesso não esteve na tecnologia supernova, mas na engenharia precisa para condições específicas. Muitas falhas se devem justamente ao fato de levarem “caixas”. solução e tentar estragar tudo.

Outro ponto que é frequentemente esquecido é a estabilidade da composição do gás residual. Em teoria, o fluxo é caracterizado, amostras são coletadas e um projeto é feito. Na prática, a composição pode “flutuar” dependendo do modo de instalação principal, matéria-prima, catalisador. Se a tecnologia não tiver janela operacional suficiente, começam os problemas: o produto não atende à especificação ou o equipamento coque. É necessário instalar tanques tampão ou, mais caro, sistemas de análise on-line e sistemas de controle automático. Esta é a mesma “ninharia” que consome toda a economia do projeto se não for levada em consideração na fase FEED (design).

Zoológico tecnológico: o que realmente funciona nos sites

Se deixarmos de lado o hype, diversas áreas dominam hoje as instalações industriais chinesas. Em primeiro lugar, isto é, claro,separação por membranapara fluxos com alta pressão parcial do componente alvo (o mesmo hidrogênio). Os fabricantes chineses de membranas, como a empresa de Chengdu, que será discutida mais adiante, fizeram grandes progressos. Seus filmes já competem com os análogos ocidentais em seletividade e estabilidade, e são visivelmente mais baratos. Mas as membranas são caprichosas com aerossóis, hidrocarbonetos pesados ​​​​e plastificantes - é necessária uma limpeza preliminar de alta qualidade.

Em segundo lugar,adsorção de ciclo oscilante (PSA). Aqui, o progresso está principalmente nos algoritmos de controle e projetos de adsorventes, que permitem reduzir as perdas de hidrogênio e aumentar a vida útil do adsorvente. Tenho visto instalações onde, otimizando o ciclo e utilizando adsorventes em camadas (peneiras moleculares + carvão ativado), conseguem uma taxa de extração de hidrogênio de 90% de fluxos bastante sujos. Mas isto consome energia – volumes consideráveis ​​de gás combustível são utilizados para regeneração.

E a terceira tendência -tecnologias criogênicas. São utilizados com menor frequência, principalmente para grandes vazões, onde é necessária a obtenção não apenas de gás combustível, mas de produtos líquidos (etano, GLP) de alta pureza. O CAPEX é altíssimo, mas para gigantes como Shenhua ou Sinopec, que constroem complexos químicos integrados, isso se justifica. Eles “fecham” o ciclo do carbono, convertendo os gases residuais em matéria-prima para a pirólise.

Mas é muito cedo para falar sobre métodos biológicos ou quaisquer processos químicos de plasma em escala industrial. Existem amostras de laboratório, instalações piloto também são notícia, mas ainda estão longe da confiabilidade comercial e da economia compreensível. O investimento em tais “azarões” vem principalmente através de fundos de investigação estatais, e não das próprias empresas.

Caso em foco: Experiência tecnológica em Chengdu Yizhi

No contexto de falar sobre implementação prática, a experiência é interessanteTecnologia Co. de Chengdu Yizhi.(uma subsidiária da Chengdu Huaxi Chemical Technology). O site deles (https://www.yzkjhx.ru) os posiciona como um instituto de design, e esta é a palavra-chave. Eles não vendem apenas equipamentos, mas fazem engenharia de ciclo completo. Pelos casos abertos fica claro que sua especialização são gases na química e no refino de petróleo.

Um dos seus projetos que tive a oportunidade de estudar indiretamente foi a recuperação de gás residual de uma planta de produção de olefinas. O problema era clássico: uma corrente de composição variável (etileno, etano, propileno, hidrogênio), que queimava periodicamente. A solução padrão é construir uma planta de fracionamento separada, mas isso é demorado e caro. Os engenheiros da Yizhi propuseram e implementaram um esquema com uma unidade de membrana preliminar para separar e devolver parte do hidrogênio e das olefinas leves, e o fluxo restante, enriquecido em etano, foi enviado diretamente para o forno de pirólise como matéria-prima adicional. Essencialmente, incorporaram a reciclagem no processo principal, evitando a criação de um complexo independente.

O que há de valioso aqui? Não é um milagre tecnológico, mas pensamento sistêmico. Eles olhavam para a planta como um organismo único. Sua força, como instituto de design com capital registrado de 120 milhões de yuans, é a capacidade de realizar modelagem detalhada de processos (Aspen HYSYS, etc.) e oferecer soluções personalizadas em vez de soluções padrão. O seu portfólio inclui sistemas PSA e de membrana, mas a escolha é sempre justificada por um cálculo técnico e económico para um cliente específico.

É claro que nem tudo está indo bem para eles também. Em um dos primeiros projetos de utilização de gás de coqueria em uma planta metalúrgica, eles se depararam com o rápido entupimento dos pré-filtros com alcatrão e poeira. Tivemos que modificar rapidamente o sistema de lavagem e introduzir uma etapa de limpeza adicional. Isto levou a derrapagens orçamentais e atrasos nos prazos. Mas essa experiência faz parte do crescimento profissional. Agora, tenho certeza de que estão estabelecendo tolerâncias mais conservadoras para a pureza das matérias-primas na entrada.

Armadilhas e lições que não estão escritas em folhetos

Quando se fala em novas tecnologias, não se pode ignorar as armadilhas. Em primeiro lugar -economia em baixas concentrações. Se o componente valioso do fluxo for inferior a 15-20%, na maioria das vezes o projeto não decolará. O custo de isolá-lo excederá o custo do produto. Às vezes é mais lucrativo usar o gás diretamente como combustível de baixa caloria no forno mais próximo, modernizando os queimadores, do que construir todo um sistema de purificação.

A segunda pedra é a infraestrutura. Digamos que você isolou um hidrogênio puro e bonito. Mas onde enviá-lo? Caso a central não disponha de uma rede de gasodutos de hidrogénio com pressão adequada ou capacidade livre de recepção, o projecto enfrentará a necessidade de enormes investimentos adicionais. Muitas vezes a solução ideal não é a purificação máxima, mas sim a obtenção de um produto que seja “bom o suficiente”. para uso no ponto de consumo mais próximo.

O terceiro ponto são as despesas operacionais (OPEX). Novos catalisadores, adsorventes especiais, elementos de membrana - tudo isso tem sua própria vida útil e custo de reposição. Se os fornecimentos e serviços dependerem de um único fornecedor estrangeiro, estes são riscos enormes. A propósito, este é um poderoso incentivo para o desenvolvimento de fabricantes locais na China. A confiabilidade e a disponibilidade do serviço às vezes são mais importantes do que alguns por cento de eficiência de acordo com o passaporte.

E a última coisa é o fator humano. Uma complexa planta de reciclagem precisa ser mantida. Se não houver pessoal treinado na fábrica, mesmo a tecnologia mais avançada permanecerá ociosa ou funcionará com metade da capacidade. Projetos bem-sucedidos sempre incluem não apenas o fornecimento de “hardware”, mas também o treinamento completo de tecnólogos e operadores, e a redação de regulamentos detalhados. Sem isso, qualquer inovação vira dor de cabeça.

Olhando para o futuro: para que lado sopra o vento?

Então, qual é o resultado final? A China não inventou uma varinha mágica para eliminação de gases residuais. Mas foi aqui criado um poderoso ecossistema para a implementação prática e economicamente sólida das tecnologias existentes. Motivadores - desenvolvimentos de políticas verdes, regulamentações mais rigorosas sobre emissões e, mais importante, a crescente maturidade e competição entre empresas de engenharia locais, comoTecnologia Chengdu Yizhi.

O futuro, na minha opinião, pertence aos sistemas híbridos. Não PSA ou membranas, mas combinações de ambos selecionados para maximizar o valor de um fluxo específico. E também por trás da digitalização - o uso de dados em tempo real e análises preditivas para otimizar os modos de operação das usinas de reciclagem em condições de mudança na composição das matérias-primas.

A principal mudança está na consciência. O gás residual é cada vez menos percebido como um resíduo que deve ser destruído. É cada vez mais visto como um recurso subutilizado, uma fonte potencial de rendimento ou, no mínimo, uma forma de reduzir custos operacionais na produção principal. E esta, talvez, seja a ?nova tecnologia? mais importante? - não no equipamento, mas na abordagem. E a tecnologia, como sabemos, acompanha a demanda. E a demanda aqui está claramente crescendo.